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对于没有磨料的纯水刀应用,更大的压力可能会导致更快的切割。事实上,来自高压系统的较小直径的射流在纯水切割应用中可能更有效,例如食品或泡沫橡胶。然而,在磨料水射流切割系统中,进行切割的是磨料,而不是水。相反,水会加速连贯流中的小磨粒,从而侵蚀被切割的材料。
在靶距L为3mm,喷嘴横移速度V为5mm/min,磨料为80目的石榴石的条件下,用不同的磨料流量对三氧化二铝陶瓷进行切割实验,根据实验所得数据描绘出切割深度与磨料流量的关系
高压水射流切割是利用具有很高动能的高速射流进行的(有时又称为高速水射流加工),与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命,有着十分广阔的应用前景,随着技术的成熟及某些局限的克服,对其它切割工艺是一种完美补充。目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面,如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钥钻合金、耐热合金、钦合金、耐蚀合金、复合材料、锻烧陶瓷、不锈钢、高锰钢、马氏体钢、高硅铸铁、可锻铸铁等一般工程材料。高压水射流除切割外,通过降低压力或增大靶距和流量还可以用于清洗、破碎、表面毛化和强化处理。在美国,几乎所有的汽车和飞机制造厂都有应用。
航空工业的一个重大需求是对大尺度曲面复合材料的机翼、尾翼和蒙皮的加工[4],由于机械加工对复合材料会产生分层、变形和劈裂等问题,美国波音公司已将超高压五轴联动水切割作为标准工艺,因此,催生了特大型水切割专用加工机床。
可以对水射流切割机进行编程,以根据应用的需要执行各种切割。 它们能够执行传统的单次切割和 2、3、4 和 5 轴切割。
超高压食品于国外,已经不是个新鲜事儿了。早在1899年,美国化学家BertHite首次发现鲜牛奶在450MPa高压下能延长保存期。1914年,美国物理学家Bridgman,因发现蛋白质在高静水压下发生变性、凝固而获得了1946年的诺贝尔物理奖。 此后的70多年来,超高压技术再未引起食品界的足够重视。
磨料水切割相对于纯水切割具有较高的效率和切割能力,但是系统相对复杂且对系统的结构及性能要求更高。
磨料水喷嘴是水射流技术应用中获得高能量利用率的关键部件之一,对射流质量有明显的影响。利用从喷嘴射出的具有很大动能的射流,来进行清洗、切割和破碎岩石等,实验己经证实,如果喷嘴质量差或耐磨性不够,将引起射流质量恶化,就有可能使射流设备的功率大部分都浪费掉
有限空间射流是指射流自喷嘴或孔口流出后,流入一个有限区域(或周边区域受到约束)的流动,与自由射流相比,由于射流出流后受到固体边壁的约束,射流的扩展受到固壁的限制,并由此产生不可忽视的轴向压力梯度,因此有限空间射流的扩展以及流场各变量的分布呈现出与自由射流不同的规律与形状
射流是一种孔口或狭缝处流动现象。工程所用的水射流大多是湍流流动,其实际结构和运动机理复杂。在流体力学理论分析上,其流动的基本图形是边界层流动。