涨知识|水刀切割工艺

　　涨知识|水刀切割工艺

　　(1)激光加工。 近年来应用越来越广泛。 典型的激光切割器应用钦忆-铝-石榴石(Nd:yag)激光器或二氧化碳(CO2)激光器。 通常，一 个Nd:yag激光器能产生的功率级别为6. 5 X 10 6 W /cm，工作在较短的波长，在相同的输人功率下比CO2激光器能更有效地将热量传入工 件中。Nd:yag激光器的典型切口具有较少的微裂纹和较小的热影响区。但另一方面CO2激光器可输出较大的功率，典型的Nd:yag激光器功率为400W，而CO2激光器的功率级别为500~5000W，这样有利于切割较厚的材料和得到较快的切割速度。激光器切割钢的性能根据材料性质的不同，Nd:yag激光器钻0.5mm直径的孔，而CO2激光器可钻大约2.0mm直径的孔。通常，水切割加工激光器钻的孔在所钻 深度上有大约1的锥度，通过力学性能控制可小到lo，激光切割的小切缝一般为0.4mm左右。激光切割中的一个问题是存在一定的热影响区(尽管很小)和表面要产生一些微小损伤，为此在切割过程中需 要某些气体的协助。

　　(2)等离子炬切割。通常一个工作在220V、20~50A,使用0. 5MPa压缩空气的等离子炬切割器，能以65cm/min的速度切割1cm厚的低碳钢。等离子切割3cm厚的因康奈尔718合金可获得比磨料水射流快达20倍的速度，特别当磨料水射流进给速度下降以降低切缝的锥度和使切缝下边缘得到较小的粗糙度时更是如此。然而，水切割加工水射流系统不会留下热影响区。一般等离子切缝宽为0.5~1.75cm，而磨料水射流的切缝宽为0.75---1. 5mm，这在材料的消耗上也形成了一定的差异。

　　(3) 电火花加工。在金属材料的外形加工方面，电火花加工(EDM)有重要的作用，这种技术通过在一个电极和浸没在电解质液体中的靶材之间产生电火花来进行切割和钻孔。首先，电火花在金属表而烧蚀出一个坑，然后将成形电极跷入其内，以电极的镜像方式加工。经过改进后，简单的电极可用于切割所需的形状，通过计算机的控制移动电极以切出所需的空穴，可以调节电火花以达到所需的表面粗糙度，材料的切除速度随所要求的表面质炽而变化。如要求4f.1.m的表面粗糙度时，采用25A的电路，可以2.6~6. 5cm3 /h的速度腐蚀材料，电极的磨损狱为9%～19%之间。水切割加工在较快的粗加工中，可得到8.8~15.7cm3 /h的切割速度。

　　(4) 电化学加工。电火花加工的一个变形是电化学加工(ECM),这时刀具作为阴极而工件作为阳极浸泡在电解液中，典型的功率级别为200,_,40000A,7~25V直流电，其加工速度可比电火花加工大大提高。当工作在8V、250A电源下，电解液为质扯分数为15%的硝酸钠溶液时，若刀具以1600r/min旋转时可去除0.5mm的毛刺，在实际生产中可在30s内为一台涡轮透平增压器的铝制部件去除毛刺。

　　(5) 超声波加工。超声波加工(USM)是一种用砂浆喷嘴在成型刃具和靶材之间加入砂浆的一种技术成型刃具安装在一个声波传导器的末端，以大约20000HZ的频率o.025~O. 050mm范围内振动。超声波加工通常局限于加工 直径小于100mm的陶瓷零件，通 常使用200#~80#(O.066 ~ 0.011mm直径)的石英砂或碳化硐 砂，可加工深度为65mm的型腔，精度可达到士0.01mm或更好，体积切除量为0.4~1. 3cm2 / min。当用于在陶瓷上钻孔时，穿透速度为o.25~1. 5mm/min，而表面粗糙度则达到RaO.4mm。

　　(6) 磨料流加工。水切割加工当需要对非常细小的孔进行去除毛刺或扩孔时，则可以采用磨料流(AFM)加工 技术。 这种加工方法的原理是采用较高黏度的液体携带细小的磨料颗粒(尺寸范围在0.005~1. 5mm)，磨料根据靶材性质确定，可以是氧化铝、碳化硅、碳化淜、金刚砂，当磨料流体被迫通过需修整的孔眼时，它变得黏度更大，因而使得磨料颗粒沿孔壁均匀分布，当液体流动时，磨 粒便均匀地磨光了通道表面，这种方法可产生的表面粗糙度大约为Ra0.05mm，并可给小到0. 2mm的孔眼去除毛刺，采用的工作压力般为3.5~10MPa，磨料在黏性液体中的质量分数大约为66%，流量约为每冲程1升，一个冲程1~3min。 实际应用中有工作在O. 7 ~22MPa 压力、流量超过308L/min的设备，并应用仪器来控制磨料流的方向和在需要研磨的地方使其加速。 一般液体的黏度越低，表面粗糙度越高;较大颗粒的磨料加工速度较快，但较小颗粒的磨料在细小孔中产生的 表面质量较高。上述各种加工方法由于加工目的和适应范围各不相同，因此要说孰优孰劣是不合理的，水切割加工但是对某些加工作业若选择合适的加工方法和 设定合理的工况参数，则不仅能大大提高加工速度，还能在被加工零件的性能保障、材料消耗、设备投资等诸方面得到可观的收益