漲知識(shí)|水刀切割工藝

　　(1)激光加工。 近年來應(yīng)用越來越廣泛。 典型的激光切割器應(yīng)用欽憶-鋁-石榴石(Nd:yag)激光器或二氧化碳(CO2)激光器。 通常，一 個(gè)Nd:yag激光器能產(chǎn)生的功率級(jí)別為6. 5 X 10 6 W /cm，工作在較短的波長，在相同的輸人功率下比CO2激光器能更有效地將熱量傳入工 件中。Nd:yag激光器的典型切口具有較少的微裂紋和較小的熱影響區(qū)。但另一方面CO2激光器可輸出較大的功率，典型的Nd:yag激光器功率為400W，而CO2激光器的功率級(jí)別為500~5000W，這樣有利于切割較厚的材料和得到較快的切割速度。激光器切割鋼的性能根據(jù)材料性質(zhì)的不同，Nd:yag激光器鉆0.5mm直徑的孔，而CO2激光器可鉆大約2.0mm直徑的孔。通常，水切割加工激光器鉆的孔在所鉆 深度上有大約1的錐度，通過力學(xué)性能控制可小到lo，激光切割的小切縫一般為0.4mm左右。激光切割中的一個(gè)問題是存在一定的熱影響區(qū)(盡管很小)和表面要產(chǎn)生一些微小損傷，為此在切割過程中需 要某些氣體的協(xié)助。

　　(2)等離子炬切割。通常一個(gè)工作在220V、20~50A,使用0. 5MPa壓縮空氣的等離子炬切割器，能以65cm/min的速度切割1cm厚的低碳鋼。等離子切割3cm厚的因康奈爾718合金可獲得比磨料水射流快達(dá)20倍的速度，特別當(dāng)磨料水射流進(jìn)給速度下降以降低切縫的錐度和使切縫下邊緣得到較小的粗糙度時(shí)更是如此。然而，水切割加工水射流系統(tǒng)不會(huì)留下熱影響區(qū)。一般等離子切縫寬為0.5~1.75cm，而磨料水射流的切縫寬為0.75---1. 5mm，這在材料的消耗上也形成了一定的差異。

　　(3) 電火花加工。在金屬材料的外形加工方面，電火花加工(EDM)有重要的作用，這種技術(shù)通過在一個(gè)電極和浸沒在電解質(zhì)液體中的靶材之間產(chǎn)生電火花來進(jìn)行切割和鉆孔。首先，電火花在金屬表而燒蝕出一個(gè)坑，然后將成形電極蹺入其內(nèi)，以電極的鏡像方式加工。經(jīng)過改進(jìn)后，簡單的電極可用于切割所需的形狀，通過計(jì)算機(jī)的控制移動(dòng)電極以切出所需的空穴，可以調(diào)節(jié)電火花以達(dá)到所需的表面粗糙度，材料的切除速度隨所要求的表面質(zhì)熾而變化。如要求4f.1.m的表面粗糙度時(shí)，采用25A的電路，可以2.6~6. 5cm3 /h的速度腐蝕材料，電極的磨損獄為9%～19%之間。水切割加工在較快的粗加工中，可得到8.8~15.7cm3 /h的切割速度。

　　(4) 電化學(xué)加工。電火花加工的一個(gè)變形是電化學(xué)加工(ECM),這時(shí)刀具作為陰極而工件作為陽極浸泡在電解液中，典型的功率級(jí)別為200,_,40000A,7~25V直流電，其加工速度可比電火花加工大大提高。當(dāng)工作在8V、250A電源下，電解液為質(zhì)扯分?jǐn)?shù)為15%的硝酸鈉溶液時(shí)，若刀具以1600r/min旋轉(zhuǎn)時(shí)可去除0.5mm的毛刺，在實(shí)際生產(chǎn)中可在30s內(nèi)為一臺(tái)渦輪透平增壓器的鋁制部件去除毛刺。

　　(5) 超聲波加工。超聲波加工(USM)是一種用砂漿噴嘴在成型刃具和靶材之間加入砂漿的一種技術(shù)成型刃具安裝在一個(gè)聲波傳導(dǎo)器的末端，以大約20000HZ的頻率o.025~O. 050mm范圍內(nèi)振動(dòng)。超聲波加工通常局限于加工 直徑小于100mm的陶瓷零件，通 常使用200#~80#(O.066 ~ 0.011mm直徑)的石英砂或碳化硐 砂，可加工深度為65mm的型腔，精度可達(dá)到士0.01mm或更好，體積切除量為0.4~1. 3cm2 / min。當(dāng)用于在陶瓷上鉆孔時(shí)，穿透速度為o.25~1. 5mm/min，而表面粗糙度則達(dá)到RaO.4mm。

　　(6) 磨料流加工。水切割加工當(dāng)需要對(duì)非常細(xì)小的孔進(jìn)行去除毛刺或擴(kuò)孔時(shí)，則可以采用磨料流(AFM)加工 技術(shù)。 這種加工方法的原理是采用較高黏度的液體攜帶細(xì)小的磨料顆粒(尺寸范圍在0.005~1. 5mm)，磨料根據(jù)靶材性質(zhì)確定，可以是氧化鋁、碳化硅、碳化淜、金剛砂，當(dāng)磨料流體被迫通過需修整的孔眼時(shí)，它變得黏度更大，因而使得磨料顆粒沿孔壁均勻分布，當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，磨 粒便均勻地磨光了通道表面，這種方法可產(chǎn)生的表面粗糙度大約為Ra0.05mm，并可給小到0. 2mm的孔眼去除毛刺，采用的工作壓力般為3.5~10MPa，磨料在黏性液體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約為66%，流量約為每沖程1升，一個(gè)沖程1~3min。 實(shí)際應(yīng)用中有工作在O. 7 ~22MPa 壓力、流量超過308L/min的設(shè)備，并應(yīng)用儀器來控制磨料流的方向和在需要研磨的地方使其加速。 一般液體的黏度越低，表面粗糙度越高;較大顆粒的磨料加工速度較快，但較小顆粒的磨料在細(xì)小孔中產(chǎn)生的 表面質(zhì)量較高。上述各種加工方法由于加工目的和適應(yīng)范圍各不相同，因此要說孰優(yōu)孰劣是不合理的，水切割加工但是對(duì)某些加工作業(yè)若選擇合適的加工方法和 設(shè)定合理的工況參數(shù)，則不僅能大大提高加工速度，還能在被加工零件的性能保障、材料消耗、設(shè)備投資等諸方面得到可觀的收益