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水刀,即以水為刀,本名高壓水射流切割技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)早起源于美國。用于航空航天軍事工業(yè)。以其冷切割不會(huì)改變材料的物理化學(xué)性質(zhì)而備受青睞。后經(jīng)技術(shù)不斷改進(jìn),在高壓水中混入石榴砂、金剛砂等磨料輔助切割,極大的提高了水刀的切割速度和切割厚度。現(xiàn)在水刀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陶瓷、石材、玻璃、金屬、復(fù)合材料等眾多行業(yè)。目前在中國,水刀的大壓力已經(jīng)做到了420MPa。一些技術(shù)*的公司已經(jīng)完善了3軸、4軸水刀,5軸水刀也趨向成熟。
目錄
可以對任何材料進(jìn)行任意曲線的一次性切割加工(除水切割外其它切割方法都會(huì)受到材料品種的限制);切割時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)立即被高速流動(dòng)的水射流帶走,并且不產(chǎn)生有害物質(zhì),材料無熱效應(yīng)(冷態(tài)切割),切割后不需要或易于二次加工,安全、環(huán)保,速度較快、效率較高,可實(shí)現(xiàn)任意曲線的切割加工,方便靈活、用途廣泛。水切割是目前適用性較好的成熟切割工藝方法。
以加沙情況來分:水切割分為無沙切割和加沙切割兩種方式。
以設(shè)備來分:分為大型水切割和小型水切割。
以壓力來分:分為高壓型和低壓型,一般以100MPa為界限。100MPa以上為高壓型,100MPa以下為低壓型。而200MPa以上為超高壓型。
以技術(shù)原理來分:分為前混式和后混式。
以機(jī)械結(jié)構(gòu)來分:分為懸臂式和龍門式。
以安全切割來分:分為安全切割類和非安全切割類,區(qū)別主要在水壓上面,100MPa以下低壓型水切割可應(yīng)用于特種行業(yè)如:危化、石油、煤礦、危險(xiǎn)物處理等方面。【經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)人們發(fā)現(xiàn),當(dāng)水壓超過一定閾值時(shí),即使純水也會(huì)把某些敏感性化學(xué)品引爆,而含沙水切割由于水中含有磨料沙,沙子的勢能和沖擊力和物體碰撞,產(chǎn)生的能量也會(huì)引起特殊化學(xué)品的不穩(wěn)定性,經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和論證,后得出其閾值在237.6MPa左右。故在水切割行業(yè),人們對200MPa以上的水切割主要應(yīng)用在機(jī)械加工行業(yè)。】
水刀作為一種新技術(shù)新產(chǎn)品,由于其為機(jī)械類產(chǎn)品,沒有電子類產(chǎn)品的技術(shù)神秘感和科技感那么濃厚,一直不被媒體重視,直到2011年,由于水射流專家紀(jì)新剛創(chuàng)造性的另辟蹊徑,將水刀做成了小型化、安全化,使水刀改變了不能在危險(xiǎn)領(lǐng)域使用的局面。
激光切割設(shè)備的投資較大,大多用于薄鋼板、部分非金屬材料的切割,切割速度較快,精度較高,但激光切割時(shí)在切縫處會(huì)引起弧痕并引起熱效應(yīng);另外對有些材料激光切割不理想,如鋁、銅等有色金屬、合金,尤其是對較厚金屬板材的切割,切割表面不理想,甚至無法切割。人們對大功率激光發(fā)生器的研究,就是力圖解決厚鋼板的切割,但設(shè)備投資、維護(hù)保養(yǎng)和運(yùn)行消耗等成本投入很大。水切割投資小,運(yùn)行成本低,切割材料范圍廣,效率高,操作維修方便。
等離子切割有明顯的熱效應(yīng),精度低,切割表面不容易再進(jìn)行二次加工。水切割屬于冷態(tài)切割,無熱變形,切割面質(zhì)量好,基本不用再進(jìn)行二次加工,如需要也很容易進(jìn)行二次加工。
對金屬的加工,線切割有更高的精度,但速度很慢,有時(shí)需要用其它方法另外穿孔、穿絲才能進(jìn)行切割,而且切割尺寸受到很大局限,水切割可以對任何材料打孔、切割,切割速度快,加工尺寸可選余地大。
對一些金屬零件可采取沖剪工藝方法,效率高、速度快,但需要特定的模具和刀具,水切割與該切割方法相比柔性好,可隨時(shí)進(jìn)行任意形狀工件的切割加工,尤其在材料厚、硬度高等情況下,沖剪工藝將很難或無法實(shí)現(xiàn),而用水切割方法則較為理想;火焰切割也是金屬領(lǐng)域常用的切割工藝,切割的厚度范圍非常大,但與水切割相比其熱效應(yīng)明顯、切割表面質(zhì)量和精度較差,另外水切割能很好地解決一些熔點(diǎn)高、合金、復(fù)合材料等特殊材料的切割加工。
在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行業(yè),傳統(tǒng)的方法是用金剛石刀具進(jìn)行切、鋸、銑等,切割的厚度范圍非常大、速度較快,但對常規(guī)厚度的板材,水切割可進(jìn)行高精度的任意曲線的切割加工,成品率高,降低生產(chǎn)成本,且大大提高加工產(chǎn)品的附加值。
1、在金屬切割領(lǐng)域中的典型應(yīng)用
(1)裝飾、裝潢中的不銹鋼等金屬切割加工
(2)機(jī)器設(shè)備外罩殼的制造(如機(jī)床、食品機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、電氣控制柜等)
(3)金屬零件切割(如不銹鋼法蘭盤的半精加工、鋼板結(jié)構(gòu)件、有色金屬、特種金屬
材料等)
2、在玻璃切割領(lǐng)域典型應(yīng)用
(1)家電玻璃切割(燃?xì)庠钆_(tái)面、油煙機(jī)、消毒柜等、電視機(jī))
(2)燈具
(3)衛(wèi)浴產(chǎn)品(淋浴房等)
(4)建筑裝潢、工藝玻璃
(5)汽車玻璃等
3、陶瓷、石材等建筑材料加工領(lǐng)域應(yīng)用
“水刀”在該領(lǐng)域的應(yīng)用較早、目前在國內(nèi)客戶中數(shù)量大,該領(lǐng)域主要是用于藝術(shù)拼圖,中國的陶瓷、石材藝術(shù)拼圖產(chǎn)品遠(yuǎn)銷世界各地。
4、復(fù)合材料、防彈材料等特殊材料的一次成形切割加工
5、軟性材料的清水切割
(1)汽車內(nèi)飾件的機(jī)器人空間切割
(2)泡沫海綿、紙等
6、低熔點(diǎn)及易燃、易爆材料的切割(如*、炮彈等)
7、超高壓水清洗
(1)石油化工行業(yè)
換熱器管程清洗;
U型管管程清洗;
浮頭式換熱器殼程清洗,空冷器翅片管清洗;
反應(yīng)釜,塔槽內(nèi)壁,設(shè)備內(nèi)構(gòu)件清洗;
大型儲(chǔ)罐表面及內(nèi)壁清洗處理。
(2)電力行業(yè)
清除冷凝器(箱)表面或內(nèi)部污垢;
大型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、隔板、殼體內(nèi)結(jié)垢物;
燃爐中損壞的耐火材料及各式預(yù)熱、冷凝器等的結(jié)垢物,均能順利清除,而不損原設(shè)備之性能;
其他。
(3)航空航天業(yè)
民用、軍用航空機(jī)場跑道和護(hù)欄清洗,跑道除膠、清除停機(jī)坪油污和跑道上的交通標(biāo)記等;
航空母艦平臺(tái)跑道清洗;
其他
(4)船舶行業(yè)
由于船體表面需要定期除垢噴漆,采用超高壓水清洗設(shè)備可以很容易去除污垢和表面漆,為進(jìn)行重新涂漆做準(zhǔn)備;
其他。
(5)汽車制造業(yè)
汽車涂裝車間油漆及污垢清洗;
其他。
(6)建筑橋梁業(yè)
建筑外墻清洗;
剝離建筑物墻面舊涂層;
剝離地面的硬質(zhì)合成纖維涂敷層;
其他。
(7)市政工程
城市街道路面口香糖清洗;
城市道路斑馬線清洗;
城市涂鴉清洗;
城市牛皮癬清洗;
城市煤氣管道清洗;
其他。
便攜式水刀
由于傳統(tǒng)水刀設(shè)備體積龐大,重量等原因,無法實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng),以適應(yīng)不同的環(huán)境需求,提出此概念并開發(fā)出便攜式水切割系列,可像普通氣割設(shè)備那樣,可由兩人協(xié)作迅速轉(zhuǎn)移工作場所,并可快速實(shí)施切割,比如可裝載于急救車內(nèi),應(yīng)用于高速急救,替代普通氣割等工具,可對事故車輛實(shí)施無高溫、無危險(xiǎn)救援。
安全水刀
由于以往的水刀工作為超高壓,無法用于危險(xiǎn)行業(yè)的應(yīng)用,當(dāng)水壓太高時(shí),不能用于危險(xiǎn)作業(yè),其閾值為237.6MP水壓。由水射流專家紀(jì)新剛研發(fā)的安全水刀應(yīng)運(yùn)而生,研發(fā)出工作壓力為25~50MP水壓水刀。可應(yīng)用于公安排爆用的危險(xiǎn)物處理、武警消防破障救援、穿墻滅火,有適合煤礦用的礦用安全水切割設(shè)備,有化工專用的防爆安全水切割設(shè)備,有石油系統(tǒng)用的石油管道安全水切割設(shè)備。
超高壓水射流清洗技術(shù)是這幾年在國際上發(fā)展起來的一門高科技技術(shù),該技術(shù)主要利用高速水射流的動(dòng)能來剝離表面頑垢,它是以水為介質(zhì),通過柴油機(jī)組或電機(jī)組驅(qū)動(dòng)大流量增壓器,將水加壓至94000PSI(648Mpa)的壓力,再通過呈圓周排列的多個(gè)寶石噴嘴噴射而出,噴嘴由油壓或者氣壓驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn),形成多束、多角度、強(qiáng)度各異的超高壓旋轉(zhuǎn)水射流。對需要清潔的表面、設(shè)備內(nèi)結(jié)垢和附著物以及堵塞物進(jìn)行超高壓清洗工作。該系統(tǒng)一般由柴油機(jī)組作為動(dòng)力源,只需要提供水源即可運(yùn)行,因此機(jī)動(dòng)性能較強(qiáng),可以很容易地實(shí)現(xiàn)車載或制成超高壓清洗車。不管什么結(jié)垢沉積物,超高壓水射流清洗技術(shù)都能使這些問題迎刃而解,將污垢*清除,留下清潔、光滑的表面。它比人工清洗快的多,不需要化學(xué)藥品、溶劑或腐蝕劑(也不需要同時(shí)采用成本很高的安全措施),使之更潔凈、更環(huán)保。“超高壓水射流清洗設(shè)備”與“超高壓水射流切割設(shè)備”同屬于“超高壓水射流技術(shù)”的具體應(yīng)用,只是前者流量較大,壓力較低。
超高壓水射流清洗屬于物理清洗方法,與傳統(tǒng)的人工、機(jī)械清洗及化學(xué)清洗、生物清洗等其他清洗方式相比,有如下優(yōu)點(diǎn):
1.水射流的壓力與流量可以方便地調(diào)節(jié),因而不會(huì)損傷被清洗物的基體;
2.超高壓水射流不會(huì)造成二次污染,清洗過后如無特殊要求,不需要進(jìn)行清潔處理;
3.洗形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物件,能在空間狹窄或環(huán)境惡劣的場合進(jìn)行清洗作業(yè);
4.與化學(xué)清洗、生物清洗不同,超高壓水射流清洗無有害物質(zhì)排放與環(huán)境污染問題;
5.超高壓水射流清洗快速、*。如熱交換器的清凈率為95%以上,鍋爐除垢率達(dá)95%以上;
6.清洗成本低,大約只有化學(xué)清洗的1/3左右,即超高壓水射流清洗屬于細(xì)射流,屬于節(jié)能型設(shè)備;
7.超高壓水射流清洗對設(shè)備材質(zhì)、特性、形狀及垢物種類均無特殊要求,只要求水射流能達(dá)以即可。
參考資料編輯區(qū)域