水射流加工技术VIP免费

一、基础介绍高压水射流技术是近几十年来发展起来的一门新技术，其应用日趋广泛。从原理上讲，它与我国煤矿中使用已久的水力采煤技术基本相同，都是把具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流，将这股水射流作为工具进行切割、破碎和清洗物料。所不同的只是高压水射流的水压更高、喷嘴直径更细而已。水力采煤中使用的水压通常为5〜15MPa,水枪出口直径为15〜30mm；而高压水射的水压一般为30MPa以上，有的高达数百兆帕，喷嘴直径则在2mm以下，最小的可达0.1mm。因此，高压水射流可以在很小的区域内集中极大的能量，例如1000MPa的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌［1］。图0为高压水射流切割系统示意图。由低压泵站2产生的低压水在增压器3增压后，经高压胶管传送到喷嘴4形成高压水射流。数控箱6操作喷嘴移动，从而完成各种切割作业。切割后的废液经回收处理后排放。图^-1髙压水肘淹籾菩素無示蠶图由此可见，高压水射流系统一般由压力源，喷嘴及其控制装置以及连接它们的高压管路和其他附属装置所组成。1.1高压水射流技术的发展概况自古以来，人们总把水比作柔弱，把岩石比作坚硬。然而，水滴石穿却正是柔弱的水穿透坚硬岩石的现象。在大雨中飞行的飞机被雨滴侵蚀的所谓“雨蚀”现象也是柔能克刚的实例。然而，过去人们都是以消极的态度来研究如何防止高速水流的侵蚀，没有或很少采取积极的态度来研究如何利用高速水流为人类做功而已。19世纪中叶，在北美洲第一次使用了高压水射流开采非固结的矿床。在20世纪50年代，苏联和中国的水力采煤就是利用水射流的冲击和输送作用。随着水力采煤技术的推广，人们开始对高压水射流技术产生了浓厚的兴趣，同时也认识到，提高水的压力适当减小喷嘴直径可以显著地提高水射流的落煤效果。于是人们便开始研制较高压力的压力源（高压泵和增压器）及高压脉冲射流（俗称水炮）。进入20世纪60年代大批高压柱塞泵和增压器的问世，大大推动了高压水射流的研究工作。当时，部分学者片面认为好像高压水射流的压力越高越好。日本研制出了1700MPa的增压器，苏联和美国研制出了压力高达5600MPa的脉冲射流发生器。到了20世纪70年代末，高压水射流技术领域又出现了一个值得分析的新动向，即从单一提高水射流压力的观点开始转向到研究如何提高和充分发挥水射流的威力这方面研究。开始出现高频冲击射流、共振射流和磨料射流，这些射流的水压并不算太高，但它们的威力却大大高于同样压力的普通连续水射流。进入20世纪80年代，磨料射流、空化射流、气水射流的发展，使高压水射流技术推向一个新的阶段。同时，各国学者也开始对各种射流的基础理论、切割机理等方面进行研究。高压水射流技术的应用范围也由单纯的采矿工业扩大到航空、建筑、化工、冶金、市政工程、纺织、金属切割及医学等领域。高压水射流作为一种良好的切割、破碎及清洗除垢的工具，已被人们所公认，一大批高压水射流切割机、采煤机、掘进机、打桩机和多种形式的多用途的清洗除垢机已投入市场。1972年英国流体动力学研究协会（BHRA）组织了第一次国际水射流切割技术会议，以后每两年举行一次，至今已召开了八次。另外美国和日本等国也成立了自己的水射流学会，并邀请国外学者定期召开国际会议，这些国际会议大大推动了世界各国水射流技术的发展。我国高压水射流技术的研究是继水力采煤技术之后，从20世纪70年代开始的，经过20年来的研究和实践，取得了很大进展，开发出了一批新技术和新产品。研究领域也由开始的煤炭工业领域发展到石油、冶金、化工、建筑、航空及医学领域，有的在国际上还处于先进水平。我国从1979年开始每两年召开一次全国水射流技术讨论会，出版了《高压水射流》杂志。1987年在北京召开了第一届环太平洋国际水射流会议，此后第二届、第三届会议分别在新加坡和中国台湾召开。为发展我国水射流技术起到了巨大地推动作用。回顾高压水射流技术的发展概况，大体上可分为四个阶段。即20世纪60年代初期的探索试验阶段，主要为低压水射流采矿；20世纪60年代初至70年代初为基础设备研制和攻关阶段，主要研制高压泵、增压器和高压管件及推广高压水射流清洗技术；20世纪70年代初至80...