高压水射流切割

给水负压并从小孔喷射激流切割物体的技术
高压水射流切割(high pressure water jet cutting)[1],别名水刀、水喷射加工、水射流加工[2][3],是一种是运用液体增压原理,通过特定的装置使水形成高速射流,进行切割物体的非传统冷切割技术。[10]高压水射流切割系统主要由油压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴与管路系统等组成。[9]压力可达600MPa,[11]速度达 800~1000m/s(约3倍音速[12],可轻松切开280毫米厚的不锈钢板[13]
水刀起源于19世纪中叶,高压水射流技术第一次被北美人用来开采质地较为疏松的矿床。[3]1972年第一台高压水射流设备由 AIton Boxboard 生产完成,它开辟了制造业加工工具发展的新纪元。[10]20世纪80年代中期,英国流体力学研究协会提出将磨料注入高压泵和初始加速喷嘴之间的水流中的方法。磨料的加入使得水射流具有了锯条的特性,射流的力量被大大加强。[10]
水刀按照切割方式、磨料混合机制、压力大小等不同方式有着不同的分类,常见的有纯水射流切割、磨料水射流切割、空化射流、脉冲射流、前/后混合式磨料水射流切割、超高/高/低压型切割等。[4][6][7][8]因其具有冷态切割、切割力强、切割质量高、清洁环保等特点[4],使其几乎可以切割任何材料,例如塑料、纸张和纺织品等软材料,玻璃、金属、合金、陶瓷材料碳化金属等硬材料[10],甚至可以切割易燃易爆设施[14]。因此,高压水射流切割技术被广泛应用于航空航天、工业制造、临床医学装饰装修、食品工业等领域。[3][4][14]

历史沿革

探索实验阶段(1950~1960年代)