漲知識|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Nd:yag激光器能產(chǎn)生的功率級別為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20倍的速度，特別當磨料水射流進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更是如此。然而，水切割加工水射流系統(tǒng)不會留下熱影響區(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)生電火花來進行切割和鉆孔。首先，電火花在金屬表而燒蝕出一個坑，然后將成形電極蹺入其內(nèi)，以電極的鏡像方式加工。經(jīng)過改進后，簡單的電極可用于切割所需的形狀，通過計算機的控制移動電極以切出所需的空穴，可以調(diào)節(jié)電火花以達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，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) 電化學加工。電火花加工的一個變形是電化學加工(ECM),這時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。當工作在8V、250A電源下，電解液為質(zhì)扯分數(shù)為15%的硝酸鈉溶液時，若刀具以1600r/min旋轉(zhuǎn)時可去除0.5mm的毛刺，在實際生產(chǎn)中可在30s內(nèi)為一臺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聲波傳導器的末端，以大約20000HZ的頻率o.025~O. 050mm范圍內(nèi)振動。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，精度可達到士0.01mm或更好，體積切除量為0.4~1. 3cm2 / min。當用于在陶瓷上鉆孔時，穿透速度為o.25~1. 5mm/min，而表面粗糙度則達到RaO.4mm。

　　(6) 磨料流加工。水切割加工當需要對非常細小的孔進行去除毛刺或擴孔時，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，當磨料流體被迫通過需修整的孔眼時，它變得黏度更大，因而使得磨料顆粒沿孔壁均勻分布，當液體流動時，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)量分數(shù)大約為66%，流量約為每沖程1升，一個沖程1~3min。 實際應(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