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水那么软,为什么能切割钢铁?我国水刀的最大压强420MPa!

 道佛儒医旧葫芦 2019-11-24

作者:石兰 

物尽其用在水这种物质上表现得淋漓尽致

水被人类誉为生命之源,地球表面大约72%的部分都被其覆盖,更是我们时刻呼吸的空气中的重要组成部分。从饮用水到农业灌溉,水可以说是我们日常生活中最为常见的一种物质。但并没有多少人对水有足够深入的了解,尤其是它在现代科学技术的利用下所发挥的重大作用。

古人云:“绳锯木断,水滴石穿。”,意喻即便是再细微的力量,只要坚持不懈便能成就难能的功劳。而当代人则研究出了以水为刀的高压水射流切割技术,也就是最理想的冷切割机具水刀。或许,对于很多不曾从事相关工作的人而言,可能会觉得水如此柔软的物质,怎么可能将坚硬无比的钢铁等材料切割开!

水切割-最理想的切割机具

事实上,切割的方法有很多种,除了冷切割之外,还有摩擦切割发、切削法、化学法和电烧蚀切割法。而我们今天需要了解的是冷切割这种特殊的切割方法,在此类切割方法实施的过程中,可以在保持原来材料特性的基础上不产生高温(一般在40摄氏度以下)。

虽然,有不少的切割工具都能达到冷切割作业的基本目的,比如:液压水冷切割锯、线切割、水切割、水冷切割锯、水冷锯片切割机等。但是,当切割环境周围存在易燃易爆物品的时候,则会将冷切割的作业要求进一步提高。在切割机具的选择上,有不少人都存在安全切割作业上的误区,倘若将燃油机切割锯和液压锯当作安全的冷切割机具,便是非常危险的一件事。

在所有切割机具中,水切割才是最理想的切割机具,它包含了低压水切割和超高压水切割两种主要类别。这是两种完全不同的水切割,而真正意义上安全的冷切割机具,则非低压水切割具莫属。因为另一种高压水切割,很可能会导致射流和高压冲击高速摩擦,而该过程中产生的静电则会为作业带来危险。

在实施安全切割作业的时候,我们是无法彻底消除环境中的静电的,能做的只有将其控制在不会导致易燃易爆物品被引爆的范围之内。而整个切割过程,也需要尽量保持切割冲击力较小,从而使得静电和温度都在这个切割的过程中被摩擦吸收。

以水为刀-高压水射流切割技术

在2011年之前,水刀都是一种不太被人重视的机械产品。究其原因,则主要因为这是一种新技术带来的机械产品,不同于一般电子产品浓厚的科技感和技术神秘感。直到水刀有了更小、更安全的类型,并不再局限于非危险领域使用的尴尬境地时才得以被更多人所熟知。而以水为刀的水刀,其原名实为高压水射流切割技术。

水刀被青睐的根本原因,就在于这种冷切割方式不会导致材料的物理化学性质发生改变。很多切割方法的应用都会因为材料品种而受到限制,但任何材料都能够通过水刀,实现任意曲线上的一次性切割加工。不管是在玻璃勋和陶瓷行业,还是金属和石材等行业,水刀都已经被人们广泛应用。

而我国水刀的最大压强,更是达到了420MPa,就连5轴水刀也日趋成熟。在水刀进行作业过程中所产生的热量,并不会对生产过程带来危险,而是被高速流动的水射流一并带走。整个过程更不会有其他有害物质的产生,冷态切割可以让材料不产生热效应。

并且,被切割好的材料也不需要、也更容易进行二次加工。简而言之,水切割是一种适用性特别强大的切割方式,而高效率、快速度,以及环保和安全,都是它最大的优势和基本特性。当然,水刀也会根据不用的划分依据被分为不同的种类。比如,从压力属性这个角度来说,水刀可以分为200MPa以上的超高压型、100MPa以上的高压型,以及100MPa以下的低压型。

而小型水切割和大型水切割(设备的大小)、非安全切割类和安全切割类(安全切割)、后混式和前混式(技术原理)、加沙切割和无沙切割(加沙情况),以及龙门式和悬臂式(机械结构),其实都是从不同的角度对水刀进行了分类。

切割比较-不同于其他方式的水切割

首先,我们可以将水切割和等离子切割进行比较。属于冷态切割的水切割不仅没有过多的热量、不会导致变形,而且良好的切割面质量避免了不必要的二次加工;而切割精度较低、切割过程中有明显的热效应,以及被切割的表面不利于二次加工,这些都是等离子切割最大的特点。

线切割和水切割是两种不同的方式,当我们对比它们对金属进行加工的时候会发现,线切割虽然拥有更高的精度,但缓慢的切割速度,同时还会导致切割尺寸受到很大的限制;而水切割的加工尺寸余地则大了很多,不管是对什么材料进行切割或打孔,都具有特别快的速度。

相信很多人对激光切割都不陌生,在对薄钢板和部分非金属材料的切割的时候,它可以拥有较快的速度和较高的精度。然而,却无法做到不在切缝处引起热效应和弧痕,更不能实现对铝和铜等有色金属、合金和较厚金属板材的切割。

虽然人类一直试图通过大功率激光发生的研究,从而解决激光切割的局限性,但这却需要耗费大量的投入。水切割就不同了,它不仅仅只需要较低的运行成本,更可以覆盖更广泛的材料切割范围,就连它的操作效率和维修都特别方便。水切割材料的成品率高,还可以高精度标准实现任意曲线的切割加工。

不管是水射流的流量还是压力,我们都可以很方便地进行调节,不仅没有特殊的清洁处理要求,更不会造成二次污染。所以,不管是从切割材料的覆盖范围、切割精度的把控、切割要求的实现,还是出于对地球环境的重视,水切割都无疑是生产过程中最理想的切割机具类型。

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