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磨料水射流等现代切割技术的研究与分析

  • 2010-2-10 16:16:36
  • 来源:中国锻压协会
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作 者:宋拥政
关 键 词:钣金,水射流切割
文献摘要:磨料水射流切割是上世纪80年代中期在国际上进入实用阶段的新兴技术,经过不断发展,已与激光切割、等离子切割技术,互为补充,并行不悖,共同成为了板材(含管材)切割的主流技术。
 
切割总成本
  切割总成本涉及因素很多,实际上难以选择相同条件进行比较。本文根据国内外设备发展和工艺应用的现状与水平,从设备投资、切割费用、有效切割成本和切割加工经济性等方面进行粗略的比较分析。
(1)设备投资、切割费用和有效切割成本
  磨料水射流切割机和等离子切割机设备投资大致相当,均明显低于激光切割机。
磨料水射流切割费用高于激光切割,主要是磨料消耗占较大比例。等离子切割费用显著低于激光切割。
  激光切割的有效成本应是精密切割厚度10mm以下各种材质形状复杂的中小批量板件;等离子切割的有效成本是切割板厚25mm以下精度一般且批量较大的金属材料;而磨料水射流切割的有效成本,是切割要求无热影响区、不再后续加工、或不适于激光、等离子切割与金刚石刀具加工的中等厚度且形状复杂的热敏材料、贵重材料、脆性材料、宇航复合材料等新型材料。
(2)切割加工经济性
  切割50mm厚的金属材料,磨料水射流切速约为等离子切速的1/6。如果问题的关键是提高切割速度而不是防止产生热影响区,那么选用等离子切割是经济方案;反之,当以要求金相状态为主而不是要求切速时,磨料水射流切割则是经济方案,因为磨料水射流切割无热影响区,可省去二次切削加工,加之切缝较窄,还可节材20%以上。
加工石英零件,先用激光打预孔,后用磨料水射流精扩孔,是经济加工方案。因为磨料水射流打小孔不经济,而激光扩孔产生热影响区,需对石英退火消除应力。
 
结论
  通过以上对磨料水射流切割与激光、等离子切割进行的综合比较分析,可得出以下结论:
(1)磨料水射流切割不受任何材料限制,是比激光切割适应范围更广的切割方法。
(2)磨料水射流切割与激光、等离子切割具有互补性。不适合激光、等离子切割的材料与环境,采用磨料水射流切割工艺较为适宜、合理。
(3)磨料水射流对板材的经济切割对象,通常是中等厚度形状复杂的有色金属、热敏材料、非金属脆性材料、宇航复合新型材料及各种名贵、稀、特材料等。
(4)磨料水射流切割效能独特、优异,技术经济效益显著,适合在我国大力推广应用。
 
作者简介:宋拥政(1954-),男,中国锻压协会行业研究文献主编、教授级高工、锻压装备技术专家;原济南铸锻机械研究所锻压公司副总工程师;南京理工大学兼职教授;南通大学客座教授/研究员    研究方向:伺服驱动型锻压装备及成形工艺、锻压行业发展研究。
 
 


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