Q：什么叫非常高壓水切割？

A：非常高壓水切割又稱水刀和水射流，它是將普通的水經(jīng)過多級增壓后所產(chǎn)生的高能量(380MPa)水流，再通過一個較細的紅寶石噴嘴(Φ0.1-0.35mm)，以每秒近千米的速度噴射切割，這種切割方式稱為非常高壓水切割。

Q：非常高壓水切割起源于何時、何地？

A：高壓水切割的“發(fā)現(xiàn)”起源于蘇格蘭，經(jīng)過100年的試驗研究，才出現(xiàn)了工業(yè)高壓水切割系統(tǒng)。

    1936年美國和蘇聯(lián)的采礦工程師成功地利用高壓水射流方式進行采煤和采礦，到1956年，前蘇聯(lián)利用2000bar壓力的水切割巖石。實際上高壓水切割不是專利，直到1968年被美國的哥倫比亞大學(xué)的教授在高壓水中加入磨料，通過水的高壓噴射和磨料的磨削作用，加速了切割過程的完成。

Q：目前水切割的現(xiàn)狀如何？

A：目前，全部上像美國、德國、前蘇聯(lián)、意大利都攻破了非常高壓水切割的技術(shù)，全部上代表性的企業(yè)有福祿、英格索蘭、百超，較高切割壓力可達550MPa，并廣泛地應(yīng)用于石材、金屬、玻璃、陶瓷、水泥制成品、紙類、食物、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠、彈藥等各種材料的切割。中國開展這項工作的研究有近四十年的時間，機械部、航空航天部、國家船舶工業(yè)總公司都先后立項研究，但非常高壓水切割一直處在實驗室階段，尚未用于穩(wěn)定的商業(yè)運行。為此法因數(shù)控與烏克蘭合作生產(chǎn)非常高壓水切割設(shè)備，穩(wěn)定運行壓力可達380MPa，主要元器件采用進口件。合作產(chǎn)品先后用于瑞典阿仁科公司不銹鋼板的切割，美國HP打印機墨輪的切割，總裝備部廢彈藥的切割，并且這項技術(shù)合作被科技部列為重要要點全部科技合作項目。

    國內(nèi)其它企業(yè)也有生產(chǎn)水切割設(shè)備的廠家，實際運行壓力僅在220MPa左右，屬中低壓水平。壓力愈高，切割的工藝性愈好，切割速度愈快，尤其在厚板切割時，中低壓(200MPa)的水切割機，不能保證被切割材料頂部和底部的切割曲線一致性，甚至切不透，切割速度很慢。法因合作的非常高壓水切割機，非常大的鋼板切割厚度為70mm，此時的切割速度約為15mm/min；非常大的石材切割厚度為80mm，此時的切割速度為20-50mm/min。其切割的速度與切割厚度、被切割材料、粗糙度和磨料的選擇有關(guān)；切割的粗糙度也與被切割材料、切割速度及磨料的選擇有關(guān)。

    顯而易見，非常高壓水切割有許多優(yōu)點，但也從技術(shù)角度提出更高的要求，如材料的耐磨性、非常高壓的密封問題、非常高壓的安全問題、非常高壓的可靠性等都是同業(yè)關(guān)注的焦點。法因公司現(xiàn)已成功地解決了380MPa的非常高壓切割問題，目前正著力解決600MPa更高壓力的技術(shù)攻關(guān)，以推動非常高壓水切割技術(shù)的發(fā)展，更好地為客戶服務(wù)。

Q：非常高壓水切割是一種多功能的切割方式嗎？

A：雖然說非常高壓水切割可以切割任何材料，但在應(yīng)用上還是有所側(cè)重的。

水切割的用途主要有三個，一是切割非可燃性材料，如大理石、磁磚、玻璃、水泥制品等材料，這是熱切割無法加工的材料；二是切割可燃性材料，如鋼板、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠等，以往的熱切割也可以加工這些材料，但容易產(chǎn)生燃燒區(qū)和毛刺，但水切割加工不會產(chǎn)生燃燒區(qū)和毛刺，被切割材料的物理、機械性能不發(fā)生改變，這也是水切割的一大優(yōu)點；三是切割易燃易爆材料，如彈藥和易燃易爆環(huán)境內(nèi)的切割，這是其它加工方法無法取代的。

   一般情況下，能夠利用激光、等離子、火焰、線切割、鋸、銑削等加工方法基本滿足加工工藝要求時，則不宜采用水切割加工，畢竟水切割的運行成本較高，噴嘴、導(dǎo)流套、高壓密封件都是進口的耗材，價格較貴。但當(dāng)您感到激光和等離子所能切割的厚度太薄，所產(chǎn)生的毛刺太大，所產(chǎn)生的熱影響區(qū)不利時，您可以考慮選用水切割；當(dāng)您感到火焰切割的毛刺太大、粗糙度太差、熱影響區(qū)太大時，您可以考慮選用水切割；當(dāng)您感到線切割的速度太慢，并且不能切割非導(dǎo)電材料時，您可以考慮選用水切割；當(dāng)您感到銑削的方法產(chǎn)生了許多廢屑，造成了很大的浪費時，您也可以考慮選用水切割，因為水切割不會產(chǎn)生廢屑，而是整片切割，水切割加工割分開的材料大多是可利用的；當(dāng)您感到使用圓鋸和帶鋸太慢，而又不能進行非直線切割時，您照樣可以考慮選用水切割；當(dāng)您切割易燃易爆材料或在易燃易爆的環(huán)境下切割時，更必須考慮選用水切割；當(dāng)您切割時不想產(chǎn)生毒副氣體、不需二次加工、不想產(chǎn)生熱效應(yīng)或變形或微裂縫、又想產(chǎn)生良好的切邊品質(zhì)并能同時切割細小的孔時，您更要考慮選用水切割。總之，水切割是一種多功能的切割方式，但某些場合下的使用并不是較佳的，所以選擇時要做具體分析。

Q：非常高壓水切割的形式有哪些種類？

A：從水質(zhì)上分，非常高壓水切割有兩種形式，一是純水切割，其割縫約為0.1-1.1mm；其二是加磨料切割，其割縫約為0.8-1.8mm。

    從結(jié)構(gòu)形式上分，可有多種形式，如：二至三個數(shù)控軸的龍門式結(jié)構(gòu)和懸臂式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)多用于切割板材；五至六個數(shù)控軸的機器人結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)多用于切割汽車內(nèi)飾件和轎車的內(nèi)襯等。

Q：被切割材料頂部和底部的切割曲線一致性是如何要求的？

A：這種一致性的差異也稱為水切割斜邊，與切割速度有很大的關(guān)系，帶有高能量的射流，切割做功后一定會產(chǎn)生能量的衰減，所以產(chǎn)生斜邊是很正常的。一般情況下，單側(cè)斜邊控制在0.08mm至0.15mm為宜。

Q：非常高壓水切割可以切割復(fù)雜的曲線嗎？

A：較簡單的非常高壓水切割機具備兩個數(shù)控軸，由CNC控制X-Y做數(shù)控移動，并能實現(xiàn)CAD/CAM直接轉(zhuǎn)換，真實做到免鍵盤輸入，無圖加工，只要在CAD畫出的任意復(fù)雜曲線，都可以直接切割成形。

Q：水切割所能達到的切割精度是多少？

A：水切割的切割精度介于0.1mm至0.25mm之間，其切割精度取決于機器的精度、切割工件的尺寸范圍及切割工件的厚度和材質(zhì)，通常機器的系統(tǒng)定位精度為0.01mm至0.03mm。

Q：水切割所用的磨料有哪些？粒徑是多少？

A：水切割所用的磨料為石英砂、石榴石、河砂、金剛砂等。

磨料的粒徑一般為40-70目，磨料的硬度越高粒徑越大，切割能力也越強，我公司水射流磨料采用的是60目石榴石。

Q：法因公司水射流的高壓水流量是多少？

A：3.8L/min

                                               山東法因數(shù)控機械有限公司

                                                   李勝軍 孫善良 宋曉明

                                                       2004年5月5日