以连续式水刀设备为例,说明射流工艺系统的主要组成部分。水射流切割的工艺系统由三个部分组成。
通过实践和实际的生产表明了系统的第一部分是压力源。对于连续射流,压力源有三柱塞式往复泵、气动或液动的增压器。个别场合也有采用多级离心式水泵的。实际上由压力源输出的压力水经过各种控制阀和压力管路后,再馈送到喷嘴。
第二部分是喷嘴及其传动机构。通过实践和实际的生产表明了喷嘴是水射流切割的执行元件,在它对靶体进行加
工时,必须使喷嘴与靶体之间存在相对运动,才能达到加工的要求。因此,喷嘴通常要配备直线运动、旋转或摆动的传动机构。
第三部分是工件(即靶体)。如果工件的尺寸不大,而且是可移动的物料,则工件也可以配备必要的运动机构,并与喷嘴的运动相匹配,以取得最佳的加工效果。
上述的三个主要部分在结构上是互相独立的,通过水介质把它们互相连接起来。而且在不同部分,水介质具有不同的能量形式。值得我们注意的是在第一部分,水介质储存的能量主要是静压(在水泵里,压力的定义为单位重量水所具有的能量)。通过实践和实际的生产表明了在第二部分,经过喷嘴的转换,把静压转变为动压,形成高速水射流。在第三部分,即当水射流与工件表面碰撞时,值得我们注意的是水射流的动压又由于靶面的阻挡而转换为滞止压力。对于连续射流,静载荷是稳态的。脉冲射流对工件加的动载荷则是瞬态的。
在结构方面,三个部分的设备和元部件可以根据加工对象而组装成固定式的或移动式的整机。通过实践和实际的生产表明了与采掘机械配套的水射流装置大都是移动式的,并与采掘机械的截割部总装配成一个整体。射流类型的不同,水射流装置在野外作业(例如采石场开采荒料、清除飞机跑道的橡胶轮迹)时,值得我们注意的是由于没有水源和电源,全部动力装置都采用柴油机驱动,并自备供水车(或大犁水箱)。
这是越野的移动式泵站的一个特点。
在水射流切割和清洗设备中,大部分是固定式的。通过实践和实际的生产表明了典型的射流切割机床,射流的压力源是超高压增压器,其最高驱动压力可达400MPa,装机容量一般是35至55kW。工作介质如果用清水,射流可以切割岩石、胶木板,硬塑料板等。如果用磨料与水组成的悬浮液作为介质,则射流可以切割金属板材、玛瑙及陶瓷等超硬材料,尤其适用于板材的异型切割及仿形加工。
值得我们注意的是大功率的增压器也是水切割技术继续解决的问题,通过实践和实际的生产表明了我国已有这类产品问世,但超高压和大功率这对矛盾加之可靠性的要求,300MPa、55-130kW以上的产品仍是个瓶颈。
还有值得我们注意的是水刀可以带动多切割头作业,也可以实现更大流量空化射流的切割工程。流量大就不怕浪费,对执行机构也就要求简单,也容易实现空化射流。