加砂水刀和纯水水刀有几处不同的地方,但大体相似。在纯水水切割机在切割的过程中,由超音速水流侵蚀材料。而在加砂的情况下中,它的特别之处是由水射流加速砂料颗粒,然后由这些颗粒(而非水)侵蚀材料。加砂水刀的能力比纯水水刀强大成百上千倍。纯水水刀和加砂水刀都有其用武之地。纯水水刀可切割软质材料,而加砂水刀则切割硬质材料,如钢材、石材、复合材料和陶瓷。使用标准参数的加砂水刀能够切割硬度等于(甚至稍稍超过)氧化铝陶瓷(常常称作矾土,AD 99.9)的材料。我们将在下面介绍加砂水刀的特点,以及加砂水刀切割刀头的工作方式。
加砂水刀的特点有以下几点:
1.它是一种极为通用的技术
2.无HAZ
3.无机械应力
4.方便于编程
5.喷射出的水流细(直径 0.020 到 0.050 英寸)
6.可切割非常复杂的几何形状
7. 可以进行薄材料切割
8.10 英寸厚度切割
9.可以进行堆积切割
10.材料切割损失非常少
11.夹具简单
12.它的切割力小(切割时低于 1 磅)
13.实际上对几乎所有加砂水刀作业都只需设置一次
14.它还可方便地从单切割刀头切换到多切割刀头
15.可快捷地从纯水水刀切换为加砂水刀
16.能做到减少了辅助操作
当然每台加砂水刀都包括纯水水刀。在生成纯水射流之后操作人员再去进行加入砂料。实际上砂料颗粒沿刀管被加速,就像子弹那样。
值得我们注意的是加砂水刀切割所用的砂料是经专门筛选、大小一致的硬砂。最常用的砂料是石榴石。实际上石榴石质硬、强度高并且便宜。像五金店中的粉红色砂纸一样,不同的大小用于不同的工作,分为以下三点:
1.120 Mesh-产生平滑的表面
2.80 Mesh-最常用,一般性用途
3.50 Mesh-切割速度比 80 Mesh快一点,但表面稍稍粗糙一些
值得我们注意的是刀管就像步枪枪管那样加速砂料颗粒。实际上类似喷嘴,刀管有许多不同的尺寸和使用寿命。刀管大约长 3 英寸, 直径 1/4 英寸;还有就是内径范围从 0.020 到 0.060 英寸,最常用的是 0.040 英寸。
尽管加砂的水射流设备经常的被视为操作简单的可靠设备,但是刀管需要得到操作员的关注。水刀技术的主要进展就是发明了寿命很长的刀管。在此我们应该知道的时候长寿命刀管比过去那种碳化钨管脆弱得多。如果切割刀头碰到了夹具、重物或目标材料,刀管有可能破裂。实际上破裂的管子无法修复。目前,最先进的系统配有防碰撞探测装置,以保护刀管。
刀管与目标材料的间距通常为 0.010 到 0.200 英寸。间距较大时(大于 0.080 英寸)会导致零件切割边缘出现雾化。很多水刀系统利用水下切割或其它技术来降低或消除这种雾化。
加砂水刀切割的过程中它的耗材包括了:纯水、砂料、喷嘴(通常是红宝石)以及刀管。