(1) 印刷线路板的切割。印刷线路板的切割要求围绕预定的路线进行,而印刷线路板通常由若干层不同的材料组成,若工况参数选择不当,就会切割到不需切割的层面或引起印制板的分层而使工件报废。 用水射流切割印刷线路板的优点是显著降低或消除了刀具磨损而引起 的分层,或由于操作者的疲劳和冲击、弯曲、灰尘及其他原因引起的问题。在一台生产装置中采用X-Y切割工作台,用水射流进行切割,切割速度为3m• min寸,射流压力为290MPa,喷嘴直径为0.23mm。在使用反渗透方法对水质进行处理的情况下,蓝宝石喷嘴的平均寿命为330h。
(2) 下料。在许多工业场合,需要从原材料平板上将零件或零件毛坯切割下来,这种情况下使用水射流系统有许多好处。由于其切缝非常细小,而且作用在工件上的力也非常小,易于在切割程序的控制下按一定的下料方式切割各种零件。由千切缝细小和将零件在原料板材上 紧密排列,从而使得切割零件的数目达到最大,原材料的浪费最少。这 方面的一个例子就是Trane公司在制造制冷和空调装置的过程中使用 水射流加工密封材料氯丁橡胶。这种材料的原料尺寸为915mmX 1220mm,厚度为9.6mm和19.05mm。该公司应用了一套Calma CAD/CAM系统在原材料母板上"套裁“加工零件,加工过程以三个步骤进行:绘制零件曲线、编制切割机械手的运动指令、显示"套栽"的结果和喷嘴怎样按这个切割轨迹运动。零件的要素保存在程序中,用来 使排料最佳化。在实际运行中,程序可针对靶件的材料厚度和尺寸选 择最有效的切割速度,也可对切割的长度和曲率进行分辨和调节,以保 证切割时射流垂直贯通材料,免得在切割边缘产生斜坡现象。在生产中,除了切割氯丁橡胶外,装置还用来切割玻璃纤维和泡沫聚苯乙烯零件,大大提高了生产效率。如原手工制作一个泡沫聚苯乙烯零件需花费4.16min,而采用水射流设备可在每4.16min内切割14 个零件。水切割用于下料的另一个例子比较了磨料水射流切割与冲压(d记cutting)加工的优劣。对厚度为20,._,25mm的金属板材冲压零件,一 般要求各零件相距大约125mm,因此在一块750mmX 158mm的原料上只能冲切 6 个零件。 由于磨料水射流切割的狭窄切缝和较低反作用力,允许在原料上将相同的零件排列得更紧密一些,所以每块原料可切 割13个零件。 带来的优点有:减少r因冲模磨损而导致的模具更换时间和费用,减轻了工人的劳动强度;另外,平均每个零件减少了 1.6~ 3. 6kg 的材料消耗,当原材料价格较高时,是一个不容忽视的问题。类似的水切割还广泛应用于服装裁剪、制鞋下料等,水射流切割和 有效的排料在制鞋下料中能够节省多达 18 %的原材料。
(3)玻璃切割。 玻璃切割为水射流系统提供了许多新的用途,并使 得雕塑和艺术品的创作进入了一个新天地。 虽然多年来已经应用气体喷砂来进行某些细节的蚀刻和玻璃的毛化处理,但由于气体工作压力 一般在 O. 5MPa 左右,因此作业速度显得太慢,对某些工业应用意义不 大。 而应用磨料水射流加工时,其射流具有切断所遇到的所有材料的 能力,所以特别适合千切割复合材料,其中之一就是层叠玻璃。 传统加 工方法对两层玻璃中间夹一层塑料的安全玻璃的加工是首先用一个金刚石砂轮在表面上刻出切割槽,然后用冲击来切断,中间夹层材料的消 耗量达30%,而用磨料水射流切过三层的不同材料却没有偏差,这个 问题立刻得到解决。 这样的复合材料在沿轮廓线切割后不影响材料的性能,特别在切割较厚的材料时优势更为突出。但是,在玻璃切割中需要注意玻璃的脆性,工件必须仔细支承,以 避免由于支承面的不平整而在玻璃中产生弯曲应力,在切割点的周围其作用类似于一个应力集中点。 当开始切割前在玻璃上穿孔时,由于 "驻止射流”,有可能导致裂纹的产生和扩展。 因此建议在可能穿透的 条件下,所用的射流压力应为 70~80MPa,直到穿孔完成前射流压力 都不应升到实际的切割压力。 这样,由压力引起的裂纹不会引起整块板的报废,而是在局部地方产生表面碎片,通过合理地安排切割路径则 可避免其对加工成品性能和外观的影响。 另外,当射流完全发散时会 在切缝边缘形成不希望有的毛口,在切割工件时飞溅的磨粒可能划伤 工件和对操作人员造成一定威胁,这些都必须加以注意和防范。对于某些为特殊用途而经过热处理产生预应力的玻璃材料需特别对待,由于预应力的影响,任何裂纹其末端都会产生足够大的应力集中通常情况下这类材料会因裂纹而粉碎,所以基于此项原因现在还不推荐用射流切割类似材料。