1。2 高压水射流切割技术的发展前景及应用

1。2。1 高压水射流切割技术的发展前景

近几年来，水射流的工业切割技术应用已经走向商品市场化，高压水应用范 围最广。水切割因其切割技术质量好，对材料选择性要求低，不会损坏切割材料 的性能，可进行异形切割和三维曲线切割等冷切割优势成为现代加工技术的新工 艺，而计算机技术应用使其更具发展前景，实现外围设备配套开发,加强产学严 相结合[7]。尽管高压水射流切割技术的工艺与设计要求使得水切割成本价格大， 但水切割技术的商品化应用仍在日益普及。水射流技术由单纯的采矿业到石油、 化工、航空、建筑和医学等领域[8]。高压水射流切割设备不断更新发展，趋向智 能化和便携化，着力于新型射流研究[9]。如今高压水射流技术正朝着超高压、智 能化、高精度发展，设备趋向综合应用，使用更方便。

超高压水射流工艺的迅速发展，就可以把机械手臂与喷嘴结合，进行三维切 割，达到精确切割。

1。2。2 水射流技术应用

高压水射流在船舶除锈和工业清洗领域得到普遍应用。低压水射流用的主机 主要是离心泵，输出流量较大，常见的应用有消防、喷泉、灌溉等。水射流用于 消防，水雾灭火是一种新方法，以水雾代替大量的流水柱，用 10MPa 高压泵通 过喷射系统产生小于 0。1 毫米直径的水雾水柱，细小的水珠蒸发起到迅速制冷作 用。在水射流中，应用范围最广的是高压水射流，其压力范围在 10~100MPa， 最大压力可达 250MPa。

高压水射流也可以破碎材料，用高压水射流切割设备在工业材料上切割，也 可剥除大量工业材料。目前，设备的设计研究集中在精确的喷嘴，以及可靠的旋 转喷头和旋转接头上，它们可提高水射流束在材料表面上的移动速度，破碎功能 应用于跑道除胶、煤层开采、公路破坏等方面，安全性能高，效率高。

水射流技术的重要应用是工业切割，工业切割已经占据了相当大的比重，作 为重要的综合学科，应注重高技术含量，为国家发展提供新的技术。工业切割主 要应用于航天航空工业、汽车制造业及其他加工业[10-14]。高压水射流可切割金属、 非金属，也可以应用于车削、磨削等，这些都是水射流加工技术的应用。因水射 流加工对材料选择性低，故应用领域范围广。

1。3 课题研究的难点及关键技术

1。3。1 课题研究的难点

经过不断地发展，水射流技术已经逐步走向成熟，在射流切割方面出现了新 的形式术，这极大地提高了切割精确度和应用范围。目前，高压水射流切割系统 的难点主要有以下几个方面:

（1）水射流设备的便携化。目前市场的水射流切割设备的结构大且笨重，使 用时不方便。水射流设备逐渐趋于自动化，这就要求设备简易便携，要求设备高 度集成化。需要提高设备技术，使设备运行方便。

（2）水射流设备的密封性与稳定性问题。水射流切割系统主要以水为工作介 质，保证密封性是设备运行的前提，也是降低成本的一种方法。本设计以 PLC 为控制中心，对高压密封元件结构进行设计研究延长工作寿命，要想实现精确地 加工工件，就需要保证系统的整体稳定性。

（3）水射流设备的智能化控制。手操作设备已逐渐被自动化设备取代，出现 了机器人控制的高智能化设备。实现智能化控制，提高切割精确度及工作效率， 降低生产成本。

（4）磨料水射流切割中的工件磨损和噪声问题。高压水射流速度非常大，可 达 600 到 900 米每秒，这个切割速度会对元件造成磨损，降低了寿命。由于磨料 的加入，提高了水射流的硬度，磨料和水会对系统的设备造成磨损，降低了系统 设备的寿命。目前的喷嘴设备主要采用蓝宝石、红宝石等硬的材料来提高强度以 减小磨损，但目前的喷嘴寿命还是不长。故研究元件磨损特性达到延长系统元件 寿命是很有必要的。