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1水射流切割

水射流切割又稱高壓水射流切割，其原理是利用增壓裝置將水加壓到200～400MPa后，經(jīng)節(jié)流小孔（φ0.15～0.4mm）使水壓熱能轉(zhuǎn)變?yōu)樯淞鲃幽埽魉俑哌_900mm/s），沖擊材料表層使其產(chǎn)生破碎和微裂紋，并使材料剝離，同時利用高速水流的沖擊力將碎屑帶走，從而形成切縫，其原理如圖4所示。根據(jù)切割中是否添加磨料，可分為純水射流和磨料射流兩大類。水射流切割與激光和等離子切割都屬于高能切割，但與它們利用熔融或氣化去除材料方式不同，是一種真正意義上的冷切割技術(shù)，其加工特點是沒有或很少產(chǎn)生熱量，無熱變形、無氣體或蒸汽排出，無熱影響區(qū)。水射流可以切割各類金屬、非金屬、塑性或硬脆性材料，工藝簡單，不會改變或破壞被切割工件材料的物理、機械性能，切割中不產(chǎn)生有害氣體，環(huán)保性好。

2切割技術(shù)間的差異性比較

目前這幾種切割技術(shù)都在工程機械行業(yè)得到廣泛應用，根據(jù)切割原理不同，這幾種切割技術(shù)在切割厚度和材料上存在差異。火焰切割速度低，切割之前需要預熱，耗時長，且無法切割不銹鋼及鋁、銅等多種有色金屬，切割薄板時的熱變形大；其優(yōu)點在于切割設(shè)備和加工成本相對較低，且可采用多割炬同時加工。火焰切割是大厚度板材（最大切厚已達200mm）目前唯一的經(jīng)濟切割方式。等離子切割的精度及速度都優(yōu)于火焰切割，能夠切割有色金屬以及很多非金屬；缺點是由于等離子弧本身特點，導致切口易出現(xiàn)“上大下小”現(xiàn)象，在結(jié)構(gòu)件拼裝時需要打磨修整。等離子切割時會產(chǎn)生有毒氣體，需配除塵裝置，成本高，切割5～30mm鋼板的經(jīng)濟性較好。激光切割的材料種類和切割表面質(zhì)量優(yōu)于上述2種切割設(shè)備，切割件可以不進行二次加工，主要用于對薄板件的高速、高精度切割。由于設(shè)備昂貴，對設(shè)備的保養(yǎng)要求高，切割中厚板材的成本要高于火焰和等離子切割。激光切割多用于板厚10mm以下的板材切割。高壓水射流切精度介于激光和火焰、等離子切割之間。其最大優(yōu)點是無切割熱變形，割縫周圍材質(zhì)無變化，是一種冷切割技術(shù)，多用于石材、陶瓷等非金屬硬脆性材料切割以及對切割熱敏感的金屬切割，如切割飛機機翼等。添加磨料后，可以顯著提高板材的切割厚度。綜上所述，火焰切割主要用于厚板材的切割；等離子用于中厚度板材的高速切割；激光切割用于對切口質(zhì)量要求高的薄板材的高速切割；水射流主要用于對切割熱變形要求高的薄和中厚板材切割。

3工程機械制造中的應用分析

本文以某公司生產(chǎn)的工程機械產(chǎn)品為例，其結(jié)構(gòu)件焊接多采用低碳鋼、低合金高強度鋼板，用量很大；不銹鋼板材、有色金屬板材用量較少。大部分型號產(chǎn)品采用的板材厚度集中于15～35mm之間，大噸位型號產(chǎn)品主要采用40mm以上板材。針對該公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的切割工藝性要求，對于工程機械零部件板材切割技術(shù)選擇進行分析。（1）切割數(shù)量要求。工程機械制造業(yè)多采用機械化、自動化的門架式數(shù)控切割設(shè)備為主要的切割設(shè)備。通過結(jié)合FastCam、SigmaNEST等先進的自動套料軟件，既節(jié)約人力，又提高了切割效率及材料利用率。以某公司某型工程機械產(chǎn)品為例，所需切割量如表1所示。如表1所示，需要切割的板材厚度大多集中在10～30mm之間，除配置大量等離子切割機用于切割中厚板材以外，出于經(jīng)濟性考慮，還應配置一定火焰切割機床用于厚板材的切割，同時配置少量的小型氣割設(shè)備，以消化料邊、提高材料利用率，解決小零件的下料。（2）切割質(zhì)量要求。如駕駛室、機棚外殼等薄板件精度要求高，以及零件外形復雜，對易變形件，出于提高效率和質(zhì)量要求，應配置一定的激光切割設(shè)備，減少機械加工修正過程；對于像拉板、平衡梁等工況惡劣，對切割熱敏感的零件，除配置水下等離子切割機減小熱變形外，還可以配置高壓水射流切割機床，進行無熱損傷切割。被焊接的厚板件一般需開坡口，除了采購具有坡口切割功能的數(shù)控火焰或者等離子切割機床外，還可以配置機器人切割系統(tǒng)滿足結(jié)構(gòu)復雜、異形、精度要求高的坡口切割。（3）安全與環(huán)保要求。在火焰切割的應用方面，傳統(tǒng)的乙炔氣體在制造中容易造成環(huán)境污染，應大力推廣采用國家推薦使用的新型工業(yè)燃氣；等離子切割過程產(chǎn)生的氣體危害人體健康，應趨向于采用水下等離子技術(shù)；采用液氧取代瓶裝氧，不僅提高了切割質(zhì)量和效率，而且減少安全隱患。

4結(jié)論

本文對工程機械制造業(yè)常用幾種切割技術(shù)進行了簡單闡述，隨著科技的進步將會出現(xiàn)越來越多的新型切割技術(shù)，如自動切割流水線、大功率激光切割等。目前在工程機械制造企業(yè)中，已經(jīng)形成了大型與小型切割設(shè)備相結(jié)合、多種切割技術(shù)相兼容的格局。因此不僅要了解國內(nèi)外切割技術(shù)的發(fā)展，還要從經(jīng)濟性、環(huán)保性方面多重考慮，根據(jù)加工對像的要求明確切割技術(shù)與設(shè)備的選用。加強先進套料軟件應用，利用手工布料與自動套料相結(jié)合的方式，提高材料利用率。

作者：孫躍李翔李新群柳勝單位：徐工機械建設(shè)機械分公司