超高压水刀设备设计

『壹』 （2013崇安区二模）超高压水切割又称“水刀”（如图的设备），它是将普通水经过多级增压后，通过一个极

（1）∵P=UI，
∴电机工作时的电流为I=

P

U

=

22.8×103W

380V

=60A，
∵P=

W

t

，
∴电机消耗的电能为W=Pt=22.8kW×1h=22.8kW?h；
（内2）高速水流能切割坚硬物体容是因为高速水流具有较大的动能；
速度一定时，流体的质量增加从而动能增大，加入磨料后切割能力大大提高了，是因为速度一定时流体的质量增加，从而动能增大．
（3）∵p=

F

S

，
∴F=pS=3.04×10⁸Pa×5×10^-8m²=15.2N；
（4）电机1min消耗的电能为W_总=P_电t=22800W×60s=1.368×10⁶J，
切割线的长度为H=

Q

S

=

2.7×10?3m3

5×10?8m2

=5.4×10⁴m，
W_有用=FS=15.2N×5.4×10⁴m=8.208×10⁵J
η=

W有用

W总

×100%=

8.208×105J

1.368×106J

×100%=60%．
答：
（1）60；22.8；
（2）动能；速度一定时流体的质量增加，动能增大；
（3）高压水流对切割面的压力为15.2N；
（4）高压水切割机的切割效率是60%．

『贰』 超高压水刀的简介

除低成本切割外，水刀还被认为是世界上功能最多样、增长速度最快的加工技术（根据 Frost & Sullivan 和Market Intelligence Research公司的报告）。水刀在全球范围内广泛用于高产量应用。它与其它技术（铣床、雷射、EDM、等离子和刨床）相辅相成。水刀切割不使用有毒气体或液体，不会产生有毒的物质或蒸汽。水刀切割表面不留任何HAZ或机械变形。它是一种真正的多功能 、高效率冷切割技术。
水刀已经证明自己可以完成其它技术无法处理的工作。从在石材、玻璃和金属上切割极薄的细节，在钛合金上快速钻孔，切割食品、直至对饮料和溶液进行杀菌消毒，水刀已经证明了它独一无二的价值。
人类自古就利用水流的冲击力，制成水车、水磨等水力机械。如果水流从高压水枪中喷出，其冲击力就更大。前苏联用于采煤工业，名曰水力采煤。高速喷出的水流受阻于煤层，速度骤然下降，顷刻间会产生足够大的冲击力，使煤层出现脆性断裂，完成采煤作业。受此启发，前苏联科学家开发出高压水喷流切割技术，而美国公司取得了此项技术的专利权，使之商品化。
普通水经过一个超高压加压器，将水加压至4,000 bar (60,000psi)，然后通过一个细小的喷嘴(其直径为0.004英寸至0.016英寸)，可产生一道每秒达915公尺(约音速的三倍)的水箭，此道水箭可做各种表面处理及切割各种非金属物质如纸类、纸尿裤、玻璃、纤维、海绵等。
而针对要切割金属及较硬的材质如各种石材、玻璃、陶瓷、磁砖等材质时，福禄另开发出具专利及更完善的设计，就是将砂料与水箭混流以增强其切割能力，此种高速度的加砂水刀几乎可切割任何材质。
要做到这点，对水、管道、喷口都有比较高的需求。如管道，水刀是用高压工具把水加压后射出来的，必须拥有极高的压力才能把坚硬的切割材料切开，所以管道必须能承受极高的压力，这个压力远远大于700兆帕，因为薄钢板（被切割材料）本身就能承受700兆帕的压力。
其次，水刀用的水完全没有杂质是不对的。因为水压远远大于700兆帕，那么对于管道等密封设备而言，无论密封性能多么好，纯水总会使它们磨损而渗漏。为了解决这个问题，水刀用水就要加入5%的可溶性乳化油，提高密封效果。对于高压泵，也要加入一些油液提高其密封性能。
上面说过了，水刀的喷嘴是用硬质合金、蓝宝石等材料做成的，喷口直径仅0.05毫米，而且孔内壁光滑平整，能承受1700兆帕的压力，所以喷出来的高压水能像刀一样切割材料。有些水还加入了一些长链聚合物，如聚乙烯氧化物，增加水的“黏度”，使喷出的水犹如一条“细线”。
它的加工精度高，切割宽度只有0.1—0.8毫米，可以加工型面复杂的零部件。加工后的零部件切口光滑整齐，无须修整。尤其对易热变形材料的加工，“水刀”更具独特优越性。
“水刀”，正因为它不是刀，它不像刀具那样存在磨损问题，掺入水喷流中的磨料和废水可回收使用，设备又较为简单，加工成本低廉。加工过程中引起的振动和噪声都很小，切屑量仅是机械加工的15%—20%，并且碎屑随水流走，不会飞扬伤及操作者，才开拓了广阔的用武之地。对复合材料的切割是加工中的棘手问题。如采用传统的加工方法，会出现分层和撕扯现象，而“水刀”正是解决这个问题的理想工具。用“水刀”来清除部件的陶资涂层，效果优于机械方法和化学方法。“水刀”可用于冲孔，粉碎材料。船体及螺旋桨表面的附着物，化工管道中的积垢，用“水刀”来清洗也很方便。
“水刀”还可以用于外科手术。〔东京大学医学院用压强0.7兆帕的“水刀”在家兔身上做试验，表明它可用于肝、肾等器官的手术，不会损伤周围组织，也不易引起感染。〕。

『叁』 超高压水刀的应用

为了更好地减低成本，工程师们和制造商们不断地探索，现在水刀能做到很有效地降低成本以创更大利润。因此有必要学多一些水刀的应用技术以采用最低的切割成本去创造更大利润。
在切割成本而言，水刀加工业被认为是最万能的和最快速成长的行业，除了上述之外，水切割机是目前在世界上最高产能的一种机器，它优于其他的加工技术，如火焰切割，等离子加工，激光加工，电火花加工，车铣刨加工等。同时，水切割不会产生有害的气体或液体，不会在工件表面产生热量，它是真正的多功能的，高效率的，冷切割加工。
水刀切割展示出它能做一些其他简单的工艺不能完成的加工，它可以在钛上打孔，可在石头或玻璃上切割各种花样，这些都表现出了水刀自身的独特性。它在切割材料时没有产生热，在这种冷态加工过程中，它产生的超音速的水箭射在切割材料表面时能达到理想的效果，水与沙的混合，更加增强了其切割能力。
高压水是怎样产生的
这基本原理是既简单又复杂。水射流是从加压泵开始，通过高压管，然后从切割喷头射出来。非常简单的解释。然而，它是经过了十分复杂的设计，才能产生60000PSI的压力。在设计过程中，有处小小的渗漏都会对部件持久地侵蚀导致损坏。所以生产商和工程师们会小心地处理高压材料的加工工艺，利用特殊的科技组合这种机器。使用者只需要知道基本的操作知识。
切割机在1982年应用在工业上，最早的在1970年就已出现，在工业上主要是应用在汽车，航空，玻璃行业，从这些切割中不断的提高精确度。磨料切割机的压力可达到55,000PSI,这种高压水通过一个细小的喷嘴以762m/s 的速度射出，这种速度是音速的2.5倍。
把石榴沙混入这种高速度的水射流中，通过在混合管中混合，然后以305M/秒的速度直接从沙管中射出到被加工的材料，这种切割过程其实是一种磨碾切割的过程，这种力量和动作都是由水产生的。
1、 可切割范围广
可以切割绝大部分材料，如：金属，大理石，玻璃 等等。
2、 切割质量好
平滑的切口，不会产生粗糙的，有毛刺的边缘。
3、 无热加工
因为它是采用水和磨料切割，在加工过程中不会产生热（或产生极少热量），这种效果对被热影响的材料是非常理想的。如：钛。
4、 环保性
这种机器采用水和沙切割，这种沙在加工过程中不会产生毒气，可直接排出，较环保。
5、 无需更换刀具
你不需要更换切割机装置，一个喷嘴就可以加工不同类型的材料和形状，节约成本和时间。
6、 减少毛刺
采用磨料砂的水刀切割，切口只有较少的毛刺
7、 编程迅速
程序主要是由CAD制图软件生成，你可以在layout中随意设计线图，或输入从其他软件中生成的DXF文件，另外，机器支持第三方软件，如nesting嵌套排版软件（用于把图形在工件中添满，能最大限度地减少工件损耗） .
8、 快速的编程
可以把其他软件生成的程序调入机器，它能够从CAD建立起刀具路径，并能把刀头的精确定位和切割速度在超过2,000点/英寸（800点/cm）计算出来，你需要做的只是指定你要切割的材料和厚度，其他的工作交给机器去完成.
9、 与其他设备组合，可以进行分别操作.
水切割机可和其他的加工设备组配（如钻削头），充分利用其性能，优化材料利用程度.
10、 减少调整次数
对工件只需要很小的侧压就能固定好，减少复杂的装夹带来的麻烦.

『肆』 超高压水切割机的介绍

《超高压水切割机》是由上海科学技术文献出版社编著和出版的图书。

『伍』 超高压水刀的技术

基本技术既简单又复杂。在最基本的情况下，水从泵流过，经过管道，然后从切割刀头流出。其说明、操作和维护都很简单。但是，这一过程包含非常复杂的材料技术和设计。为了生成和控制 60000 psi 的水压，需要书本上没有的科学技术。在这种压力下，如果设计不当，微小的泄漏有可能对工件造成永久的侵蚀性损害。幸运的是，水刀制造商采用了复杂的材料技术和先进工程设计。用户只需了解基本的水刀操作知识即可。
从本质上讲，有两类水刀：（1）纯水水刀和（2）加砂水刀。设备设计为只能使用纯水水刀、只能使用加砂水刀、或二者均可。无论何种形式，必须首先对水加压。
泵
泵是水刀系统的核心成员。对水进行加压并连续输出水流，从而让切割刀头把高压水变为超音速水射流。水刀应用可以采用两种泵－增压泵和直接驱动泵。 直接驱动泵的工作方式与在喷漆前冲洗房屋或甲板时所用的低压“压力清洗器”一样。它是一种直接由电机驱动三个活塞产生运动的三级泵。因为其简单可靠，这些泵得到了水刀工业的认可。到本文发稿时为止，直接驱动泵能够提供的最大连续工作压力比增压泵低 10% 到 25%（直接驱动泵为 20K 到 50K 、增压泵为 40 K 到 60K ）。
直接驱动泵也是一种相对新型的高压泵
(上世纪八十年代后期开始上市）
尽管直接驱动泵被用于某些工业应用，目前绝大多数用于水刀的超高压泵还是增压泵。 普通增压泵中有两种流体管路，水管和液压管。
水管管路包括入口水过滤器、升压泵、增压器和减震器。用入口水过滤系统过滤普通自来水－通常包括一个 1 微米滤筒和一个 0.45 微米滤筒。然后把过滤后的水输送给升压泵，入口水压在此大约是 90psi－保证增压器一定不能缺水。之后把过滤后的水输送给增压泵，压力升高至 60000 psi。在水离开泵并通过管道输送给切割刀头之前，会首先流经减震器。这个大容器缓冲了压力波动，确保输送给切割刀头的水稳定、连贯。如果没有减震器，将能够看到并听到水流脉动，在被切割材料上留下印记。
液压管路包括电机（25 到 200HP）、液压泵、油箱、歧管以及活塞/柱塞。由电机驱动液压泵。液压帮浦从油箱吸油，并把压力升高至 3000 psi。高压油被输送给歧管，由歧管阀门产生增压器的冲程动作（通过把液压油输送给柱塞/活塞组件的一侧或另一侧）。增压泵是一种往复式帮浦，即柱塞/活塞组件来回往复运动，当低压水充满一侧时，在增压泵的另外一侧输出高压水。液压油在返回油箱的过程中得到冷却。
典型的增压泵装置。本装置设计为独立式，而非整合到运动设备中。
增压泵体现了先进的帮浦技术。正如水管路的说明所描述的那样，增压泵把过滤后的自来水加压到 60000 psi。利用的是“增压原理”。
液压油被加压至 3000 psi（举例）。由液压油推动活塞。柱塞的表面面积比推水一侧的活塞面积小 20 倍。因此，3000 psi 的油压就被增压 20 倍，产生 60000 psi水压。“增压原理”改变压力方程中的面积变量，从而增强或增加压力。
压力 = 力/面积
如果力 =20、面积=20， 那么压力 =1。如果保持力不变而大幅减少面积，则压力将升高。例如，把面积从 20 降到 1，压力将从 1 增至 20。在下列示意图中，小箭头表示 3000 psi 的油压，它推动的活塞面积是柱塞表面面积的 20倍。因而增压比是 20：1。
在下列说明中用圆圈圈出了活塞和柱塞。活塞带有小箭头，表示向左移动。两个水柱塞从活塞的两侧延伸出去。高压水从左侧流出，而低压水从右侧注入。在行程的终点，活塞/柱塞组件的次序被颠倒。复杂的止回阀保证低压和高压水只向一个方向流动。容纳柱塞和活塞系统的高压油缸和端盖经过特殊设计，足以承受巨大的力和持久的疲劳。

『陆』 超高压水刀应该选那个品牌呢

聪明德利吧，他们的高压系统是选用的美国进口件，储能器采用的是先进免维护技术，而且他们公司的超高压水刀还有特殊之处，用到了风冷技术性能，这是别的机器都没有的一点。

『柒』 专业组装各种超高压水刀q:56589920、水刀师傅、小型水刀、水刀配件

多少钱台啊， 我要2台切割拼花的，

『捌』 水刀切割机有哪些结构组成

水刀切割机是利用超高压水射流进行冷态切割的切割设备，主要由高压泵、数控加工平台、喷射切割头、供砂系统和冷却系统组成。
一套数控水刀切割机（简称“水刀）由三大部分构成：超高压水射流发生器（高压泵）、数控加工平台、喷射切割头、供砂系统和冷却系统组成。
1、超高压水射流发生器（高压泵）
作为水刀的动力源，常见的是液压马达驱动增压器产生超高压水射流的技术方案。将普通自来水的压力提升到几十到几百MPa（1MPa约等于10bar），通过束流喷嘴射出，具有极高的动能。
2、数控加工平台
数控水刀主要以切割平面板材为主。切割平台选用滚动直线导轨和滚珠丝杠作为传动，在数控程序和控制电机的精密控制下精确进行X轴和Y轴单独运动或两轴联动，带动切割头实现直线和任意曲线切割。
3、喷射切割头
高压泵只有通过束流喷嘴才能实现切割功能。喷嘴孔径大小，决定了压力高低和流量大小。同时，喷嘴还具有聚能作用。喷射切割头有两种基本形式：一种是完成纯水切割的，一种是完成含磨料切割的。含磨料切割的切割头，是在纯水切割头的基础上，加上磨料混合腔和硬质喷管构成的。

『玖』 超高压水射流水切割机的原理

他们的耗材通常有两个，就是水和砂

他的原理，就是利用水[最好是去离子水，避免沉积出版现]经过高权压泵强制压缩，然后到达一个很高的压力，在喷口旁边，另外一个泵将砂子加压到一个同样的高压，然后喷出。

喷出的就是高压水砂混合物，这样冲击到工作件上就可以完成切割了

所以这两个东西基本上都是耗材。。。但成本算下来，算是比较便宜了，而且是冷切割，对于一些不能承受热的东西比较好。

激光虽然不消耗什么耗才，但对于一些不耐热的东西，不好弄。

还要需要注意，这个压力，事实上应当说叫压强，是相当高的，通常能达到300-500兆帕[MPa]，也就是3000-5000公斤力/平方厘米，比大海海底的压强还大呢。