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石灰岩的高压水射流切割原理分析

时间:2014-04-28 10:11:50

作者:世邦机器

磨料水射流切割机的结构形式很多,但基本结构相似,主要有超高压发生装置、掺砂装置、喷嘴组件、喷枪驱动系统及集水箱等组成。超高压发生装置对射流进行增压作用。掺砂装置属于超高压容器,储砂筒既是装砂(磨料)的容器,又兼蓄能器,起稳定压强的作用,主要是控制掺砂量的大校喷嘴组件是射流的出口,磨料水高速流经喷嘴时喷嘴易于损坏,生产实践中通过采用金刚石或金属陶瓷等耐磨材料制作喷嘴。喷枪驱动系统带动喷嘴组件(割枪),接给定的轨迹运动切割出预期的任意形状的平板工件。集水箱是回收喷射的水和磨料的容器,它能吸收完成切割作用后的水射流的剩余能量、消声及脱泡(水射流吸人空气,切削作业后形成气泡)等。水经过滤及脱泡等净化处理后可循环利用,同样磨料经晾干、过筛等处理后也锯重复使用多次,从而降低磨科水射流切割机的操作费用。

高压水射流切割石灰岩主要依靠水流的冲击作用,使石灰岩表面产生裂纹及破碎。当石灰岩收到冲击荷载后,其破坏应力增加,在水流垂直方向达到破坏极限应力而产生破碎。同时射流冲击又对石灰岩的侧面产生挤压和剪切,使切口侧面产生许多微小裂纹,使切缝产生不规则断口。采用磨料水射流切割时,磨料作为主要切割介质在水的带动下对石灰岩进行冲击。由于磨料具有缝里的切削刃,在对石灰岩冲击时,石灰岩产生的塑性变形很小,破碎速度较快,由此产生微切削作用,其断口附近没有裂纹产生。

综合来看,快速运动的磨料水射流具有极大动能,切割石灰岩主要是来自3方面的作用:磨料颗粒和水流对被切割石灰岩的冲击作用,水流沿被切割石灰岩表面的剪切破断作用,磨料对切割材料的微切割作用,基于以上3方面的共同作用下,被切侧石灰岩区城产生破碎形成切称达到切割分离的目的。

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