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水那麽軟,為什麽能切割鋼鐵?

物盡其用在水這種物質上表現得淋漓盡致

水被人類譽為生命之源,地球表面大約72%的部分都被其覆蓋,更是我們時刻呼吸的空氣中的重要組成部分。從飲用水到農業灌溉,水可以說是我們日常生活中最為常見的壹種物質。但並沒有多少人對水有足夠深入的了解,尤其是它在現代科學技術的利用下所發揮的重大作用。

古人雲:“繩鋸木斷,水滴石穿。”,意喻即便是再細微的力量,只要堅持不懈便能成就難能的功勞。而當代人則研究出了以水為刀的高壓水射流切割技術,也就是最理想的冷切割機具水刀。或許,對於很多不曾從事相關工作的人而言,可能會覺得水如此柔軟的物質,怎麽可能將堅硬無比的鋼鐵等材料切割開!

水切割-最理想的切割機具

事實上,切割的方法有很多種,除了冷切割之外,還有摩擦切割發、切削法、化學法和電燒蝕切割法。而我們今天需要了解的是冷切割這種特殊的切割方法,在此類切割方法實施的過程中,可以在保持原來材料特性的基礎上不產生高溫(壹般在40攝氏度以下)。

雖然,有不少的切割工具都能達到冷切割作業的基本目的,比如:液壓水冷切割鋸、線切割、水切割、水冷切割鋸、水冷鋸片切割機等。但是,當切割環境周圍存在易燃易爆物品的時候,則會將冷切割的作業要求進壹步提高。在切割機具的選擇上,有不少人都存在安全切割作業上的誤區,倘若將燃油機切割鋸和液壓鋸當作安全的冷切割機具,便是非常危險的壹件事。

在所有切割機具中,水切割才是最理想的切割機具,它包含了低壓水切割和超高壓水切割兩種主要類別。這是兩種完全不同的水切割,而真正意義上安全的冷切割機具,則非低壓水切割具莫屬。因為另壹種高壓水切割,很可能會導致射流和高壓沖擊高速摩擦,而該過程中產生的靜電則會為作業帶來危險。

在實施安全切割作業的時候,我們是無法徹底消除環境中的靜電的,能做的只有將其控制在不會導致易燃易爆物品被引爆的範圍之內。而整個切割過程,也需要盡量保持切割沖擊力較小,從而使得靜電和溫度都在這個切割的過程中被摩擦吸收。

以水為刀-高壓水射流切割技術

在2011年之前,水刀都是壹種不太被人重視的機械產品。究其原因,則主要因為這是壹種新技術帶來的機械產品,不同於壹般電子產品濃厚的科技感和技術神秘感。直到水刀有了更小、更安全的類型,並不再局限於非危險領域使用的尷尬境地時才得以被更多人所熟知。而以水為刀的水刀,其原名實為高壓水射流切割技術。

水刀被青睞的根本原因,就在於這種冷切割方式不會導致材料的物理化學性質發生改變。很多切割方法的應用都會因為材料品種而受到限制,但任何材料都能夠通過水刀,實現任意曲線上的壹次性切割加工。不管是在玻璃勛和陶瓷行業,還是金屬和石材等行業,水刀都已經被人們廣泛應用。

而我國水刀的最大壓強,更是達到了420MPa,就連5軸水刀也日趨成熟。在水刀進行作業過程中所產生的熱量,並不會對生產過程帶來危險,而是被高速流動的水射流壹並帶走。整個過程更不會有其他有害物質的產生,冷態切割可以讓材料不產生熱效應。

並且,被切割好的材料也不需要、也更容易進行二次加工。簡而言之,水切割是壹種適用性特別強大的切割方式,而高效率、快速度,以及環保和安全,都是它最大的優勢和基本特性。當然,水刀也會根據不用的劃分依據被分為不同的種類。比如,從壓力屬性這個角度來說,水刀可以分為200MPa以上的超高壓型、100MPa以上的高壓型,以及100MPa以下的低壓型。

而小型水切割和大型水切割(設備的大小)、非安全切割類和安全切割類(安全切割)、後混式和前混式(技術原理)、加沙切割和無沙切割(加沙情況),以及龍門式和懸臂式(機械結構),其實都是從不同的角度對水刀進行了分類。

切割比較-不同於其他方式的水切割

首先,我們可以將水切割和等離子切割進行比較。屬於冷態切割的水切割不僅沒有過多的熱量、不會導致變形,而且良好的切割面質量避免了不必要的二次加工;而切割精度較低、切割過程中有明顯的熱效應,以及被切割的表面不利於二次加工,這些都是等離子切割最大的特點。

線切割和水切割是兩種不同的方式,當我們對比它們對金屬進行加工的時候會發現,線切割雖然擁有更高的精度,但緩慢的切割速度,同時還會導致切割尺寸受到很大的限制;而水切割的加工尺寸余地則大了很多,不管是對什麽材料進行切割或打孔,都具有特別快的速度。

相信很多人對激光切割都不陌生,在對薄鋼板和部分非金屬材料的切割的時候,它可以擁有較快的速度和較高的精度。然而,卻無法做到不在切縫處引起熱效應和弧痕,更不能實現對鋁和銅等有色金屬、合金和較厚金屬板材的切割。

雖然人類壹直試圖通過大功率激光發生的研究,從而解決激光切割的局限性,但這卻需要耗費大量的投入。水切割就不同了,它不僅僅只需要較低的運行成本,更可以覆蓋更廣泛的材料切割範圍,就連它的操作效率和維修都特別方便。水切割材料的成品率高,還可以高精度標準實現任意曲線的切割加工。

不管是水射流的流量還是壓力,我們都可以很方便地進行調節,不僅沒有特殊的清潔處理要求,更不會造成二次汙染。所以,不管是從切割材料的覆蓋範圍、切割精度的把控、切割要求的實現,還是出於對地球環境的重視,水切割都無疑是生產過程中最理想的切割機具類型。