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木材切削原理与木工刀具(252)一一高压水射流加工系统构成!

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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-5-17 13:45:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    高压水射流加工的基本原理是运用液体增压原理,通过特定装置,如增压口或高压泵,将动力源(电动机)输出的机械能转化为压力能,具有巨大压力能的水再经过小孔喷嘴将压力能转化为动能,从而形成高速射流。

    高压水射流系统如图11-1所示,主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台、集水系统和水循环处理系统等构成。

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    液压系统输出的低压油(10-30MPa)推动大活塞往复运动,其运动方向由换向阀自动控制,供水系统先对水进行净化处理,并加入添加剂,然后由供水泵输出低压水到增压缸。增压和恒压系统包括增压缸和蓄能器两部分,增压缸增压的原理如图11-2所示,即利用大小活塞的工作面积差来实现增压。

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    ​

    理论上,Pm4大=PkA小,因此P水=PmAx/A,增压比就是大小活塞面积之比。通常增压比设为10-25:1,由此,增压器输出的水压力可达100~750MPa,由于水的压力在400MPa时其压缩率为12%,因此活塞在走过整个行程1/8后才会有高压水输出,活塞在达到行程终了时,换向阀自动使油路改变方向,进而推动大活塞反向行进,此时在增压阀的另一端输出高压水。

    增压器输出的高压水如果直接送入喷嘴,喷嘴喷射出的射流压力是脉动的,而且会对管路系统产生周期性震荡。为了获得稳定的高压射流,通常在增压器与喷嘴之间设个蓄能(恒压)器来消除水的脉动,达到稳压的目的,通常情况下可以控制射流压力脉动量在5%以内(图11-3)。


    高压射流切割材料的过程是一个动态断裂过程,对脆性材料(如岩石)主要是以裂纹破坏及扩散为主。而对塑性材料符合最大拉应力瞬时断裂准则,即一旦材料中某点的法向拉应力达到或超过某一个临界值时,该点即发生断裂。根据弹塑性力学,动态断裂强度与静态断裂强度相比要高出一个数量级左右,主要因为动态应力作用时间短,材料中裂纹来不及发展,因而动态断裂不仅与应力有关,还与拉伸应力的作用时间有关。


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