以連續式水刀設備為例,說明射流工藝系統的主要組成部分。水射流切割的工藝系統由三個部分組成。
通過實踐和實際的生產表明了系統的第一部分是壓力源。對于連續射流,壓力源有三柱塞式往復泵、氣動或液動的增壓器。個別場合也有采用多級離心式水泵的。實際上由壓力源輸出的壓力水經過各種控制閥和壓力管路后,再饋送到噴嘴。
第二部分是噴嘴及其傳動機構。通過實踐和實際的生產表明了噴嘴是水射流切割的執行元件,在它對靶體進行加
工時,必須使噴嘴與靶體之間存在相對運動,才能達到加工的要求。因此,噴嘴通常要配備直線運動、旋轉或擺動的傳動機構。
第三部分是工件(即靶體)。如果工件的尺寸不大,而且是可移動的物料,則工件也可以配備必要的運動機構,并與噴嘴的運動相匹配,以取得最佳的加工效果。
上述的三個主要部分在結構上是互相獨立的,通過水介質把它們互相連接起來。而且在不同部分,水介質具有不同的能量形式。值得我們注意的是在第一部分,水介質儲存的能量主要是靜壓(在水泵里,壓力的定義為單位重量水所具有的能量)。通過實踐和實際的生產表明了在第二部分,經過噴嘴的轉換,把靜壓轉變為動壓,形成高速水射流。在第三部分,即當水射流與工件表面碰撞時,值得我們注意的是水射流的動壓又由于靶面的阻擋而轉換為滯止壓力。對于連續射流,靜載荷是穩態的。脈沖射流對工件加的動載荷則是瞬態的。
在結構方面,三個部分的設備和元部件可以根據加工對象而組裝成固定式的或移動式的整機。通過實踐和實際的生產表明了與采掘機械配套的水射流裝置大都是移動式的,并與采掘機械的截割部總裝配成一個整體。射流類型的不同,水射流裝置在野外作業(例如采石場開采荒料、清除飛機跑道的橡膠輪跡)時,值得我們注意的是由于沒有水源和電源,全部動力裝置都采用柴油機驅動,并自備供水車(或大犁水箱)。
這是越野的移動式泵站的一個特點。
在水射流切割和清洗設備中,大部分是固定式的。通過實踐和實際的生產表明了典型的射流切割機床,射流的壓力源是超高壓增壓器,其最高驅動壓力可達400MPa,裝機容量一般是35至55kW。工作介質如果用清水,射流可以切割巖石、膠木板,硬塑料板等。如果用磨料與水組成的懸浮液作為介質,則射流可以切割金屬板材、瑪瑙及陶瓷等超硬材料,尤其適用于板材的異型切割及仿形加工。
值得我們注意的是大功率的增壓器也是水切割技術繼續解決的問題,通過實踐和實際的生產表明了我國已有這類產品問世,但超高壓和大功率這對矛盾加之可靠性的要求,300MPa、55-130kW以上的產品仍是個瓶頸。
還有值得我們注意的是水刀可以帶動多切割頭作業,也可以實現更大流量空化射流的切割工程。流量大就不怕浪費,對執行機構也就要求簡單,也容易實現空化射流。