물방울이 돌을 꿰뚫는다' 는 것은 물 자체가 사람들의 눈에 보이는 잠재적 힘을 반영한다. 그러나 독립적이고 완전한 가공 기술로서 고압 워터 제트와 연마제 워터 제트는 거의 30 년 만에 생산되었습니다. 고압수를 이용한 사람들의 생산 서비스는 1970 년대에 시작되었는데, 당시 그것은 금광을 채굴하고 나무껍질을 벗기는 데 사용되었다. 제 2 차 세계대전까지 레이더실은 비행기 운행 중 빗물에 침식되었다. 1950 년대까지 고압 워터 제트 절단 가능성은 소련에서 시작되었고, 첫 번째 절단 기술 특허는 미국, 즉 1968 은 미국 미주리 대학교 임학 교수 노먼 프란츠 박사가 받았다. 최근 10 년 동안 워터 제트 (wj, awj) 절단 기술과 장비는 산업 생산과 인민 생활의 모든 측면을 포괄하는 큰 발전을 이루었다. 많은 대학, 회사, 공장들이 연구 개발을 위해 경쟁하고 있으며, 새로운 사상, 이론, 기술이 끊임없이 쏟아져 추월 기세를 형성하고 있다. 현재, 3000 여 세트의 워터 제트 절단 설비는 이미 수십 개국의 수십 개 업종에 적용되었는데, 특히 항공 우주, 선박, 군공, 원자력 등 첨단 기술, 고도의 정교함, 고난도 기술 분야에서 응용되었다. 500 여 종의 재료를 잘라낼 수 있으며, 그 설비는 연간 성장률이 20% 를 넘는다.

고압 워터 제트 가공 시스템의 조성 및 가압 원리

고압 워터 제트의 기본 원리는 액체 가압 원리를 이용하여 특정 장치 (증압구 또는 고압 펌프) 를 통해 동력원 (모터) 의 기계적 에너지를 압력에너지로 변환하고, 압력이 큰 물은 작은 구멍 노즐 (다른 에너지 변환 장치) 을 통과한 다음 압력을 운동 에너지로 변환하여 고속 제트 (wj) 를 형성하는 것이다. 그래서 종종 고속 워터 제트라고합니다.

그림 1 에서 볼 수 있듯이 고압 워터 제트 시스템은 주로 가압 시스템, 급수 시스템, 가압 정압 시스템, 노즐 배관 시스템, 수치 제어 워크벤치 시스템, 물 수집 시스템 및 물 순환 처리 시스템으로 구성됩니다. 유압 시스템의 저압 오일 (10 ~ 30 MPa) 은 방향 밸브에 의해 자동으로 제어되는 대형 피스톤을 앞뒤로 움직입니다. 급수 시스템은 먼저 물을 정화하고 녹 방지 첨가제 등을 첨가한다. 그런 다음 저압 물을 펌프에서 빼내어 단방향 밸브에서 고압 실린더로 들어갑니다. 가압 정압 시스템은 과급기와 축 압기로 구성됩니다. 과급기가 고압을 얻는 원리는 그림 2 와 같이 큰 피스톤과 작은 피스톤의 면적 차이를 이용하여 실현된다. 이론적으로 큰 p 오일 = 작은 p 물, p 물 = 큰/작은 p 오일. 증압비는 작은 피스톤의 면적에 대한 큰 피스톤의 비율로, 보통 10: 1 ~ 25 입니다. 물의 압축비는 400mpa 에서 12% 에 달하기 때문에 피스톤로드는 전체 여정의 8 분의 1 을 지나야 고압 물을 출력할 수 있다. 피스톤이 스트로크 끝에 도달하면 방향 밸브가 자동으로 오일 방향 (그림에서 점선 화살표로 표시됨) 을 변경하여 큰 피스톤을 반대 방향으로 밀고 다른 쪽 끝은 고압 물을 출력합니다. 이 고압수가 노즐로 직접 전달되면 노즐에서 나오는 스프레이 압력이 맥박이 되고 (그림 3 의 점선) 주기적으로 파이프 시스템이 진동합니다. 안정된 고압 워터 제트를 얻기 위해 과급기와 노즐 루프 사이에 에너지 저장 (항압) 장치를 설치하여 수압 맥동을 없애고 정전압의 목적을 달성하는데, 맥동은 종종 5% 이내로 조절할 수 있다 (그림 3 실선).

절단 및 절단 메커니즘

고속 제트 자체는 강성이 매우 높기 때문에 대상과 충돌할 때 매우 높은 충격 동압 (p=ρvc) 과 소용돌이가 형성됩니다. 미시적으로 볼 때 평균 제트 속도에 비해 초고속 및 저속 영역 (때로는 음수) 이 존재하므로 고압 워터 제트는 표면이 원통형 모형이지만 내부에는 실제로 높고 강성이 낮은 부분이 있습니다. 높은 강성 부분에서 발생하는 충격 동압은 전파 시간을 줄이고 충격 강도를 높입니다. 거시적으로는 빠른 쐐기 작용을 하고, 낮은 강성 부분은 높은 강성 부분에 비해 유연한 공간을 형성하여 부스러기를 빨아들이는 역할을 한다. 이 둘의 조합은 재질을 절단할 때 축 방향 "톱" 처럼 작동하도록 하는 것 같습니다.

고속 워터 제트에 의한 재료 파괴 과정은 동적 파괴 과정이며, 암석과 같은 취성 재료는 주로 균열 파괴와 확산이다. 플라스틱 재질의 경우 최대 인장 응력의 순간 파괴 기준을 충족합니다. 즉, 재질의 한 점에 대한 수직 인장 응력이 임계값 σy 에 도달하거나 초과하면 점이 끊어집니다. 탄성 플라스틱 역학에 따르면, 동적 파괴 강도는 정적 파괴 강도보다 한 단계 정도 높습니다. 주로 동적 응력 작용 시간이 짧고 재질의 균열이 발달하지 못했기 때문입니다. 따라서 이 동적 균열은 응력뿐만 아니라 인장 응력 작용 시간도 관련이 있습니다.

고압 워터 제트 절단의 적용 범위

고압 워터 제트 절단은 레이저, 이온빔, 전자빔처럼 고에너지 빔 가공의 범주에 속하는 고운동 에너지 고속 제트를 이용한 절단 (고속 워터 제트 가공이라고도 함) 입니다. 고압 워터 제트 절단은 첨단 기술로, 어떤 의미에서 절단 분야의 혁명으로, 매우 광범위한 응용 전망을 가지고 있다. 기술의 성숙과 몇 가지 한계가 극복됨에 따라, 그것은 다른 절단 기술을 완벽하게 보완한다. 현재 그 용도와 우세는 주로 도자기, 경질합금, 고속 강철, 금형 강, 담금질강, 백주철, 텅스텐 코발트 합금, 내열합금, 티타늄 합금, 부식방지 합금, 복합 재료 (frm, FRP 등) 와 같은 가공이 어려운 재료에 나타난다. ), 소성 세라믹, 고속 강철 (hrc30 이하), 스테인리스강, 고망간강, 다이 강 및 마르텐 사이트 강 (HRC&30), 고 실리콘 주철, 가단 주철 등 일반 엔지니어링 재료, 고압 워터 제트는 절단 외에도 압력을 약간 낮추거나 과녁 거리와 흐름을 증가시켜 세척하고 깨뜨릴 수 있습니다 미국에서는 거의 모든 자동차와 항공기 제조업체들이 응용하고 있다. 현재 자동차 제조 및 수리, 항공 우주, 기계 가공, 국방, 군공, 병기, 전자전력, 석유, 광업, 경공, 건축 자재, 핵산업, 화공, 조선, 식품, 의료, 임업, 농업

2. 레이저 커팅은 고전력밀도의 레이저 빔으로 재료 표면을 스캔하고, 매우 짧은 시간 내에 재료를 수천 도에서 수만 도까지 가열하여, 재료를 녹이거나 기화한 다음, 고압 가스로 녹거나 기화된 재료를 슬릿에서 날려 절단 재료의 목적을 달성한다.