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加砂切割技艺参数
来源:聊城市科泰激光设备有限公司 发布时间: 2014/12/3 15:44:11 【返回上一步】
本页关键词:激光切割机

1)加砂切割是冷加工,不会产生热变形,使组织变化稳定。如钛、镍、钴等合金,热到一定程度会引起氧化,而加砂切割能使此氧化得以避免。
  (2)加砂水射流能切割致密和坚硬的材料,如金属、玻璃等,且切口光滑,无需磨光或精加工。
  (3)与火焰切割、等离子切割相比较,由于没有热,就排除了火灾的可能性,没有辐射和切割残渣的危害,有利于对环境的保护。
  (4)能有效地限制空气中的尘埃,对操作者不会有危害。
  (5)任何方向、任何形状以及任何倾角度都能切割。
  (6)加砂切割易于采用计算机控制系统、光跟踪和六坐标机械手。
  (7)加砂切割所采用的磨料是普通的金刚砂,价格适中。
  (8)切割过程中对材料产生的拉应力极小,不需任何夹具。
  (9)切缝细,减少材料的浪费。
  加砂切割中金刚砂与高压水混合,有前混式和后混式两种方式,前混式是将金刚砂与水一起在增压泵里增压,然后通过喷嘴产生射流,进行切割,这种增压方式对增压系统的要求很高,现在一般采用后混式结构。加砂切割的设备包括水处理设备、低压供水设备、增压泵、数控切割平台等。其设备流程示意图如所示。
  1影响切割加工质量的参数优化
  影响加砂切割加工质量的工艺参数有:喷嘴前水压、喷嘴直径、喷管直径、加砂速度、靶距、切割速度、磨料的种类及粒度等。
  1.1喷嘴前水压
  理论上讲,喷嘴前水压越高,切割能力越强,但在实际工作中我们不能一味地要求高压,因为工作压力越高,增压泵的增压作动就越频繁,加重了设备的负担,同时设备长期在高压负载下工作,会加快所有密封系统失效的速度,降低设备的工作寿命,并且高压工作,能耗大。所以,我们必须根据设计对零件加工质量的具体要求,在满足切割要求的情况下,综合考虑能耗、设备的寿命和切割效率,合理选择喷嘴前水压。
  1.2喷嘴直径
  喷嘴直径越大,高能高压水量就越大,射流能量越大,冲击切割能力也相应提高。但设备供压系统的供水能力决定了喷嘴直径的上限,如果喷嘴直径过大,超过了增压系统的供水能力,射流的能量就会急剧下降,降低了射流的切割能力。喷嘴直径大,切缝也宽。但喷嘴直径小,射流水流量小,在射流中产生的真空吸附能力差,如果是加砂切割,不利于砂料的吸入。小直径喷嘴一般用于纯水射流切割,不适于加砂切割,加砂切割一般采用喷嘴直径为0.20.4mm,并遵循在满足加工要求的情况下,选小喷嘴的原则。
  1.3喷管直径
  喷管直径要与喷嘴直径相匹配,通过具体试验来决定。小的喷嘴,吸砂能力弱,如果配以大喷管,射流中喷管内的磨料得不到很好的加速,系统的切割能力差;如果大喷嘴配小喷管,大量的磨料混入相对小的喷管里,射流中磨料同样的得不到很好的加速,影响系统的切割能力。一般采用的喷管直径为1.02.0mm.
  1.4加砂速度
  加砂速度存在一个最佳值问题。加砂速度低,射流中磨料量小,射流切割能力低;加砂速度大,射流中磨料量大,射流切割能力强,但磨料混入射流中,其速度并不与水射流速度相等,而是在射流过程中加速,如磨料量较多,由于砂粒的相互作用,影响磨料在射流过程中得以有效地加速,从而降低了加工能力。磨料量大,还容易造成喷管磨损快、易堵塞等问题。
  1.5靶距
  高压射流水喷出喷管后,有一段等速体,它具有很强的切割能力,而在等速体以外,切割能力次之,因此,靶距要选择在等速体范围内,一般选用25mm的靶距;另外,由于加砂射流在切割零件的过程中能量迅速下降,为了减少射流在切割零件时的进出口的能量差距,一般都采用低靶距。
  1.6切割速度
  由于射流以斜线方式进行切割,如果切割速度过快,射流出口的滞后就很严重,切割质量得不到保证;反之,切割速度慢,切割质量能得到保证,但效率低。所以对于不同的加工材料,应综合考虑切割质量和切割效率的要求,在保证满足切割要求的情况下,选用较大的切割速度,提高切割效率。
  1.7加砂切割中磨料种类和粒度
  加砂切割,磨料承担了90的切割任务。
  在综合考虑切割能力、喷管的磨损、切割速度以及切口表面质量等情况下,常选用磨料为金刚砂,粒度为6080目。
  不同的材料对磨料的要求也不一样,粒度大的磨料,适用于来切割如铝、塑料等较软的制件,粒度小的磨料适于用来切割象钢一类的较硬的制件。
  综上所述,可以看出,在选择加砂切割工艺参数时,应综合考虑切割效率、能量损耗、磨料用量、设备磨损、喷嘴和喷管磨损等诸方面的因素,在满足切割质量的基础上,尽量选用高速度、低能耗、低磨损的加工工艺参数。
  2试验研究
  我们对0.5mm厚的薄铝板进行工艺参数试验,根据资料和经验以及以前的试验结果,选用喷管直径为1.0mm,采用适当的加砂速度,在喷嘴直径、靶距、水压、切割速度等四方面进行试验研究,为保证试验真实可靠,采用了正交试验的方法。
  3试验结果分析
  由试验可以看出,各个参数对切割质量影响由大到小的顺序为:水压、切割速度、喷嘴直径、靶距(由级差的大小可定),从较优水平可以得到最佳的切割工艺参数A3B1C1D3,即:喷嘴前水压:310MPa;切割速度:2500mm/min;喷嘴直径:0.35mm;靶距:23mm.
  这一组工艺参数在参数验证试验中取得了满意的切割效果,说明该组参数是科学的、理想的。但考虑到功效问题,在切割质量满足设计要求的情况下,可采用次组工艺参数A2B2C3D1,即:喷嘴前水压:276MPa;切割速度:3000mm/min;喷嘴直径:0.2mm;靶距:23mm.
  这一组试验参数切割速度快,工作压力适中,功效好,切割质量较好,是一组综合性能较好的工艺参数,可以在生产中使用。
  4结论

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