機械製造報告—水刀.pdfVIP

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機械製造報告—水刀

機械製造報告—水刀 組別:第十一組 組長:4A212050鄭琮霖 組員:4A212020吳英才 4A212032 陳靖偉 4A212102 林冠宇 目錄 ?摘要 ?水刀歷史 ?水刀原理 ?水刀分類 ?無砂切割(純水水刀) ?加砂水刀 ?動態水刀 ?水刀優勢 ?水刀精度 ?水刀應用 ?水刀應用 —高壓清洗 ?切割比較 ?參考資料 ?組員分工 摘要 ?水刀是將水流以高壓方式噴出的水柱去切割物體的一種工具。 ?水刀,即以水為刀,本名高壓水射流切割技術 。 ?這項技術最早起源於美國,用於航空及軍事工業。 ? 以其冷切割不會改變材料的物理化學性質而備受青睞。 ?後經技術不斷改進,在高壓水中混入石榴砂,極大的提高了水刀的切割 速度和切割厚度。 ?現在水刀已經廣泛應用於陶瓷、石材、玻璃、金屬、複合材料等眾多行 業。 ? 一些技術先進的公司已經改善了3軸、 4軸水刀,而 5軸水刀也趨向成 熟。 水刀歷史 ? 1950 年Norman Franz 博士尋求伐木的新方法。後來被公認為水刀之父。 他是研究超高壓( UHP)水刀切割工具的第一人。 ? Franz第一次把很重的重物放到水柱上,迫使水通過一個很小的噴嘴。 獲得了短暫的高壓射流(多次超過了現在使用的壓力),並能夠切割木 頭和其它材料。 ? Franz 博士證明了高速會聚水流具有極大的切割能量。 ? 1979 年Mohamed Hashish 博士開始研究增加水刀切割能量的方法,以 便切割金屬和其它硬質材料。後來被公認為加砂水刀之父,他發明了在 普通水刀中添加砂料的方法。他使用石榴石(砂紙上常用的一種材料) 作為砂料。憑藉這種方法,水刀(含有砂料)能夠切割幾乎任何材料。 ?1980 年,加砂水刀第一次被用於切割金屬、玻璃和混凝土。 1983 年, 世界上第一套商業化的加砂水刀切割系統問世,被用於切割汽車玻璃 。 水刀原理 水刀是將水經過超高壓增壓器,將水增壓至 55,000psi ,然後通過一個直徑 僅 0.004 英吋的噴嘴噴出,如此可產生3000 英呎/秒 (約三倍音速的高速水) 箭。 此圖為水刀的原理圖 圖中的增壓器: 增壓器又稱增壓泵,如同水刀系統的心臟,提供給水刀切割頭源源不絕的高 壓水。增壓泵採用兩種設計方式:直接驅動泵 (Direct Drive Pump)和間接 驅動泵 (Intensifier Pump) 。 此圖為直接驅動泵(Direct Drive Pump)的原理圖 此圖為間接驅動泵 (Intensifier Pump)的原理圖 水刀分類 水刀通常會以三種方式做分類: ? 以加砂情況來分:分為無砂切割(純水水刀)和加砂切割。 ? 以設備來分:分為大型水切割和小型水切割。 ? 以壓力來分:分為高壓型和低壓型。一般以100MPa為界限。100MPa 以 上為高壓型,100MPa 以下為低壓型。而200MPa 以上為超高壓型。 無砂切割(純水水刀) ?可加工各種較軟材質的材料,如:皮革、橡膠、紙尿布、泡棉及食品等 物品。 ?水射流可達到 0.004~0.010 英寸(0.1~0.25毫米 ) 。 技術:單一以高壓水射頭切穿材料,高壓增壓泵 將水加壓至 35000~60000psi , 通過 通過狹窄的鑽石噴嘴以形成高壓水流射 。純水水刀可以達到非常細的 水射流,因此在切割幾何形狀與切割耗損量方面皆為傑出的特性 。相 對於切割材料的種類上是受限制的,多應用於軟 材料與輕質材料 。 加砂水刀 ?可加工各種高硬度的材料,如:玻璃、陶瓷、不鏽鋼、鈦金屬、石材及 碳纖複合材料等物品。 ? 切口平整光滑,切口邊緣不

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