水刀切割機對水刀噴嘴的要求

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水刀的切割速度和深度均隨著噴嘴出口直徑的減小而增加，但在壓力一定的情況下減小噴嘴直徑，射流將因空氣卷入而在其貼近噴嘴處產生霧化，從而使其喪失切割能力。加工件的切口深和切口寬隨噴嘴直徑減小基本上呈直線下降。相同壓力下，減小噴嘴直徑會降低射流的切割能耗比。加工件在高壓射流移動方向的直線度與噴嘴直徑無關。

通過觀測不同材料、不同工藝參數的各加工件被切斷后的斷口表面質量，發現加工件斷面形貌存在共同的特征：斷面上部較光滑而下部有凹凸的斜條紋，射流穿透能力較低時斷面底部存在明顯的凹坑區，加工件切口斷面形狀呈V字形，上大下小，當切口深度到達一定程度后，下游的斷面寬度不再變化。另外，經實測得到銅板、鋁板、大理石、花崗巖四種材料的切口角的大小在 514 °～616 °之間，不同材料的切口角稍有不同，切口角的大小與噴嘴直徑無關。加工件切口寬比射流直徑大，直徑越小這一趨勢越顯著。

不過，隨著噴嘴直徑的增加（0.1mm增至0.4mm），切割深度卻隨之下降。切割用噴嘴出口直徑推薦在0.1l~0.3mm內選取。另外，影響水切割機因素盡管隨著噴嘴直徑的增加，切割速度和切割深度均減小，但切縫寬度卻增加了，即單位時間內材料的破損量是增加的。在同等壓力條件下，對比用直徑o.1mm和0.4mm噴嘴加工的材料切縫質量還發現，隨著噴嘴直徑的增加，切縫變寬，切屑粒徑變大，切縫質量（粗糙度）也明顯變差。噴嘴直徑對切割質量的影響。試件在射流移動方向的直線度與噴嘴直徑無關，切口角的大小與噴嘴直徑無關。在相同壓力下，噴嘴直徑減少使射流穿透能力降低，從而使切割質量下降。

從能耗、節約被加工材料、切割效率和設備投資等多方面因素考慮，對于普通材料切割的噴嘴直徑較佳選擇為 016 ～110 mm ，不宜進行 012mm 以下的磨料射流切割。可以認為，材料破碎量隨著射流功率的增加而增加這一總的能量關系并未改變。雖然射流壓力和噴嘴直徑的增加均使射流功率增加，但其帶來的作用效果卻迥然不同。前者使切割速度和切割深度明顯增加，后者只是使材料破碎量增加，而切割速度和切割深度卻下降。但由于噴嘴直徑的增加，射流作用于被加工材料的接觸面積增加，因而增加了材料的破碎阻力，導致了切割速度和切割深度的下降。

因此，當射流用于切割作業時，提高射流壓力是提高作業效率的有效途徑。但就射流清洗、除銹剝層類作業而言，由于幾乎不考慮切割深度因素，更重要的是射流作用面積因素，因而在射流壓力達到清洗要求的情況下，增加噴嘴直徑對提高作業速度則更為有效。

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2022-03-23