高压水射流技术的应用及展望.docx

高压水射流技术的应用及展望摘要：介绍高压水射流技术的工作原理及特点阐述高压水射流技术在多个领域的具体应用。关键词：高压水射流加工清洗应用中图分类号：TQ050文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）007-040-021引言高压水射流是最近几十年发展起来的一门新技术如今它已渗透到多个领域发挥着独特的作用。射流是指工作介质从喷嘴中流动的现象它是一种在工程中十分常见的流动形态。人们通过提高射流的工作压力从而可以得到高速流动的射流。高压射流有很大的能量密度当工作压力提高到1000MPa以上之后高压水射流的能量束密度就和激光束相当。目前高压水射流在煤矿开采加工制造以及清洗除垢等领域得到了比较广泛的应用。2高压水射流技术简介20世纪60年代随着大量柱塞泵和增压器的出现射流装置的工作压力得到了很大提高。随着人们对射流认识的加深为了充分发挥出高压水射流的潜力从单纯的纯水射流开始又出现了添加剂射流磨料射流空化射流脉冲射流以及调质射流。添加剂射流在精密切割中比较常见在消防水枪中也有应用它是在纯水中加入微量特殊添加剂（高分子长键型聚合物）达到抑制射流的紊动强度从而可以降低射流的流动损失提高射流的品质。磨料水射流是上世纪80年代发展起来的技术在高压水射流中加入合适的磨料射流的切割能力将大幅度提高可以在不提高工作压力的前提下有效地切割钢筋混凝土以及钢板。流体中添加的磨料将对射流的特性有很大的影响常用的磨料有硅砂、金刚砂、铁渣、铁砂以及氧化铝等磨料的颗粒大小以及硬度和密度等也都对射流品质有影响。在工程实际中常常根据不同的施工要求选择加入不同磨料的水射流。空化射流是充分利用空化破坏威力的又一种射流技术。在流体机械中空蚀普遍存在很过水力机械的叶片都会遭到空蚀破坏这会造成巨大的经济损失。空化射流通过诱发溶解在水中的空气产生气泡通过适当调节射流参数可以让空泡充分成长当射流作用于工件表面时压力会突然增大从而导致空泡溃灭在局部产生破坏作用。脉冲射流是让压力能间断地释放产生不连续的射流。这些技术都有自己的特长它们将高压水射流的应用范围扩大到了很多领域许多高压水射流产品已经实现商业化。3高压水射流技术的应用3.1水射流加工水射流加工又称水刀加工它是利用高压水射流或则磨料射流对各种材料进行切割、穿孔和表层材料去除等加工。由于高压水射流的工作介质是流体故其在加工时可以带走加工时产生的热量因而不会引起工件温度的大幅升高属于冷加工范畴可以不破坏金属的结构不会引起金属表层组织的改变也不会产生温度应力及变形。高压水射流工作时还具有灭尘、冲运切屑的功能。上世纪70年代美国首先将高压水射流应用到飞机和汽车制造行业中由于水射流流束细小能量密度高加工缝隙较窄故而可以节约材料降低加工费用。目前日本丰田汽车公司和美国福特汽车公司均已将水射流切割机用于生产。在制造业中采用高压水射流切割复合材料板、蜂窝状夹层板、钛合金等材料效率可以得到提高同时加工精度也能得到保证值得一提的是美国Huffman公司生产的六轴数控磨料射流切割机它能够切割任何复杂形状的物体而且切割精度可达025mm。用机械方式加工的工件表面和小孔中会存在松散的毛刺可以采用高压水射流有效地去除这些毛刺。高压水射流冲击表面强化技术作为近10年才提出来的一种新的表面强化方法在航空领域已经得到了实际应用能够有效提高零件的疲劳强度从而达到有效延长零件使用寿命的目的。随着光学工业以及微电子光学技术的发展光学零件的表面精度要求越来越高磨料水射流抛光技术将具有巨大应用潜力。在钢材生产中采用高压水射流去除热轧钢材生产过程中产生的氧化铁（即鳞皮）可以解决用酸性化学剂除鳞皮带来的环境污染问题。3.2水射流粉碎高压水射流冲击煤矿以及岩石等脆性材料从而导致其破碎这在煤矿开采中得到了充分应用。目前较为公认的破岩理论是拉伸-水楔破岩理论和密实核-劈拉破岩理论。在矿山机械中水射流与机械刀具联合使用不仅能够降低粉尘消除火花提高采矿安全还能够显著地降低能耗。目前已经研制出了多种水射流辅助的矿山机械。在粉末冶金行业高压水射流粉碎技术用来制备超细粉体不仅可以提高效率节约能源还可以保证粉碎颗粒的纯度不破坏颗粒的原有结晶结构。在土木建筑行业中采用高压水射流技术对建筑物某一部分进行抢险加固根据工程实际选择适当的水压和参数能够在不损伤钢筋的前提下完全去除混凝土部分该技术具有安全、节能环保、高效等特点文献[6]提供了一个工程实例应用。3.3水射流清洗高压水射流清洗技术在国外很多国家已经得到普遍应用很多发达国家的高压水射流清洗已经