水刀拼花--何為水刀？
人類自古就利用水流的沖擊力，制成水車、水磨等水力機(jī)械。如果水流從高壓水槍中噴出，其沖擊力就更大。前蘇聯(lián)用于采煤工業(yè)，名曰水力采煤。高速噴出的水流受阻于煤層，速度驟然下降，頃刻間會(huì)產(chǎn)生足夠大的沖擊力，使煤層出現(xiàn)脆性斷裂，完成采煤作業(yè)。受此啟發(fā)，前蘇聯(lián)科學(xué)家開發(fā)出高壓水噴流切割技術(shù)，而美國(guó)公司取得了此項(xiàng)技術(shù)的專利權(quán)，使之商品化。
普通水經(jīng)過一個(gè)超高壓加壓器，將水加壓至4,000 bar (60,000psi)，然后通過一個(gè)細(xì)小的噴嘴(其直徑為0.004英寸至0.016英寸)，可產(chǎn)生一道每秒達(dá)915公尺(約音速的三倍)的水箭，此道水箭可做各種表面處理及切割各種非金屬物質(zhì)如紙類、紙尿褲、玻璃、纖維、海綿等。
而針對(duì)要切割金屬及較硬的材質(zhì)如各種石材、玻璃、陶瓷、磁磚等材質(zhì)時(shí)，福祿另開發(fā)出具專利及更完善的設(shè)計(jì)，就是將砂料與水箭混流以增強(qiáng)其切割能力，此種高速度的加砂水刀幾乎可切割任何材質(zhì)。
要做到這點(diǎn)，對(duì)水、管道、噴口都有比較高的需求。如管道，水刀是用高壓工具把水加壓后射出來(lái)的，必須擁有極高的壓力才能把堅(jiān)硬的切割材料切開，所以管道必須能承受極高的壓力，這個(gè)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于700兆帕，因?yàn)楸′摪澹ū磺懈畈牧希┍旧砭湍艹惺?00兆帕的壓力。
其次，水刀用的水完全沒有雜質(zhì)是不對(duì)的。因?yàn)樗畨哼h(yuǎn)遠(yuǎn)大于700兆帕，那么對(duì)于管道等密封設(shè)備而言，無(wú)論密封性能多么好，純水總會(huì)使它們磨損而滲漏。為了解決這個(gè)問題，水刀用水就要加入5%的可溶性乳化油，提高密封效果。對(duì)于高壓泵，也要加入一些油液提高其密封性能。 上面說(shuō)過了，水刀的噴嘴是用硬質(zhì)合金、藍(lán)寶石等材料做成的，噴口直徑僅0.05毫米，而且孔內(nèi)壁光滑平整，能承受1700兆帕的壓力，所以噴出來(lái)的高壓水能像刀一樣切割材料。有些水還加入了一些長(zhǎng)鏈聚合物，如聚乙烯氧化物，增加水的“黏度”，使噴出的水猶如一條“細(xì)線”。
它的加工精度高，切割寬度只有0.1—0.8毫米，可以加工型面復(fù)雜的零部件。加工后的零部件切口光滑整齊，無(wú)須修整。尤其對(duì)易熱變形材料的加工，“水刀”更具獨(dú)特優(yōu)越性。 它不像刀具那樣存在磨損問題，摻入水噴流中的磨料和廢水可回收使用，設(shè)備又較為簡(jiǎn)單，加工成本低廉。加工過程中引起的振動(dòng)和噪聲都很小，切屑量?jī)H是機(jī)械加工的15%—20%，并且碎屑隨水流走，不會(huì)飛揚(yáng)傷及操作者。
“水刀”，正因?yàn)樗皇堑?，才開拓了廣闊的用武之地。對(duì)復(fù)合材料的切割是加工中的棘手問題。如采用傳統(tǒng)的加工方法，會(huì)出現(xiàn)分層和撕扯現(xiàn)象，而“水刀”正是解決這個(gè)問題的理想工具。用“水刀”來(lái)清除部件的陶資涂層，效果優(yōu)于機(jī)械方法和化學(xué)方法。“水刀”可用于沖孔，粉碎材料。船體及螺旋槳表面的附著物，化工管道中的積垢，用“水刀”來(lái)清洗也很方便。
“水刀”還可以用于外科手術(shù)。〔東京大學(xué)醫(yī)學(xué)院用壓強(qiáng)0.7兆帕的“水刀”在家兔身上做試驗(yàn)，表明它可用于肝、腎等臟器的手術(shù)，不會(huì)損傷周圍組織，也不易引起感染?！?/span>
普通水經(jīng)過一個(gè)超高壓加壓器，將水加壓至4,000 bar (60,000psi)，然后通過一個(gè)細(xì)小的噴嘴(其直徑為0.004英寸至0.016英寸)，可產(chǎn)生一道每秒達(dá)915公尺(約音速的三倍)的水箭，此道水箭可做各種表面處理及切割各種非金屬物質(zhì)如紙類、紙尿褲、玻璃、纖維、海綿等。
而針對(duì)要切割金屬及較硬的材質(zhì)如各種石材、玻璃、陶瓷、磁磚等材質(zhì)時(shí)，福祿另開發(fā)出具專利及更完善的設(shè)計(jì)，就是將砂料與水箭混流以增強(qiáng)其切割能力，此種高速度的加砂水刀幾乎可切割任何材質(zhì)。
要做到這點(diǎn)，對(duì)水、管道、噴口都有比較高的需求。如管道，水刀是用高壓工具把水加壓后射出來(lái)的，必須擁有極高的壓力才能把堅(jiān)硬的切割材料切開，所以管道必須能承受極高的壓力，這個(gè)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于700兆帕，因?yàn)楸′摪澹ū磺懈畈牧希┍旧砭湍艹惺?00兆帕的壓力。
其次，水刀用的水完全沒有雜質(zhì)是不對(duì)的。因?yàn)樗畨哼h(yuǎn)遠(yuǎn)大于700兆帕，那么對(duì)于管道等密封設(shè)備而言，無(wú)論密封性能多么好，純水總會(huì)使它們磨損而滲漏。為了解決這個(gè)問題，水刀用水就要加入5%的可溶性乳化油，提高密封效果。對(duì)于高壓泵，也要加入一些油液提高其密封性能。 上面說(shuō)過了，水刀的噴嘴是用硬質(zhì)合金、藍(lán)寶石等材料做成的，噴口直徑僅0.05毫米，而且孔內(nèi)壁光滑平整，能承受1700兆帕的壓力，所以噴出來(lái)的高壓水能像刀一樣切割材料。有些水還加入了一些長(zhǎng)鏈聚合物，如聚乙烯氧化物，增加水的“黏度”，使噴出的水猶如一條“細(xì)線”。
它的加工精度高，切割寬度只有0.1—0.8毫米，可以加工型面復(fù)雜的零部件。加工后的零部件切口光滑整齊，無(wú)須修整。尤其對(duì)易熱變形材料的加工，“水刀”更具獨(dú)特優(yōu)越性。 它不像刀具那樣存在磨損問題，摻入水噴流中的磨料和廢水可回收使用，設(shè)備又較為簡(jiǎn)單，加工成本低廉。加工過程中引起的振動(dòng)和噪聲都很小，切屑量?jī)H是機(jī)械加工的15%—20%，并且碎屑隨水流走，不會(huì)飛揚(yáng)傷及操作者。
“水刀”，正因?yàn)樗皇堑?，才開拓了廣闊的用武之地。對(duì)復(fù)合材料的切割是加工中的棘手問題。如采用傳統(tǒng)的加工方法，會(huì)出現(xiàn)分層和撕扯現(xiàn)象，而“水刀”正是解決這個(gè)問題的理想工具。用“水刀”來(lái)清除部件的陶資涂層，效果優(yōu)于機(jī)械方法和化學(xué)方法。“水刀”可用于沖孔，粉碎材料。船體及螺旋槳表面的附著物，化工管道中的積垢，用“水刀”來(lái)清洗也很方便。
“水刀”還可以用于外科手術(shù)。〔東京大學(xué)醫(yī)學(xué)院用壓強(qiáng)0.7兆帕的“水刀”在家兔身上做試驗(yàn)，表明它可用于肝、腎等臟器的手術(shù)，不會(huì)損傷周圍組織，也不易引起感染?！?/span>
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