喷嘴系统最主要的是水喷嘴组件磨料水喷嘴,为了满足精密切割要求,喷嘴应具有优良的射流特性及较长的使用寿命,常见的水喷嘴和磨料水喷嘴见图12-5。水喷嘴是高压水射流发生装置的执行元件,水喷嘴的作用是通过喷嘴内孔横截面的收缩将高压水的压力能聚集起来,并转化为动能,最后以高压水射流的形式向外喷出对物料进行切割加工。高压水射流喷嘴若按喷嘴内横截面的形状可分为圆锥收敛形喷嘴,圆锥带圆柱出口段形喷嘴,流线形喷嘴等,我们这里仅介绍圆锥带圆柱出口段形喷嘴。 www.stone595.com
该喷嘴一般用蓝宝石加工制成,形状简单容易加工。圆锥带圆柱出口段形喷嘴能够提高其流量系数,是目前最常用的一种连续水射流喷嘴。喷嘴质量的好坏,对水射流的品质和效率有一定的影响。因此水射流喷嘴应满足如下要求:
1)保证射流具有适当的功能;
2)射流的密集性要好,保证射流具有较远的射程;
3)使用寿命长;
4)拆卸维护方便;
5)成本低廉。
用于磨料水射流的喷嘴,由于在高压水和磨料的作用下,要求选择喷嘴的材料应具有一定的机械强度、耐磨性、耐腐蚀性和工艺性。由于喷嘴是易损件,因此还应考虑其成本,一般采用碳化钨硬质合金、人造金刚石等材料。
碳化钨硬质合金具有很高的硬度(93hrc),高的抗压强度(6000mpa)和很好的耐磨性,
碳化钨硬质合金磨料水射流喷嘴的成形可采用水静压压制或钢模压制。碳化钨硬质合金的抗拉强度和冲击韧性都很差。因此在制作高压喷嘴时,必须从喷嘴结构上考虑提高喷嘴的强度。目前最有效的方法是对硬质合金施加预压力,即在硬质合金喷嘴体外面镶套,提高抗拉能力,防止使用时破裂。在镶套时应采用足够的过盈配合,保证喷嘴体有足够的预应力。
长期以来磨料水射流喷嘴一直困扰着我国的水射流界。至今为目,切割用的磨料射流喷嘴的设计及使用寿命仍未达到满意的程度。而对液固两相射流一磨料射流理论更是缺乏一定的研究,关于磨料和水的混合机理有待进一步深入研究。这一切都有待我国的工程技术人员进一步开展该方面的研究工作。www.stone595.com