应用水切割解决厚金属板切割下料难题

钟胜贤

摘 要：一般下料方法能下的板料都不能太厚，而水切割作为一种新的下料方法能下较厚的板材，且切割面质量好、精度高，能作为其他下料方法一种很好的补充，应用水切割很好的解决了厚金属板的切割下料问题。

关键词：切割厚度；切割质量；切割速度

中图分类号：TG48 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0043-01

以前我公司金属板材一般有4种下料切割方法，剪板下料、激光切割、数控冲和数控火焰、等离子切割，剪板下料只能下13mm以下的金属板材，激光切割可割的厚度也不高，数控冲只能冲6mm以下板材，公司厚金属板下料主要依靠数控火焰、等离子切割，而数控火焰、等离子切割能切割的厚度也有很大限制，碳钢板只能切割35mm厚左右，铝板只能切割40mm厚左右。后来根据需要引进了水切割机。

1 水切割和其他切割方法的比较

普通水经过一个超高压加压器，将水加压至380Mpa（55000psi）或更高，然后通过一个细小的喷嘴（其直径为0.1mm至0.4mm），可产生一道速度为每秒915米（约3倍音速）的水箭，此水箭可切割各种金属和非金属材料，如纸类、玻璃、海绵等，在切割较硬材料时，可将砂料与水箭混流以增强其切割能力，此种高速度的加砂水刀几乎可以切割任何材质。水切割与数控火焰、等离子切割、激光切割相比存在许多优点，水切割在切割精度上具有明显优势，目前数控切割精度多在±0.5-1.0MM范围，除激光外，没有任何切割机和其媲美。切割材質更广，目前数控等离子切割还只能以金属材料加工为主，针对如玻璃、陶瓷、复合材料、反光材料、化纤、热敏感材料还显得力不从心，水切割是一些复合材料、易碎瓷材料复杂加工的唯一手段，这也是导致目前水切割还有一定的市场的主要原因。水切割属于冷切割，产品无热变形或者热效应，而等离子切割有明显热效应，精度低，不利于二次加工，水切割切口光滑、无熔渣，勿需二次加工。水切割可一次完成钻孔、切割、成型工作。激光切割速度快、精度高，但激光切割在切割处有弧痕并产生热效应，对铝、铜的切割不理想，厚金属板切割表面质量差，甚至无法切割。水切割不像数控冲需要专用的模具，可自由切割任意形状，切割过程不产生污染物，利于环保。切割面质量好，没有毛刺、挂渣等缺陷。

2 水切割工艺实验

公司有一种长3.7米宽1.4米厚70mm的墙板零件，材料是铝合金，里面有多个方孔和圆孔，以前用等离子切割无法加工，只能在加工中心上加工，由于切割余量大，加工相当费时。在引进水切割后，决定用水切割下料切出毛坯，再在加工中心上精加工。

第一步编程，首先看清加工工艺要求，整理好dxf图形文档，单边放4mm余量，再利用编程软件导入dxf图形，设置好起割点和止割点，设置好切割顺序，设置切割速度为40%，生成切割图形文件，如图1所示：第二步选好喷嘴和砂导管，设置好各种切割参数，喷嘴为0.011英寸，砂导管为0.04英寸，水压力为75000PSI，设置切割材料为铝合金，切割厚度为70mm。辅助砂料选用80目石榴砂。第三步试切割，将70mm厚铝板在水刀工作台上放好，设置好起割原点，打开动态水刀功能，进行试切割。观察切割面比较平整，波纹少，切割面与板面垂直，切割线相交的地方有波纹，属正常情况。调整切割速度为60%进行切割实验，切割面波纹增多，明显变毛糙。切割速度慢则切割面比较平整，速度快则波纹增多。

后来又进行了不同厚度的钢板、铜板和铝板的切割实验，通过实验，得出不同板材的切割速度，当水压力为75000PSI时，切割速度（单位mm/min）如表1所示。

由表可以看出，厚度对切割速度影响很大，在保证切割质量的前提下应尽可能增快切割速度。

3 结语

水切割具有其他切割方法不可比拟的优势，切口整齐没有热效应，且没有毛刺，最主要的是切割厚度厚，在实际工作中切割过200厚的铝板，很好的解决了厚板切割的难题。水切割也存在一定的缺点，主要是设备维护成本和使用成本较高，切割速度没有激光切割快，在切割薄金属板时可采用激光切割，在切割厚金属板时可采用水切割。水切割作为一种补充的切割方法可以很好的解决厚金属板的切割难题。