水刀切割技术在钛及钛合金加工中的应用

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发布时间：2023-08-04 14:19

钛及钛合金以其熔点高、耐腐蚀、比强度高、高低温性能好、无磁性等突出优点，在航空航天、海洋开发、电力、化工等行业有特别重要的应用，被誉为21世纪最具价值的战略金属材料。，被誉为“太空金属”和“海洋金属”。

随着世界航空市场趋好，钛及钛合金中厚板的需求旺盛，采用传统的火焰切割方式切割钛及钛合金己无法满足航空工业的需求。发达国家钛及钛合金中厚板切割普遍采用高压水刀切割，钛合金的用量常作为衡量飞机选材先进程度和航空工业发展水平的指标，与飞机的作战能力密切相关。机械制造的目的是制造满足形状精度和使用性能的零部件。但由于钛合金强度高、导热系数低、易与刀具粘附、与刀具亲和力强等特点，在加工过程中容易造成表面加工质量差。比如加工过程中产生的切削热不容易扩散出去，往往集中在一些小区域，导致局部切削温度过高，从而造成表面烧伤，进而影响其表面完整性。因此，如何保证钛合金材料的高表面完整性制造已成为科研人员亟待解决的科学问题。

钛具有活泼的化学性质，当加热到大约250℃时开始吸收氢；当温度达到600°C时，它迅速氧化、氮化并吸收氢气。当温度高于1000℃时，它与碳化结合。所以火焰切割一般不适合切割钛材。与其他切割方法相比，水切割技术显示出突出的优势。水切割技术是一种冷加工方法，具有工件温度低、无热影响区、切割时无热变形等特点。在钛切割方面发展很快

高压水射流切割技术，选择合适的压力是保证钛及钛合金厚板有效切割的前提。通过调节压力，是将水加压，然后通过微小的喷嘴喷出，产生流速约为三倍音速的水射流，利用这种高速密集的水射流进行切割。也可以将磨料颗粒混合到水射流中，通过混合管形成磨料射流，在冷态下用磨料射流切割

技术特点
水切割技术的主要特点有如下五个方面:

1)切割范围广，能切割各种非金属材料，又能切割各种硬、脆、韧性材料，如钛合金、啕瓷、玻璃、复合材料等。

2)切割精度高，其切面平滑，没有热影响区和分层现象，因此一般不需要后序精加工，降低了加工成本;由于切缝很窄，提高了材料利用率

3)生产效率高，水切割系统可配詈多个喷嘴进行切割，工件直接切割成规定尺寸，消除了中间丅序和辅助时间，提高了生产效率。

4)适应性好，切割可从工件上任意点开始，在任意方向上进行;可以加工常规工艺难以加工的部位;易于结合CNC技术实现复杂形状零件的多品
种小批量生产。

5)操作环境清洁安全，切割时无尘无味，无毒，无火花，振动小，噪声低，特别适合恶劣的工作环境和有防爆要求的危险环境。
钛材水切割工艺水切割技术由于在切割过程中不产生热影响区，也不会引起材质的变化，所以对干易受高温影响而使材质恶化
的钛及钛合金来说是一种较为理想的切割方法。

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