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高压水射流切割缺陷、设备维护及安全

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1．高压水射流切割缺陷及防止

（1）切割质量不良的原因及措施

在正常切割情况下，高压水射流切割具有良好的切割质量，其所能达到的质量水平见表1。

表1 高压水射流切割的质量水平

操作不当或设备出现故障会影响到切割质量，常见的高压水射流切割缺陷主要有：

① 切割面上缘塌肩（即呈圆角）；
② 切割面倾斜；
③ 切口宽度大；
④ 切口呈不对称形状；
⑤ 切割面粗糙；
⑥ 缺口。

表2列出高压水射流切割缺陷及其原因和消除措施。

表2 高压水射流切割缺陷及其原因和消除措施

切割缺陷	原因	措施
切口上缘呈圆角	喷嘴高度偏大	减小喷嘴高度
	喷嘴磨损	更换新喷嘴
	喷嘴组合不当	调整喷嘴组合
	磨料供给量过大	检查并减小磨料供给量
切割面倾斜角大	切割速度过快	减小切割速度
	喷嘴高度偏大	减小喷嘴高度
	喷嘴一侧磨损	更换新喷嘴
	水压力低	检查并提高水压力
	磨料供给量小	检查并增大磨料供给量
切割面粗糙	切割速度过快	减小切割速度
	水压力低	检查并提高水压力
	磨料供给量小	检查并增大磨料供给量
	喷嘴一侧磨损	更换新喷嘴
	工件振动	改进支撑工件的方式
产生缺口	水压力波动大	对水压力泵进行调整
	割枪驱动装置不良	对割枪驱动装置进行修理
	磨料的流动性不良	消除磨料流的脉动
	工件固定不良	改进支撑工件的方式
切口宽度大	喷嘴孔径偏大	减小喷嘴孔径
切口宽度大	喷嘴磨损或损坏	更换新喷嘴
切口割斜或单侧割斜面倾斜角异常大	喷嘴一侧磨损	更换新喷嘴
	水喷嘴与磨料喷嘴不同心	调整使之同心
	割头倾斜	把割头调整到垂直位置

表2可见，喷嘴是否良好，尤其是喷嘴的圆度对切割质量优劣有很大的影响。表3列出喷嘴和磨料喷嘴是否良好的判别、原因及改进措施。

采用高压水射流进行切割时，只要喷嘴及其他切割参数选用适当，并对切割装置进行正确和及时的维护保养，上述切割缺陷都是可以消除的。

（2）常见故障及排除措施

高压水射流切割过程中有时会遇到一些故障，影响切割的正常进行及加工质量。表4列出操作时常见的故障、原因及排除措施。

表4 高压水射流切割操作时常见的故障、原因及排除措施

故障

原因	措施
纯水型	水射流无透明区	喷嘴为异物堵塞	清洗喷嘴
纯水型	水射流无透明区	喷嘴磨损	更换喷嘴
加磨料型	水射流扩散	磨料供给量过多	减少磨料供给量
	水射流扩散	喷嘴组合不恰当	使喷嘴组合最佳
	磨料不流动	磨料供给量过多	减少磨料供给量
	磨料不流动	磨料供给系统水湿	干燥供给管等
	磨料供给发生脉动	磨料供给量过多	减少磨料供给量
		磨料堵塞在混合室	清洗混合室
		磨料输送管过长	缩短管子
	水射流与轴线不对称	水喷嘴不良	更换水喷嘴
	水射流与轴线不对称	磨料喷嘴不良	更换磨料喷嘴
	打孔时水逆流	喷嘴高度小	适当增大喷嘴高度
兼用型	喷嘴端部漏水	喷嘴密封部不良	更换密封垫等
兼用型	喷嘴端部漏水	启闭阀不良	维修启闭阀

2．高压水射流切割设备维护

设备的维护保养对顺利进行日常的切割作业、提高设备运转率及加工质量都有很大的作用，同时也是保证操作人员安全所必需的。

（1）切割设备的检修项目

高压水射流切割设备的检修通常分为日常检修、季度检修及年度检修三种类型。

1) 日常检修

日常检修指在切割操作开始之前对设备进行必要的检修，主要项目有：

① 高压水泵动作的声音是否正常；
② 高压水泵、蓄压器及高压水管路有无漏水（包括高压管有否劣化和破损）；
③ 油量和油温（在增压器工作时测量）；
④ 有无漏油现象；
⑤ 喷嘴部位有无漏水（包括喷射孔有无漏水现象）；
⑥ 高压水射流形态和声音。

2) 季度检修

每三个月应对切割设备作一次检修，主要项目有：

① 清洗和更换各种过滤器；
② 检查工作油的污染度和特性值是否良好，如不正常，则更换新油；
③ 检查软管有否发生松弛或鼓起；
④ 检查高压水喷嘴有无附着物或损伤，并作检修或更换。

3) 年度检修

年度检修的范围较大，项目也较多，主要项目有：

① 油箱内表面的锈蚀状况；
② 工作油的劣化程度；
③ 更换通气元件；
④ 油冷却器的污染状况；
⑤ 单向阀阀心与阀座的接触面的状态；
⑥ 高压水发生器的活塞漏油状况；
⑦ 活塞杆的磨损和损伤状况；
⑧ 高压缸内面的损伤状况。

在对切割设备进行维护及检修之前，维修人员应详细阅读并参照设备生产厂使用说明书中的维护保护内容。另外，特别是在进行年度检修时需将设备拆解，应由具有专门知识和技能的人员进行，最好请设备生产厂派员协助或委托给设备生产厂进行检修。

（2）中常见的设备异常情况及排除措施

表5列举了水射流设备检修中经常出现的设备异常现象、原因及排除措施。

表5水射流设备常见异常现象、原因及排除措施

异常现象	原因	措施
高压水泵声音异常	忘了打开给水阀	把水进口全打开
高压水泵声音异常	各部分紧固螺栓变松	拧紧螺栓
活塞转换声不规则	高压水单向阀动作不正常	整修阀座或者更换零部件
活塞转换声不规则	增压器密封损伤	更换密封
增压器温度升高	高压水单向阀动作不正常	整修阀座或者更换零部件
蓄压器处漏水	增压器密封损伤	更换密封
高压水管路处漏水	高压水管接头变松	重新拧紧，若重新拧紧后仍漏水，修整支座面
高压水管路处漏水	高压水密封损伤	更换密封
油压管路处漏油	接头变松	重新拧紧
油压管路处漏油	密封损伤	更换密封
工作油温度升高	未向油冷却器供水	通水
工作油温度升高	冷却器效率降低	拆解清洗
高压水压力升高不上去	射流喷嘴孔径过大	换上孔径合适的喷嘴
高压水压力升高不上去	高压水单向阀动作不正常	整修阀座或者更换零部件
喷嘴前端漏水	启闭阀动作不良	整修阀座或者更换零件
射流形状不对称	喷嘴孔粘有杂物	清洗喷嘴
射流形状不对称	喷嘴损坏	更换喷嘴
切割性能低下	喷嘴孔粘有杂物	清洗喷嘴
	喷嘴损坏	更换喷嘴
	高压水压力低	检查高压水泵
	高压水排出压力低	更换高压水滤器

检修时还应注意：

① 当需要拧紧漏水处的接头以排除漏水故障时，应注意拧紧的力矩不得超过规定值；
② 高压水射流切割装置的拆解及修理需具备专门知识和特殊技能，一般人员不可随便拆解，以免发生事故。

3．高压水射流切割的操作安全

高压水射流切割时的主要安全技术问题是防止高压水射流及其飞溅水珠的冲击、噪声及触电等。

（1）高压水射流对人体的危害及防止

高压水射流具有很大的冲击力，直接喷射到人体上将造成很大的伤害。即使是采用水射流进行冲洗或剥离加工，压力为25MPa左右的水射流也能贯穿人体；而切割加工所用的水压力高达196～294MPa，这种高压水射流很容易切断人骨。另外，如果反冲飞散出的水珠射入人眼，也会使眼睛受到损伤。因此，必须防止高压水射喷射到人体上，可以采取以下安全措施：

① 在高压水射流切割区的周围应设置隔离屏，以防止加工过程中人体遭受喷出的水射流及飞散的水珠冲击作用；
② 检查或更换切割喷嘴时，必须把高压水的压力释放到安全程度，否则不可进行操作，以免发生事故；
③ 操作人员至少要戴防护镜，最好戴防护面罩。

（2）噪声及其防止

高压水射流加工时，水射流的流速可达100～600m/s，在空气中喷出会产生很大的噪声。表6列出采用纯水型高压水射流切割时对水射流噪声的实测结果。

表6 切割用纯水射流噪声的测定结果

水喷嘴孔径/mm	水压力/MPa	噪声/dB
水喷嘴孔径/mm	水压力/MPa	左右方向	后方
0.2	196	98	91
0.2	294	101	97
0.3	196	100	97
0.3	294	106	103

(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (10/17/2006)


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