四大切割

材料成型及加工工艺1材料成型及加工工艺2目录CONTENTS水射流切割1电火花线切割2激光切割3氧乙炔切割4材料成型及加工工艺3水射流切割1•水射流切割又称液体机械加工。•切割原理：超高压水射流切割机是将普通的水通过一个超高压加压器，将水加压至300MPa，然后通过通道直径为0.3mm的水喷嘴产生一道约3倍音速的水射流，在计算机的控制下可方便的切割任意图形的软材料，如纸类、海绵、纤维等，若混入一定比例的磨料可增加其切割力，则几乎可以切割任意材料.水喷射加工装置示意图喷嘴阀控制器蓄能器供水器过滤器泵增压器液压装置排水器工件射流d材料成型及加工工艺水射流切割-实例14材料成型及加工工艺水射流切割-实例15材料成型及加工工艺•标准产量：•这个工艺不需要模具，对于独立项目和大规模生产都十分适合。•单件价格与资金投入：•不需要模具，可从软件直接导入，而且不需要单件的附加投入，因此初期准备的费用很低。需要切割的形状也可以嵌套在片材上，以最大化片材的的表面面积，就和在面卷上割出饼干形状的做法一样。•生产速度：•一部射流切割机可以以160毫米/分钟的速度切割13毫米厚的钛金属片材。•加工后的表面：•经过加工后的表面会有类似沙漠的痕迹，但是不会留下类似激光切割的灼烧痕迹。•种类/加工形状的复杂程度：•可以用来加工复杂而精准的形状，但是由于加工的水压很高，厚度不足的片材可能会在切割时出现变形的情况。水射流切割16•产品尺寸：•大部分的工业切割作业都是在切削床上进行的，因此可以进行作业的材料尺寸会受到限制。标准的材料大小可以达到3米×3米，厚度的最高限视材料而定。•容差：•射流的精确程度可以达到0.1毫米。当切割比较后的材料时，射流可能会稍微偏离切入点。•相关材料：•可以处理的材料种类很多——玻璃、塑料、陶瓷、石头、甚至是纸张。还可以用来切割三明治和其他食物。但是吸水材料是不适合用水射流切割进行处理的。•典型产品：•装饰性的石板或岩石。水射流切割在水下同样有效。•相似工艺：•模切。这种技术也可以作为与激光切割相对的冷处理手段。材料成型及加工工艺工艺优缺点：•这是冷加工手段，不会加热被处理的材料。•没有物理模具接触，所以切割边缘不会变形。•可以在任何材质，任何厚度的材料上加工出很精巧的细节。•加工过程不会产生污染环境的废物。•在切割比较厚的的材料时，射流可能会在割穿材料的偏离原来的路径。水射流切割17材料成型及加工工艺•电火花线切割（EDM）基于一种火花切割技术，简称线切割，一般用来切割非常坚硬的金属，即用电火花融化被处理的材料。电火花是由一条细金属线产生的，而切割的线路则是由实现编制好的程序控制。切割电极并不接触材料，因此电火花可以击穿电极与材料间的空隙并融化被处理的材料。去离子水同时会被喷射到熔点上，其作用是冷却材料，同时清理切割点的残渣。•RAM电火花切割是利用安装在机械手臂上的石墨电极，直接在需要处理的材料上进行切割的一项技术。•电火花切割原理：利用上下高速移动的金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电、切割成形。8电火花线切割2材料成型及加工工艺9电火花线切割2材料成型及加工工艺电火花线切割-实例210材料成型及加工工艺•标准产量：•整个处理过程和要处理的形状都可以手动控制或者由CAD文件确定。因此此项技术可以用来处理单件材料或被用于大规模生产。•单件价格与资金投入：•不需要模具。•生产速度：•最新的电火花切割处理可以以最快400平方毫米/分钟的速度进行切割作业，不过切割速度也受材料的导电性能和材料的厚度影响。一片50毫米厚的钢板的加工速度大概为4毫米/分钟。•加工后的表面：•电火花线切割以其精良的加工质量而著称。•种类/加工形状的复杂程度：•精妙的火花线可以在最坚硬的材料上切割出复杂的形状。11电火花线切割2•产品尺寸：•取决于所加工的材料、发电机功率、供电能力。电火花切割技术可以割穿500毫米厚的大块金属。由于其加工速度低于1毫米/分钟，因此加工这样的材料相当耗费时间的。•容差：•电火花线切割的精确度极高，而且其精确度可以达到亚微米级。•相关材料：•仅限于可传导的金属。此工艺适合加工硬金属，因为硬金属不会影响切割速度。•典型产品：•一般应用在工业加工非常坚硬的材料上。还包括切割超级坚硬的太空工业零件。•相似工艺：•激光切割和电子束切割。材料成型及加工工艺工艺优缺点：•适合在非常难切割的金属材料上加工复杂的形状。•整个处理过程不需要使用外力。•不会有炫光。•耗费时间。•所要处理的材料必须有导电性能。12电火花线切割2材料成型及加工工艺•激光切割包括激光束加工，是将每平方厘米中的数百万瓦特的光照能量聚集在切割点上，以此来熔化、切割所要处理的材料。激光切割属于热切割方法之一。•激光束加工则是利用多维度激光头在立体的物体上进行切割作业。都可以对常规工具无法加工的材料或零件进行精确的切割加工。由于没有物理接触，因此所要加工的材料不需要太多的固定。•激光切割313材料成型及加工工艺激光切割的主要工艺•汽化切割：在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快，足以避免热传导造成的熔化，于是部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。•熔化切割：当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点处材料内部开始蒸发，形成孔洞。一旦这种小孔形成，它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围，然后，与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动，小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。•氧化熔化切割：熔化切割一般使用惰性气体，如果代之以氧气或其它活性气体，材料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源，称为氧化熔化切割。•控制断裂切割：激光束加热脆性材料小块区域，引起该区域大的热梯度和严重的机械变形，导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度，激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。激光切割-工艺314材料成型及加工工艺激光切割-实例315材料成型及加工工艺激光切割-实例316材料成型及加工工艺•标准产量：•适合小批量生产。•单件价格与资金投入：•由于不需要制作模具，而且切割线路是由CAD文件控制的，因此资金投入量较低。•生产速度：•其作业厚度与材料的种类和厚度有着直接的关系。初略地估计，切割0.5毫米到10毫米厚的钛合金的速度是2.5毫米/分钟到12毫米/分钟。•加工后的表面：•在木材上加工后会留下灼烧的痕迹，加工金属材料则无需加工后期处理。不过，由于抛光的金属表面会降低激光的切割效率，在进行切割加工之前，金属材料最好不要进行抛光处理。•种类/加工形状的复杂程度：•取决于辅助加工的机械，可以选择水平的激光切割或者多维度的激光切割头，这样就可以加工出复杂的立体形态。这种方法就被称为激光束加工。激光切割317•容差：•容差极高，可以在任意材料上加工直径为0.025毫米的孔洞。•相关材料：•经常使用在各种坚硬的钢材上，比如不锈钢或者高碳钢。由于铜、铝、金和银等材料的导热性能较好，因此这些材料相对比较难以进行切割。非金属材质也可以用激光切割，这些材料包括木材、纸张、塑料或者陶瓷。玻璃和陶瓷尤其适合用激光来进行切割，而其他的切割方式都很难在这两种材质上切割出很复杂的形状来。•典型产品：•模型零件、外科手术用具、木质玩具、金属网或过滤网。经过激光切割的陶瓷可以作为工业绝缘体，而激光切割的玻璃或金属则可以用来生产家具。•相似工艺：•水射流切割、模切、电子束加工、等离子弧切割。材料成型及加工工艺工艺优缺点：•无需模具，只要很少的固定，而且可以提供连续的、高精度的切割。•适合较多种的材料。•切割表面无需后期加工。•对于可加工材料的厚度要求很高，如果超过许可的厚度，会出现很严重的问题。•对于大批量生产来说比较耗时，因此激光切割更加适合单件加工或小批量生产。激光切割318材料成型及加工工艺氧乙炔切割又称氧气切割、气焊、气体切割或火焰切割式气割。切割原理：火焰把工件切割处的金属预热到它的燃烧点，然后以高速纯氧气流猛吹。这时金属就发生剧烈氧化，所产生的热量把金属氧化物熔化成液体。同时，氧气气流又把氧化物的熔液吹走，工件就被切出了整齐的缺口。只要把割炬向前移动，就能把工件连续切开。19氧乙炔切割4材料成型及加工工艺20•由于切割方法利用了氧化作用，过薄或过窄的材料容易因热而产生变形，因此不适合这种加工方法。•这种切割加工可以手动进行，也可以应用于自动化生产。手动加工时，工人需要在整个过程中需要佩戴防护面具。平时工人用这项工艺可能大多是在进行焊接作业，而不是切割材料。•氧切割的设备简单，操作灵活方便，可用于切割碳钢和普通低合金钢，准确地切出直线，圆以及各种复杂的形状，切割厚度的范围较大。同时还易于实现自动化，特别是随着数控技术和光电跟踪技术以及更高质量割嘴的应用，这种趋势越来越明显。•氧乙炔切割的条件：氧乙炔切割4（1）金属的燃烧点应低于其熔点。（2）金属氧化物的熔点应低于金属的熔点。（3）金属燃烧时要放出足够的热量。（4）金属的导热性不能过高。（5）生成的氧化物流动性要好。材料成型及加工工艺21氧乙炔切割-实例4材料成型及加工工艺22•标准产量：•相比其他切割金属的手段，这种热切割对小批量生产来说是非常经济的。•单件价格与资金投入：•除非事先要求使用切割样品，否则一般是不需要模具的。在自动化处理的过程中，所要加工的外形信息可以由CAD文件提供。以上两个因素意味着这种工艺的成本低廉。•生产速度：•加工的素的取决于要加工的材料种类和它的厚度。整个加工可以手动进行，也可以高度自动化。在多焰头的，并且全部自动控制的情况下，切割速度可以达到3米/分钟。•加工后的表面:•由于切割时间的长短是可以控制的，因此这种切割技术可以形成不同精细程度的切割表面。也就是说，更长的切割时间可以形成更加精细的切割边缘。切割边缘的质量还取决于所处理的材料种类，不过总体来说，等离子弧切割所形成的结果是最好的。•种类/加工形状的复杂程度：•这个加工工艺非常适合厚重的金属材料。厚度在8毫米以下的金属会在加热后产生变形，同样的情况，也会在加工比较窄的材料时发生。与其他的切割作业一样，在材料中切割出形状（就像在面团上切出饼干一样），而加工后的余料则可以进行经济的循环利用。切割作业的角度一般是垂直与加工表面的。其他加工角度也可以进行作业，不过相对与等离子弧切割来说，氧乙炔切割的准备工序相对复杂。氧乙炔切割4材料成型及加工工艺•产品尺寸：•手动操作此工艺的话，对所加工的材料是没有体积限制的。而对于自动化加工来说，能加工的材料体积会受加工机械体积的限制。•容差：•这取决于材料的厚度，但是由“拇指规则”来看，在加工材料的厚度为6毫米到35毫米时，其误差为±1.5毫米。•相关材料：•可操作的材料仅限于铁质金属和钛金属。•典型产品：•重工业建筑，包括船舶和机械零件。•相似工艺：•电子束加工，等离子弧切割，激光切割和水射流切割。23氧乙炔切割4材料成型及加工工艺氧乙炔切割4•适合加工很厚的金属板材。•适合徒手加工或者自动化加工。•可以加工的材料比较有限。24工艺优缺点：材料成型及加工工艺25四大切割工艺图示：总结材料成型及加工工艺谢谢聆听！26结束