水射流切割的案例
DYNA水射流切割
學(xué)習(xí)記錄：水射流切割
激光切割、水切割、等離子切割、線切割的區(qū)別和對(duì)比
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隨著科技發(fā)展，切割方式越來越多，例如：激光切割、水切割、等離子切割、線切割……他們有什么區(qū)別呢？
聽一位從事切割領(lǐng)域的工程師這樣說：
1）現(xiàn)在市場(chǎng)主流光纖激光器，二氧化碳激光器慢慢淘汰了，耗能太高，在非金屬領(lǐng)域還是有市場(chǎng)。
2）現(xiàn)在光纖設(shè)備自從激光器國(guó)產(chǎn)后，在中低功率段價(jià)格下降很厲害。
3）除激光外其它的切割方式，就等離子和線切割市場(chǎng)需求比較大，但線切割針對(duì)的模具行業(yè)比較多，等離子在厚板或者精度要求不高的情況下需求比較多，水刀切割現(xiàn)在在金屬行業(yè)已經(jīng)不常見了，在非金屬領(lǐng)域有很多。
4）在以后的發(fā)展中，在金屬中薄板中絕對(duì)是激光切割的天下，包括非金屬切割也會(huì)被激光切割占領(lǐng)相當(dāng)大一部分市場(chǎng)。
接下來我們分析一下這幾種切割技術(shù)：
激光切割加工
光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開。現(xiàn)在一般使用CO2脈沖激光器，激光切割屬于熱切割方法之一。
水切割加工
水切割，又稱水刀，即高壓水射流切割技術(shù)，是一種利用高壓水流切割的機(jī)器。在電腦的控制下能任意雕琢工件，而且受材料質(zhì)地影響小。水切割分為無砂切割和加砂切割兩種方式。
等離子切割加工
等離子弧切割是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化(和蒸發(fā))，并借高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。
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專注鈦合金工業(yè)加工
大連睿藍(lán)科技有限公司業(yè)已成為全球精密水切割系統(tǒng)的頂級(jí)制造商，專注于工業(yè)數(shù)控水切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造，代表著數(shù)控水切割行業(yè)最先進(jìn)的技術(shù)，期待著您的到來與洽談。
水射流貫穿靶板（water-jet） ￥10
高速水射流侵徹靶板結(jié)果如下圖所示。在靶板背后產(chǎn)生沖塞破壞。可以利用高速水射流來切割復(fù)合材料及陶瓷靶板等。
高壓水射流切割材料
水射流是利用高速流動(dòng)的水對(duì)材料進(jìn)行切割，因其切割破碎效率高，過程沒有熱反應(yīng)區(qū)，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在石油化工，機(jī)械加工，采礦，隧道開挖等行業(yè)中。本案例嘗試用Ls dyna顯式動(dòng)力學(xué)分析對(duì)高速射流切割過程進(jìn)行模擬，水柱采用SPH粒子法離散，SPH方法是無網(wǎng)格法的一種，適用于極端變形的物理仿真。
水流速度設(shè)置為300m/s, 水流材料屬性為NULL, 狀態(tài)方程采用GRUNEISEN方程描述，具體參數(shù)如下，仿真時(shí)間為0.003s，接觸類型為*CONTACT_ERODING_NODES_TO_SURFACE，圓柱棒材材料彈塑性材料，定義失效應(yīng)變，同時(shí)施加橫向速度。
仿真結(jié)果：
變形圖
圓柱材料上振動(dòng)速度變化曲線
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<p>基于LS-DYNA軟件，磨料采用DEM、水采用SPH、靶材采用FEM、</p><p>采用無限注射磨料水射流，靶材為恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202605/attachment/275a38fc3bbe4ff1a82ebf1bd4ae7f1b.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/275a38fc3bbe4ff1a82ebf1bd4ae7f1b.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/275a38fc3bbe4ff1a82ebf1bd4ae7f1b.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/275a38fc3bbe4ff1a82ebf1bd4ae7f1b.png?
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磨料與水均使用sph建模，磨料隨機(jī)分布在水中，占比30%，混凝土與鋼筋混合建模，可以輸出滾刀、巖石、鋼筋溫度，滾刀三向力等，該算例計(jì)算時(shí)間為30分鐘
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[圖片]
焊接與切割的基本原理及分類
圖1—3
焊接的分類
(三)切割的方法和分類
按照金屬切割過程中加熱方法的不同大致可以把切割方法分為火焰切割、電弧切割和冷切割三類。
1．火焰切割
按加熱氣源的不同，分為以下幾種。
(1)氣割
氣割(即氧—乙炔切割)是利用氧—乙炔預(yù)熱火焰使金屬在純氧氣流中能夠劇烈燃燒，生成熔渣和放出大量熱量的原理而進(jìn)行的。
(2)液化石油氣切割
液化石油氣切割的原理與氣割相同。不同的是液化石油氣的燃燒特性與乙炔氣不同，所使用的割炬也有所不同：它擴(kuò)大了低壓氧噴嘴孔徑及燃料混合氣噴口截面，還擴(kuò)大了對(duì)吸管圓柱部分孔徑。
(3)氫氧源切割
利用水電解氫氧發(fā)生器，用直流電將水電解成氫氣和氧氣，其氣體比例恰好完全燃燒，溫度可達(dá)2800～3000℃，可以用于火焰加熱。
(4)氧熔劑切割
氧熔劑切割是在切割氧流中加入純鐵粉或其它熔劑，利用它們的燃燒熱和廢渣作用實(shí)現(xiàn)氣割的方法為氧熔劑切割。
2．電弧切割
電弧切割按生成電弧的不同可分為：
(1)等離子弧切割
等離子弧切割是利用高溫高速的強(qiáng)勁的等離子射流，將被切割金屬部熔化并隨即吹除、形成狹窄的切口而完成切割的方法。
(2)碳弧氣割
碳弧氣割是使用碳棒與工件之間產(chǎn)生的電弧將金屬熔化，并用壓縮空氣將其吹掉，實(shí)現(xiàn)切割的方法。
3．冷切割
切割后工件相對(duì)變形小的切割方法有：
(1)激光切割
激光切割是利用激光束把材料穿透，并使激光束移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)切割的方法。
(2)水射流切割
水射流切割是利用高壓換能泵產(chǎn)生出200～400MPa的高壓水的水束動(dòng)能，來實(shí)現(xiàn)材料的切割。
展開 削鐵如泥只是標(biāo)配，能切蛋糕才算真本事！
切割一個(gè)緊實(shí)的東西
即使硬如石頭鐵塊也不算難事
難的是內(nèi)部松軟、易碎的物體
例如蛋糕啦、海綿啦
一壓就變形，一碰就碎裂
每個(gè)人都切過蛋糕
↓↓沒切之前想象中都是這樣↓↓
↓↓然而現(xiàn)實(shí)中往往卻是這樣↓↓
為了解決這個(gè)百年難題
吃貨們前仆后繼地發(fā)明了無數(shù)方法
↓↓例如制作專門的刀模來壓花↓↓
↓↓例如用線割↓↓
想切出漂亮又讓人有食欲的蛋糕
第一要?jiǎng)?wù)就是不拖泥帶水
小編要向大家介紹一個(gè)切蛋糕利器——水刀
在咱的常規(guī)印象里
滿是窟窿眼的糕點(diǎn)都應(yīng)該一沾水就變膿包
然而它們確實(shí)是用水刀來切的
↓↓先橫剖一塊11英寸的大蛋糕感受一下↓↓
↓↓斷面平整一點(diǎn)都沒有變形↓↓
能搞定這么難纏的食物
切別的東西那就都是小意思了
↓↓橫掃梨子↓↓
滴水穿石，以水為刀
水刀（Water Jet Cutting），學(xué)名叫高壓水射流切割，主要由高壓泵、數(shù)控加工平臺(tái)和噴射切割頭組成，是利用高壓水射流進(jìn)行冷態(tài)切割的設(shè)備。水刀分為高壓型和低壓型，一般100MPa以下為低壓型，100MPa以上為高壓型，200MPa以上為超高壓型。
水刀的基本原理并不復(fù)雜
↓↓想必大家小時(shí)候都玩過用水龍頭泚水↓↓
再來看看水刀的應(yīng)用：
↓↓切割海綿↓↓
↓↓切割金屬↓↓
水刀可以完成許多其它技術(shù)無法處理的工作，由于加工精度高，切割寬度只有0.1~0.8mm，可以加工型面復(fù)雜的零部件。加工后的零部件切口光滑整齊，無須修整。尤其對(duì)易熱變形材料的加工，更具獨(dú)特的優(yōu)越性。
來源：機(jī)械美學(xué)
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Delfoi CUT 3D切割和精加工工藝離線編程軟件丨衡祖仿真
Delfoi CUT是一款用于3D切割和精加工工藝的離線編程軟件，例如水射流切割、等離子切割、激光切割以及機(jī)械切割和去毛刺。
Delfoi CUT工藝特點(diǎn)
● 自動(dòng)檢測(cè) CAD 特征
● 基于 CAD 特征的刀具路徑自動(dòng)生成
● 內(nèi)部工具庫(kù)和創(chuàng)建附加工具的能力
● 可用于廣泛的應(yīng)用，如機(jī)器人去毛刺、精加工以及激光切割和等離子切割
● 機(jī)器人工具更換管理
● 對(duì)所有外部機(jī)器人軸（例如龍門定位器、直線軌道和多軸定位設(shè)備）進(jìn)行自動(dòng)化、無限制的管理
● 輕松快速地微調(diào)所有切割軌跡和通過點(diǎn)
● 多功能校準(zhǔn)工具可確保刀具路徑非常高的精度
高級(jí)功能
● 將 CNC 刀具路徑從 CAD/CAM 程序自動(dòng)導(dǎo)入仿真模型
● 支持文件格式，例如 *.apt/aptsource、*.txt 或其他 ASCII 坐標(biāo)格式
模擬
● 用于單元布局建模的范圍廣泛的組件庫(kù)——超過 1000 個(gè)默認(rèn)機(jī)器人和定位器模型以及數(shù)十個(gè)智能參數(shù)化組件，例如傳送帶、光電池和安全屏障
● 通過視覺反饋?zhàn)詣?dòng)檢測(cè)碰撞和“未遂”事件
● 單元布局規(guī)劃和單元內(nèi)組件的輕松定位
● 審查機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍
● 通過視覺反饋?zhàn)詣?dòng)檢測(cè)違反軸限制
● 自動(dòng)檢測(cè)奇異點(diǎn)
● 快速有效地模擬創(chuàng)建的切割程序，無論是實(shí)時(shí)還是設(shè)置為可變速度。
● 可選擇以 3D-PDF 或 AVI 格式保存模擬程序并輕松與他人共享文件
導(dǎo)入 CAD 數(shù)據(jù)
● 該程序廣泛支持以不同格式導(dǎo)入 CAD 數(shù)據(jù)。支持通用格式， STEP 以及原生 CAD 格式。
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需求描述：利用lsdyna模擬水射流切割鋼板
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流體噴射案例 （可用于高壓灌注 水切割 噴泉 瀑布等的模擬） ￥100
背景
基于LS-DYNA ALE方法的環(huán)境邊界（Reservior boundary）實(shí)現(xiàn)流體的不間斷流入，可用于高壓灌注 水切割 噴泉 瀑布等的模擬
基本參數(shù)： 噴嘴壓力恒定為P1=10MPa
噴管出口壓力為P0=0MPa，流速=SQRT【2（P1-P0）】
結(jié)果（1）： 流體的不間斷流入
結(jié)果（2）：初始到壓力穩(wěn)定
結(jié)果（3）：流速變化特征
壓力提取點(diǎn)
壓力提取點(diǎn)的速度-時(shí)間變化曲線，按照伯努利方程 10Mpa的靜水流出射流管壓力變?yōu)?MPa，對(duì)應(yīng)的流速度約為144m/s （單位制是cm-g-us） ，基本吻合
初始?jí)毫刹捎脙煞N方案，附件提供了采用E0初始化的方法，k文件見付費(fèi)文件
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