能切飞机的刀 竟然是水做的

-作者:飞机E族 -
2019-07-18

现代航空制造技术水平不仅让我们赞叹于工匠们的高超技艺,更让我们惊叹于航空制造加工技术的魅力。

水是我们日常接触的物质,提到水,大家首先映入脑海的是轻柔细腻、柔情似水等字句,那么水能切开质地坚硬的航空材料吗?

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早在1950 年,Norman Franz 博士第一次把重物放到水柱上,迫使水通过一个很小的喷嘴喷出,从而获得了短暂的高压射流,使其能够切割木头和其他材料,在水的切割技术在这里开始萌芽。

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高压水射流切割技术简称水切割(英语:Water jet cutter)又称水刀,这项技术最早起源于美国,应用于航空航天军事工业。因其冷切割不会改变材料的物理化学性质而备受青睐。水切割可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工,切割时产生的热量会立即被高速流动的水射流带走,并且不产生有害物质,材料无热效应,切割后不需要或易于二次加工,安全、环保,速度较快、效率较高的切割加工,相对于传统的切割方式更加灵活、用途更广泛。

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水切割分为高压型和低压型,一般以100MPa为界限。100MPa以上为高压型,100MPa以下为低压型。而200MPa以上为超高压型。1Mpa的压力相当于10千克的力量作用在1平方厘米的物体上。目

前航空设备高压型日常切割压力达到430Mpa,相当4.3吨的力量作用在1平方厘米的物体上。

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水切割又分为无沙切割和加沙切割两种方式。在航空制造中,多以加石榴砂方式进行切割。石榴砂硬度大,而且尖角锋利,在切割的时候可以有很好的切削力,可以切割几乎任何材质。如果没有石榴砂,那么无论是切割的精度还是深度都会大打折扣,根据实验,如果不放砂子大概也就切割3mm的钛板,而且切出来是锯齿状的。加上砂子精度提高不说,30mm也不在话下。

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水切割的切割工件精度介于0.1mm~0.25mm之间。工件精度决定于机器精度、切割工件大小及厚度。切隙宽度需视切割工作材质大小厚薄与所使用的喷嘴而定。航空加砂切割切口约为0.76mm至1.0 mm。随着砂刀管的直径扩口,其切口也就愈大。

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航空追求的是飞行体的高强度、轻型化,因此,对其制造材料的硬度要求增加,从而对这些材料的加工也相应增加,而且这些材料大多是复合材料,对于切割的精度和切割时应有的热度等都有很高的要求。而高压水射流切割技术的加入,不仅切割精度能达到要求,不会产生金属材料的热变形,不会造成后续处理难题,而且它的切割厚度也很大,适用材料也很广,复合碳纤维材料、涡轮叶片及金属零件都可以切割。

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在加工过程中还不会产生有毒气体和粉尘,可为操作人员提供更好的工作环境。与此同时,切口细可减少大量废弃材料的产生,节省制造成本。高压水射流切割技术因其成本低,易操作,提升产能等特点,成为目前是适用性较好的成熟切割工艺方法。

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水滴石穿,以柔克刚。柔情之水亦能划开钢铁之躯,水切割正逐渐成为航空制造业切割技术方面的主流切割,为航空制造创造更广阔的未来。

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