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切飛機的“刀”是水做的?一起來了解“水切割”
2019年11月15日 11:37 來源:解放軍報
  上圖:航空工業集團成都飛機工業公司車間工人正在操縱“水刀”切割飛機零件。徐 博攝
  上圖:航空工業集團成都飛機工業公司車間工人正在操縱“水刀”切割飛機零件。徐 博攝

  切飛機的“刀”竟然是水做的

  生活中,我們離不開水,水是人類的生命之源。在軍工制造領域,水同樣很重要,是生產加工的動力之源。

  提起水,大家腦海里會浮現出涓涓細流、柔情似水等詞語。但在軍工制造領域,水的能量異常強大,它能切開質地堅硬的航空材料。本期,我們邀請航空工業集團成都飛機工業公司主管工藝師孟俊坤為大家揭開高壓水射流切割技術的秘密。

  高壓水射流切割技術俗稱“水切割”,又稱“水刀”。說起“水刀”,我們不得不追溯到上世紀50年代,一位叫弗朗茲的博士把重物放到水柱上,使水從一個很小的噴嘴噴出,從而獲得了短暫的高壓射流,使其能夠切割木頭和其他材料,高壓水射流切割技術便是從那時候誕生的。

  這項技術最早應用于航空航天工業領域,因其不會改變材料的物理化學性質而備受青睞。相對于傳統的切割方式,“水切割”更加靈活、用途更廣泛。它可以對大多數材料進行任意曲線的一次性切割加工,切割時產生的熱量會立即被高速流動的水射流帶走,并不產生有害物質;材料無熱效應,切割后不需要二次加工,加工效率很高。

  按壓力區分,“水切割”分為高壓型和低壓型兩種,以100MPa為界限。100MPa以上為高壓型,100MPa以下為低壓型。1MPa的壓力,相當于10千克的重量作用在1平方厘米的物體上。目前,航空設備高壓型切割壓力達到430MPa,相當4.3噸的重量作用在1平方厘米的物體上。

  按切割方式區分,“水切割”又分為無砂切割和加砂切割兩種。在航空工業制造中,多以加石榴砂方式進行切割。石榴砂硬度大、尖角鋒利,在切割時有很好的切削力,可以切割任何材質。如果沒有石榴砂,那么無論是切割的精度還是深度都會大打折扣。實驗表明,如果不加石榴砂只能切割3毫米的鈦板,切出來是鋸齒狀。加注石榴砂后,可以切割30毫米的鈦板,且精度大幅提高。

  眾所周知,飛機用的大多是高強度、輕型化的復合材料,對切割精度、切割溫度等方面都有著很高的要求。使用“水切割”,不僅能提高切割精度,還能有效控制材料不易熱變形。同時,“水切割”的切割厚度很大、適用材料很廣,對復合碳纖維材料、渦輪葉片及金屬零件都可以實現完美切割。

  過去,在制造加工過程中,工人們常常會受到有害氣體及粉塵的影響,對身體造成極大的危害。有了“水切割”,不僅可以做到加工安全、環保,還能節能減排,減少生產成本。

  沒想到吧,涓涓細流能有如此大的“能耐”。目前,“水切割”逐漸成為航空制造業的主流切割技術。相信未來,隨著這種先進技術的改進與完善,在更多領域我們都能看到“水切割”的身影。

  蔣子驊 方 蕾 吳鵬飛

編輯:孫婷婷

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