使用水刀技术生产小于 300 微米的零件或零件特征的潜在优势非常引人注目。开发人员和研究人员正在接近突破 150 至 200 微米及以下范围内的微加工障碍。

事实证明,制造带有磨料的高压水流是一种非常有效的切割金属、塑料、玻璃和许多其他材料的方法。水射流加工是该工艺的通用名称。使用多轴流控制和其他附件,可以将 3D 形状切割到与其他金属去除工艺相匹配或超过的精度和准确度。然而,在许多情况下,水射流加工还有额外的好处。

MMS_0313_Waterjet_A.webp

它可能切割得更快。它不会留下热影响区。工件材料不需要是导电的或非反射性的。因为只需将新的零件程序下载到 CNC,转换时间可以最短。

水刀高度灵活且功能强大,继续在精密制造中找到新的应用,特别是在成本效益和快速周转至关重要的情况下。一个引起广泛关注的领域是将水刀应用于“微型”范围内的零件生产,即小于 300 微米的零件或零件特征。研发工作目前的重点是使 150 至 200 微米范围内的水刀实用化。

Omax 公司(华盛顿州肯特)的高级科学家 Peter Liu 博士深入探索了所谓的微磨料水射流技术的前沿。事实上,他为进一步发展这一过程所做的持续努力得到了美国国家科学基金会小企业创新研究计划(NSF SBIR 第二阶段赠款 1058278)以及 Omax 自己的研发资金的支持。

正如本文中展示的样品零件库所示,水刀已经能够在生产小型零件和特征方面取得显著成功。为了将水刀技术推向微加工领域的更大能力,刘博士说,研究工作必须克服三个关键领域的障碍。

一种是生产直径为 100 微米或更小的喷嘴孔的实用方法。他说,目前的方法无法生产出这么小的具有足够圆度或直线度的孔。喷嘴材料的耐磨性也是一个问题。

同样,混合管(水和磨料颗粒在其中相遇形成浆料的流体输送系统的组件)必须设计为在高度小型化的规模上有效地发挥作用。缩小当前设计的尺寸受到现有流体动力学科学的限制。例如,研究人员正在研究表面张力、毛细作用、超音速和文丘里效应,以获得可能导致突破的见解。

对于水射流微加工,磨粒的尺寸必须按比例减小。因此,第三个挑战是开发以比目前可行的数量级精细的数量级进料磨粒的方法。由于尚未完全了解超细颗粒的行为(特别是在重力进料领域),因此难以实现恒定流速以实现一致且可预测的切割质量。

尽管面临这些挑战,刘博士认为他在微水刀加工技术的发展方面取得了长足的进步。他预计这项技术将成为一种可行的工艺,在目标微范围内的微加工应用中具有竞争优势。他预计这一成就需要两到四年的时间。

与此同时,制造商必须密切关注水刀并创造性地
思考它为制造极小零件以实现高精度所带来的机会。

Tags: none

我有个想法