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易于维护的水射流切割用高压泵

发布日期:2022-04-27 点击率:34

目前,水射流切割已经成为一种成熟的切割技术方法,这也得益于可靠的高压泵技术。现在的高压泵的最高压力可以达到620MPa,而新一代高压泵则因其合理的增压结构设计而能够更加快捷、简单的维护保养。

水射流切割技术——无论是纯水切割还是水射流磨蚀切割都已经在许多工业分支中使用若干年了。今天,人们对这种水射流切割技术的优点也已经非常清楚。这一冷切割工艺技术越来越多的成为传统的热切割技术,即等离子或激光切割技术的补充替代解决方案。之所以如此,其原因是多方面的:从很高的使用灵活性,到可切割的材料和这些材料的强度,以及切割后材料的变形和表面硬化,直至很高的切割质量,通常情况下无需再修整等。

在水射流切割技术中,很长时间以来400MPa的水压是标准的水射流压力,但技术的进步也促使水射流技术的脚步不会停止下来。近几年水射流切割技术的压力也在不断的提高,在欧洲中部Bad Nauheim市的水射流切割设备、高压泵和水射流喷头供应商KMT水射流系统公司通过不断的技术改进开发出了压力高达620MPa的高压泵,这一改进把水射流切割的工作压力提高了约50%,在高效利用现有资源的征途中迈出的重要一步。


图1 利用高性能、最高压力达620MPa的高压泵能够明显提高切割工件水流的动能

水流流速高达2.5马赫

水射流切割设备可以在相同功率的情况下、在620MPa压力范围内使用更高压力的切割水刀。在如此高的压力作用下,从喷嘴喷射出来的水流流速可加速到2.5马赫(1马赫=340m/s)。按照这种新技术,作用在被切割工件上的动能明显的提高了(图1)。同样,在很高的压力下吸入的磨粒流也提高了,切割射流的能量密度也大幅提高了,明显提高的高压泵工作压力以及磨粒流量能够在一定工况下把水射流切割的效率提高50%或者更高。结合所有的优点,使得新一代水射流切割设备更有吸引力,同时,它也能够降低切割加工的成本,减少每一工件切割时的磨料消耗和能源消耗。

在高压力下工作的水射流切割设备当然也需要配合使用适合于高压工况下的零部件,只有这样才能保证水射流切割设备的正常工作,保证水射流设备有着较长的使用寿命。而这类设备的核心部件就是超高压水泵。在选择超高压水泵时,许多系统供应商和设备制造商都非常信任KMT水射流系统公司研发生产的Streamline-Pro系列超高压水泵。


图2 新一代的超高压水泵以其快捷而简单的维护保养而著称

两个射流水增压器保证不中断切割生产

高压泵有两种功率规格:45kW和93kW,这两种类型的高压泵都可以提供最高620MPa的压力,但流量各为2.7L/min和5.8L/min。这样,用户在使用时就可以选择单切割头或多切割头的工作方式了。

45kW的Pro 60型高压泵有一个射流水增压器和容积1.6L的压力存储器,但这种工业用泵可以配备两个射流水增压器,这样,当一个射流水增压器拆下来维修时,另一个射流水增压器能够保证水射流切割设备按照正常的工作班次工作。在93kW的Pro 125型高压泵中,两个射流水增压器可以产生高达620MPa的切割压力,也带有一个容积1.6L的压力存储器。

在成功的开发出Pro技术之后,KMT公司随之将这一技术投放到市场中。这一产品型号为Streamline Pro-2的超高压水泵与原来的型号和其他高压泵相比较,具有快速且简便的维护保养的优势(图2)。该泵需要维护保养的零部件经过了重新设计,大大的提高了使用的性能和寿命。这种快速调整射流水增压器就是重新设计的结果:其密封件和喷嘴密封头的更换、维护只需简单拆卸几个零件就能完成。

图3 增压机构的核心部件——喷嘴密封头也可以快捷的安装和拆卸

提高切割效率降低维护保养费用

为了方便的取下需要维护保养的零部件,机床设备生产厂家需要在“老式”的水射流切割机中费时费力的、在液压夹具的帮助下取下柱塞机构,因为这一柱塞机构的拆卸和安装需要很高的扭矩。与此相反,在Streamline Pro-2系列的设备中,只需把喷头螺母松开就可以了,而喷头螺母的预紧力则由8个顶出螺钉轻松的克服了。每一个顶出螺钉拆卸和安装时所需拧紧力矩只有95N.m,仅相当于M10螺钉(12.9级)的拧紧力矩。

由于圆柱形的喷头螺母采用了性能可靠的硬密封后盖的结构设计,因此常规喷头必须使用的密封盖被纯金属的密封件代替了。这一简单的技术改进减少了易磨损的零件数量,降低了水射流切割设备的运行费用,同时也延长了设备的使用寿命。射流水增压器中也有类似的技术改进:统一的密封筒代替了原来的6个密封件,起到了更好的液压密封作用,这一技术改进使得密封件更换时无需打开高压的液压系统了。

水射流增压器的核心部件喷嘴密封头也可以快速、简捷的拆卸和更换(图3)。这一系统不仅仅有低压阀,也有高压阀,因此整个系统可以在5~10min的时间内完成更换。申请了专利技术保护的柱塞杆快换接头也明显的提高了设备的维护保养性能(图4)。更换陶瓷材料的柱塞杆时需要使用生产厂家自己研发设计的专用工具,陶瓷柱塞杆是由一个可以伸缩运动的定位销与液压柱塞连接成一体的,只需简单的把专用工具旋转一下就可以使这一定位销退回,将陶瓷柱塞杆取出来。在这一过程中,同样也无需拆开液压系统,受过培训的设备操作者可以在20min内完成所有密封件的更换任务。

图4 申请了专利保护的柱塞快换接头也在快捷的系统维护保养中发挥了重要作用

成功的产品开发降低用户生产成本

KMT公司在产品生产过程中不断的对现有产品进行技术改进和开发,像Streamline Pro-2系列的高压泵这一成功的产品一样,KMT公司在其他许多产品中,例如密封组件、高压缸、高压计数器等产品中也实现了新的技术进步,为用户降低了生产成本。例如,易磨损零件所节约的使用运行费用就可达整个生产成本20%左右。KMT公司设计生产的620MPa高压水射流切割机更加易于维护保养,用户也更加满意。而高压水射流切割设备在切割特殊厚度的钣材或高硬度的材料时,在获得整洁的割缝方面有着非常重要的意义和作用。当用户需要生产能力较强且生产场地面积有限时,选择620MPa的高压水射流切割机将是最佳的选择。

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