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高壓水射流技術(shù)的發(fā)展可大致分為四個(gè)不同的階段：第一階段是20世紀(jì)60年代，處于以低壓水射流采礦為主的初期階段，這一階段為高壓水射流技術(shù)未來發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)；第二階段為20世紀(jì)70年代，主要針對(duì)采煤機(jī)、清洗機(jī)進(jìn)行了大量的水射流工業(yè)試驗(yàn)，該階段主要研究方向是提高高壓設(shè)備的壓力和可靠性，同時(shí)研究了多種形式的射流;第三階段是20世紀(jì)80年代至90年代的高壓水射流技術(shù)迅速發(fā)展的階段，該階段水射流向著超高壓、大型化、成套化、專用化方向發(fā)展，并且新型水射流形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、產(chǎn)品化，憑借其清洗、除銹、切割應(yīng)用的高效性、安全性等優(yōu)勢，高壓水射流的應(yīng)用迅速拓展至各個(gè)工業(yè)部門;第四階段是20世紀(jì)90年代至今，在這個(gè)階段高壓水射流技術(shù)開始專注于一些高難度研究，諸如智能多維水切割、深水水下切割、干冰切割等難題。目前高壓水射流技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門獨(dú)立的綜合性的新學(xué)科。

高壓水射流的工作原理和應(yīng)用

高壓水射流是水流經(jīng)過小口徑的噴嘴射出形成的不同形狀的高速水流束，射流的流速取決于噴嘴出口截面前后的壓力差。通常，壓力柱塞泵在蓄水池進(jìn)行吸水，對(duì)水分進(jìn)行加壓后輸送到高壓管線，使其以較高的速度經(jīng)過噴嘴，通常情況下噴嘴的孔徑比高壓管線的內(nèi)徑要小很多，因此水流在經(jīng)過噴嘴后會(huì)以更高的速度噴出，經(jīng)過噴嘴孔加速后凝聚形成的水束就稱之為射流。

經(jīng)過噴嘴/噴槍高速射出的射流打擊在物件表面上稱之為射流作業(yè)。高速的射流本身具有較高的剛性，當(dāng)其沖擊到物體表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極高的沖擊動(dòng)壓，并形成渦流，當(dāng)產(chǎn)生的瞬時(shí)沖擊應(yīng)力大于塑性材料本身的最大拉應(yīng)力時(shí)，即材料中某一點(diǎn)的法向拉應(yīng)力超過其臨界值，該點(diǎn)會(huì)發(fā)生斷裂，材料表面會(huì)產(chǎn)生裂紋，隨著高壓水流束的持續(xù)作用，裂紋不斷擴(kuò)散，從而破壞和移除高壓水射流沖擊的材料，可達(dá)到金屬材料表面清洗或切割的目的。

根據(jù)水射流的工作原理，高壓水射流在工業(yè)中的主要應(yīng)用有三個(gè)：清洗、切割和破碎。高速水流經(jīng)過噴嘴后通常的形狀是圓柱形射流。圓柱形的射流攜帶的射流能量最為集中和有效，但它打擊在物體表面上的接觸面積也是最小的，清洗效率較低。通常在進(jìn)行大面積的清洗作業(yè)時(shí)，可以通過改變噴嘴/槍頭的形狀來改變射流的形狀，例如采用扇形射流，其特點(diǎn)是射流會(huì)以一條線形沖擊在物件表面，隨著噴嘴的移動(dòng)，會(huì)形成一個(gè)較大的清洗帶，清洗效率會(huì)大大提高。