水射流技术在微加工中的前景

创建轴承磨料砂砾的高压水流已被证明是一种非常有效的切割金属，塑料，玻璃和许多其他材料。Waterjet加工是此过程的常见名称。通过多轴流控制和其他附件到位，可以将3D形式切割到匹配或超过其他金属去除过程的精度和精度水平。然而，在许多情况下，水射流加工具有额外的益处。

它可能会削减得更快。它没有留下热影响区域。工件材料不需要导电或不反射。转换时间可以是最小的，因为只有新零件程序必须下载到CNC。

高度灵活和能力，水射流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转机至关重要的情况下。吸引了相当大的关注的一个区域正在将水射精施加到“微”范围内的部件的生产，即小于300微米的零件或部件特征。研发努力目前专注于在150至200微米的范围内进行水射流。

Peter Liu博士是Omax Corporation (Kent, Washington)的高级科学家，深入探索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 Phase II grant 1058278)以及Omax自己的研发资金的支持。

正如本文所展示的样品零件画廊所显示的那样，水射流已经能够在生产小型零件和特性方面取得显著的成功。为了推动水射流技术在微加工领域发挥更大的作用，刘博士说，研究工作必须克服三个关键领域的障碍。

一种是生产喷嘴孔100微米或更小的直径的实用方法。他说，目前的方法不能产生这个小的洞，这是足够的圆度或直线度。喷嘴材料的耐磨性也是一个问题。

同样，流体输送系统的组成部分——混合管，水和磨料颗粒在其中相遇形成泥浆，必须设计成在高度小型化的规模下有效工作。缩小电流设计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、毛细管作用、超音速和文丘里效应，以寻求可能带来突破的见解。

对于Waterjet MicroMachining，磨料颗粒的尺寸必须比例地减小。因此，第三次挑战是在比目前可行的数量级以比目前更精细地饲料磨料颗粒的方法。由于超细颗粒的行为不完全理解（特别是在重力进给的区域），因此实现了一致和可预测的切割质量的恒定流速已经难以捉摸。

尽管面临这些挑战，刘博士认为他在微水射流加工技术的发展方面取得了相当大的进步。他预计该技术将成为具有竞争优势的可行工艺，在目标微范围内的微加工应用。他预计这一成就需要两到四年的时间框架。

与此同时，制造商必须密切关注Waterjet并创造性地思考
关于它提供的机会，以制造极小的零件到高精度。