在削減成本的努力中懈糯，工程師和制造部門始終需要尋找新的優(yōu)勢扇牢。水刀技術(shù)向您提供了多種獨一無二的功能和優(yōu)點渴甜。深入了解水刀技術(shù)企舌，將使您有機會利用這些節(jié)省成本的切割設(shè)備执执。 　　

　　除低成本切割外，水刀還被認為是世界上功能最多樣晌姚、增長速度最快的加工技術(shù)粤剧。水刀在全球范圍內(nèi)廣泛用于高產(chǎn)量應(yīng)用。它與其它技術(shù)（銑床挥唠、雷射抵恋、EDM、等離子和刨床）相輔相成宝磨。水刀切割不使用有毒氣體或液體弧关，不會產(chǎn)生有毒的物質(zhì)或蒸汽。水刀切割表面不留任何HAZ或機械變形唤锉。它是一種真正的多功能世囊、高效率冷切割技術(shù)。

　　水刀已經(jīng)證明自己可以完成其它技術(shù)無法處理的工作窿祥。從在石材株憾、玻璃和金屬上切割極薄的細節(jié)，在鈦合金上快速鉆孔晒衩，切割食品嗤瞎、直至對飲料和溶液進行殺菌消毒，水刀已經(jīng)證明了它獨一無二的價值囚缝。

　　水刀的歷史　　

　　Norman Franz 博士一直被公認為水刀之父糠歧。他是研究超高壓（UHP）水刀切割工具的第一人抄瀑。超高壓的定義是高于 30000 psi。Franz 博士是一名林業(yè)工程師涉炒，他想尋找一種把大樹干切割成木材的新方法虑佳。1950 年，F(xiàn)ranz 第一次把很重的重物放到水柱上殃玻，迫使水通過一個很小的噴嘴。他獲得了短暫的高壓射流（多次超過了現(xiàn)在使用的壓力）伊肿，并能夠切割木頭和其它材料肆鸿。他后來的研究涉及更為連續(xù)的水流，但他發(fā)現(xiàn)獲得連續(xù)高壓非常困難炒耀。同時瞳聊，零件的壽命也以分鐘計算，而不是今天的數(shù)周或數(shù)月名密。Franz 博士從沒制造出一種量產(chǎn)的木材切割器藏估。而今天木材切割卻是超高壓技術(shù)最不重要的應(yīng)用之一。但 Franz 博士證明了高速會聚水流具有極大的切割能量－這種能量的應(yīng)用遠遠超出了 Franz 博士的夢想失驶⊥辆樱　　

　　1979 年，Mohamed Hashish 博士在福祿研究室工作嬉探，開始研究增加水刀切割能量的方法擦耀，以便切割金屬和其它硬質(zhì)材料。Hashish 博士被公認為加砂水刀之父涩堤，他發(fā)明了在普通水刀中添加砂料的方法眷蜓。他使用石榴石（砂紙上常用的一種材料）作為砂料。憑借這種方法胎围，水刀（含有砂料）能夠切割幾乎任何材料吁系。1980 年，加砂水刀第一次被用于切割金屬白魂、玻璃和混凝土汽纤。1983 年，世界上第一套商業(yè)化的加砂水刀切割系統(tǒng)問世碧聪，被用于切割汽車玻璃冒版。該技術(shù)的第一批用戶是航空航天工業(yè)，他們發(fā)現(xiàn)水刀是切割軍用飛機所用的不銹鋼伐页、鈦和高強度輕型合成材料以及碳纖維復(fù)合材料的理想工具（現(xiàn)在已用于民用飛機）侈敏。從那以后，加砂水刀被許多其它工業(yè)采納养砾，例如加工廠嫩视、石料夏岩、瓷磚、玻璃豪荧、噴氣發(fā)動機矩粒、建筑、核工業(yè)筑陡、船廠等等歧蛾。

　　水刀分類：水刀分為純水水刀和加砂水刀。二者均有經(jīng)驗證的獨特性能辱矮『人　　

　　純水水刀

　　純水水刀是最早的水切割方法。第一次商業(yè)應(yīng)用始于二十世紀七十年代中期愿瘫，用于切割瓦楞紙板年堆。純水水刀最大的應(yīng)用是切割拋棄式尿布、棉紙和汽車內(nèi)飾件盏浇。對于棉紙和拋棄式尿布变丧，與其它技術(shù)相比，水刀技術(shù)在材料上留下的水分最少绢掰。在某些尿布或棉紙工廠中痒蓬，意外停機時間對其他切割技術(shù)而言非常普遍，代價超過每小時20000美元曼月。而水刀則為這種應(yīng)用提供全年不斷的連續(xù)運行－維護操作可被納入生產(chǎn)過程中谊却。　　

　　純水水刀的特點

　　非常細的水流（常見直徑范圍：0.004至0.010英寸）非常詳細的幾何形狀哑芹，非常少的材料炎辨，切割損失切割時不產(chǎn)生熱量，切割厚度可以很大　　也可切得很薄聪姿，切割速度快碴萧，能夠切割軟、輕質(zhì)材料（例如厚達 24"的纖維玻璃絕緣材料）末购，極小的切削力勤消，夾具簡單，每天 24 小時的連續(xù)運行壕俱≡刺牵　　

　　純水水刀切割刀頭　　

　　如前文所述，基本水刀流程包括水從幫浦流出障浅、通過管道并從切割刀頭輸出师晨。　　

　　在水刀切割中，材料去除過程可稱為超音速侵蝕技術(shù)研神。除下材料微粒的不是壓力惩凉，而是水流的速度。壓力和速度是兩種截然不同的能量形式纫益。但幫浦的水壓是如何轉(zhuǎn)換成另外一種能量形式（即水速）的呢恒襟？答案是一塊小巧的寶石。在管子的末端裝有一塊寶石揍忍。寶石中有一個很小的孔弯疾。高壓水穿過這個細小的開口流出，從而把壓力轉(zhuǎn)化為速度够颠。在大約 40000 psi 時熙侍，流出噴嘴的水流以 2 馬赫的速度運動。在 60000 psi 下履磨，其速度超過 3 馬赫∏斐荆　　

　　對于普通切割剃诅，純水水刀噴嘴的直徑范圍為 0.004 到 0.010英寸。用牽引車來回移動噴嘴以沖刷混凝土時驶忌，常用的是單個大號噴嘴矛辕，最大直徑 1/10 英寸。三種常用的噴嘴材料（藍寶石付魔、紅寶石聊品、鉆石）各有其獨特屬性。藍寶石是現(xiàn)在最常用的噴嘴材料几苍。它是人造單晶寶石翻屈。它的水流品質(zhì)相當好；在好的水質(zhì)條件下大約有50到100小時的切割壽命妻坝。在加砂水刀應(yīng)用中奋肄，藍寶石的壽命是純水水刀應(yīng)用的 1/2。通常情況下折扮，藍寶石的價格在 15 到 30 美元/塊之間逃口。　　

　　紅寶石也可用于加砂水刀應(yīng)用竭豺。其水流特性非常適合加砂水刀编苛，但并不太適合純水水刀切割。其成本與藍寶石大致相同裤魔。鉆石的使用壽命長得多 （800 到 2000 小時）娜摇，但價格卻要高10到20倍。鉆石在需要每天 24 小時連續(xù)運行的情況下非常有用戚吕。與其它類型的噴嘴不同渠跷，有時可以對鉆石進行超聲波清洗袄洁，并重復(fù)使用。

　　加砂水刀

　　加砂水刀與純水水刀只有幾點不同收罢。在純水水刀中晤泌，由超音速水流侵蝕材料。在加砂水刀中耕姊，由水射流加速砂料顆粒桶唐，然后由這些顆粒（而非水）侵蝕材料。加砂水刀的能力比純水水刀強大成百上千倍茉兰。純水水刀和加砂水刀都有其用武之地尤泽。純水水刀可切割軟質(zhì)材料，而加砂水刀則切割硬質(zhì)材料规脸，如鋼材坯约、石材、復(fù)合材料和陶瓷莫鸭。使用標準參數(shù)的加砂水刀能夠切割硬度等于（甚至稍稍超過）氧化鋁陶瓷（常常稱作礬土闹丐，AD 99.9）的材料。我們將在下面介紹加砂水刀的特點被因，以及加砂水刀切割刀頭的工作方式卿拴。　　

　　加砂水刀的特點

　　極為通用的技術(shù)　　無HAZ 　　無機械應(yīng)力　　易于編程　　水流細（直徑 0.020 到 0.050 英寸）　　可切割非常復(fù)雜的幾何形狀　　薄材料切割　　10 英寸厚度切割　　堆積切割　　材料切割損失非常少　　夾具簡單　　切割力欣嬗搿（切割時低于 1 磅）　　對幾乎所有加砂水刀作業(yè)都只需設(shè)置一次　　可方便地從單切割刀頭切換到多切割刀頭　　可快捷地從純水水刀切換為加砂水刀　　減少了輔助操作　　毛刺很少或無毛刺　　

　　加砂水刀切割刀頭

　　每臺加砂水刀都包括純水水刀堕花。生成純水射流后加入砂料。然后砂料顆粒沿刀管被加速枚从，就像步槍子彈那樣稳荒。加砂水刀切割所用的砂料是經(jīng)專門篩選、大小一致的硬砂泊铸。最常用的砂料是石榴石乓收。石榴石質(zhì)硬、強度高并且便宜者侄。像五金店中的粉紅色砂紙一樣愧棋，不同的大小用于不同的工作：20 Mesh－產(chǎn)生平滑的表面　　80 Mesh－最常用，一般性用途　　50 Mesh－切割速度比 80 Mesh快一點亮哑，但表面稍稍粗糙一些　　刀管就像步槍槍管那樣加速砂料顆粒罗和。類似噴嘴，刀管有許多不同的尺寸和使用壽命核狰。刀管大約長 3 英寸, 直徑 1/4 英寸功哮；內(nèi)徑范圍從 0.020 到 0.060 英寸，最常用的是 0.040 英寸≡荩　　盡管加砂水刀設(shè)備常常被視為操作簡單的可靠設(shè)備兼犯，刀管需要得到操作員的關(guān)注。水刀技術(shù)的主要進展就是發(fā)明了壽命很長的刀管集漾。不幸的是切黔，長壽命刀管比以前的碳化鎢管脆弱得多。如果切割刀頭碰到了夾具具篇、重物或目標材料纬霞，刀管有可能破裂。破裂的管子無法修復(fù)驱显。目前诗芜，最先進的系統(tǒng)配有防碰撞探測裝置，以保護刀管埃疫。 　　刀管與目標材料的間距通常為 0.010 到 0.200 英寸伏恐。間距較大時（大于 0.080 英寸）會導(dǎo)致零件切割邊緣出現(xiàn)霧化。很多水刀系統(tǒng)利用水下切割或其它技術(shù)來降低或消除這種霧化栓霜∑晖澹　　加砂水刀切割中的耗材是水、砂料叙淌、噴嘴（通常是紅寶石）以及刀管。砂料和刀管是加砂水刀所獨有的材料持沛。其它耗材也可用于純水水刀摆咽。

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