什么是喷水和切水方法？

水切割, 水刀，又称高压水射流切割机，是一种高压水射流切割技术，它利用高压水射流进行切割。在计算机控制下，可以对工件进行任意切割，且对加工材料的质量影响较小。由于其操作简便、成品率高，水刀切割正逐渐成为工业切割技术的主流方法。.

历史发展

早期水切由于水压很小，且不添加磨料，只能用于切割纸张等柔软、低强度的材料，这意味着其应用范围非常狭窄。.

后来，随着技术的发展，高压水泵可以用于切割更多种类的材料。早期的水切割完全依靠水压来切割材料，但只能切割强度低于水压的材料，因此应用范围仍然有限。.

诺曼·弗朗茨博士一直被誉为水刀之父。他是第一个研究超高压（UHP）水刀切割工具的人。超高压的定义是超过30000磅/平方英寸（psi）。弗朗茨博士是一位林业工程师，他想找到一种新的方法来切割粗大的树干。1950年，弗朗茨首次在水柱上放置重物，迫使水流通过一个微小的喷嘴。他获得了一股短时高压射流（压力是现在的数倍），并能够切割木材和其他材料。他后来的研究涉及更连续的流动，但他发现很难获得持续的高压。与此同时，如今零件的寿命是以分钟计算的，而不是以周或月计算的。.

1979年，穆罕默德·哈希什博士在弗罗的研究实验室开始研究如何提高水刀的切割能量，以便切割金属和其他硬质材料。哈希什博士被誉为砂水刀之父。他发明了在普通水刀中添加沙子的方法。他使用石榴石（一种常用于砂纸的材料）代替沙子。采用这种方法，含有沙子的水刀几乎可以切割任何材料。1980年，水刀首次被用于切割金属、玻璃和混凝土。.

水射流切割的工作原理

水切割射流由加压泵提供动力，经高压混合管产生60,000 PSI的压力，然后从切割喷嘴喷射而出。在设计过程中，即使是微小的泄漏也可能对部件造成永久性损坏。因此，制造商和工程师会谨慎处理高压材料的加工，并采用特殊技术来组合此类设备。用户只需掌握基本的操作知识即可。.

该切割机于1982年应用于工业领域，其前身是1970年问世的切割机。它主要应用于汽车、航空航天和玻璃等行业，切割精度也因此不断提高。该切割机的磨料压力可达55,000 PSI，通过一个小型喷嘴以762米/秒的速度喷射，这一速度是音速的2.5倍。.

将石榴砂混入高速水射流中，进行混合。 混合管 然后以305米/秒的速度直接从砂管喷射到待处理物料上。这个切割过程实际上是一个研磨和切割相结合的过程。整个过程、动力和运动都由水产生。.

增压泵再次对水进行加压，以达到所需的压力。值得注意的是，磨料不能直接添加到水或高压水管中，否则会迅速磨损管路。因此，磨料只能添加到喷嘴位置，与水混合。同时，添加位置不能离出口太近，因为磨料需要一定的速度才能加速流动，只有达到一定的流量，磨料才能发挥切割作用。为了避免磨料与水混合，水切割喷嘴采用碳化钨陶瓷复合材料等高硬度、高强度材料制成。.

水射流切割的优势

那么，与传统切割方法相比，水切割有哪些优势？

切割范围很广，几乎可以切割所有材料，例如金属、大理石、玻璃等等。.

切割质量好。水切割可形成光滑的切口，不会产生粗糙、毛刺的边缘。.

无需热加工。水切割由于使用水和磨料进行切割，因此在加工过程中不会产生热量（或只产生极少的热量），这种特性非常适合对热敏感的材料，例如：钛。.

环保型水切割采用水和砂混合切割方式。这种砂在加工过程中不会产生有毒气体，可以直接排放，更加环保。.

水切割不需要更换切割单元，单个喷嘴即可加工不同类型的材料和形状，从而节省成本和时间。.

水射流切割的缺点

水切割设备的成本仅次于激光切割，且能耗高、维护成本高，切割速度慢。由于所有磨料均为一次性使用，最终都会排放到自然环境中，由此造成的环境污染也十分严重。.

水射流切割结果

切割厚度

水切层的厚度可以非常厚，0.8-100毫米，甚至更厚的材料。.

切割速度

水切割速度相对于线切割和激光切割来说是最慢的，完全不适合大规模生产。.

切割精度

水切割不会产生热变形，精度可达±0.1mm。如果使用动态水切割机，切割精度可以进一步提高，达到±0.02mm，并消除切割斜率。.

缝隙宽度

水切缝比刀管直径大约 10%，通常为 0.8-1.2 毫米。随着砂磨管直径的增大，切口也随之增大。.

切削面质量

水切割不会改变切割缝周围材料的纹理。而热切割方法，例如激光切割，则会改变切割区域周围的纹理。.