什么是水刀？

一、水刀的定义

所谓水刀，就是将普通的水经过过滤，然后再经增压装置将水增压至380Mpa以上，再通过一特制的能量转换器，也就是宝石喷嘴，可产生一束速度为800～1000m/s（约三倍音速）高速水箭，这就是水刀。这种水刀就可以切割各种较软的材料，如食品、纸板、纸尿裤、食物及各种发泡材料。图案复杂、厚、难切、易碎、怕热之材料及一般传统切割无法达成（如各种复合材料）时最宜使用水刀作为切割加工工具。而针对一些坚硬的材料如金属、玻璃、石材、陶瓷等，可以通过特制的刀头将砂料【石榴石砂】加入到水箭中，使其切割能力大大得到提高。

二、水刀的产生

在大自然中，水的力量，具体表现为水的侵蚀，所谓滴水穿石，几千万年来就有了水对地球表面的冲刷和侵蚀屡见不鲜。对水束的有效利用，一百多年前在采石业已经开始了。

二十世纪三十年代，美国和苏联工程师就已经在矿山用高速射流技术开采岩石、石料和煤炭。高压水切割，在此后不断发展。把水束当作工具用作制造工艺，最先在飞机制造和航天工业。

超高压水射流技术从发展史上看，它是先由苏联人提出而在美国人手上得以相对完善的一门射流技术。超高压水射流切割的第一个专利是由美国ingersoll-rand公司Mccartwey制造公司的员工申报。自1971年以来，该公司采用这种技术研制的设备成功地切割了多种材料。

三、水刀工作原理及应用

为了制造足够的能量进行切割，需要把水加压至300Mpa以上，然后使水穿过0.2mm～0.26mm直径的能量转换器[宝石喷嘴]。水束达到大约800-900m/s的速度，也就是说音速的两倍半。也就是说，切割能量的产生是高压水通过能量转换器后，压力能转换为动能。这种纯高压水束的能量足够把一些软质材料，如塑料、木材、橡胶、泡沫制品切断。这就是所谓"纯水切割"。

为了切割硬质或复合材料，需要在水束里加进细砂（即所谓磨料，我们选用的是60～80目的石榴石砂）。用"带磨料切割"几乎可以切割所有100mm以下的材料（压力要很高，且断面质量差）。

四、水刀的加工精度

其切割工件的精度可达±0.1mm。工件之精度决定于机器之精度、切割工件之大小及厚度。

五、水刀的切割断面质量

根据被切割材料的材质、厚度以及切割时的水的压力、切割速度的不同，切割断面的质量会有差异，参看下所示图。
其一般规则是：材料越硬、水压越低、速度越快，切割断面表面质量越差。