水刀是什么及水刀工作原理

水刀，即以水為刀，本名高壓水射流切割技術(shù)，用于航空航天軍事工業(yè)。以其冷切割不會(huì)改變材料的性質(zhì)而備受青睞。后經(jīng)不斷改進(jìn)，在高壓水中混入石榴砂，提高了水刀的切割速度和切割厚度。現(xiàn)在水刀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陶瓷、石材、玻璃、金屬、復(fù)合材料等行業(yè)。

水刀的特點(diǎn)

“水刀”切割的特點(diǎn)：

切割材料不受限制（金屬：不銹鋼、金剛石、硬質(zhì)合金等、玻璃、復(fù)合材料等），“水刀”切割是目前適用較強(qiáng)的切割工藝方法；

切割時(shí)不產(chǎn)生熱量，切縫處不會(huì)引起弧痕，無熱效應(yīng)，不需要再次加工并且易于再加工；

可進(jìn)行任意曲線的切割加工和打孔，不需要模具，靈活方便

水射流切割法的工藝特點(diǎn)

水射流切割是水射流或磨料水混合物在壓力達(dá)400MPa下，以速度達(dá)100m/s從直徑0.1mm~0.2mm的噴嘴中射出進(jìn)行的切割。在磨料水切割時(shí)，射流從噴嘴通過小直徑（約1mm）硬質(zhì)合金噴管噴出，并借助于在噴管入口噴射，從料斗中吸入磨料粉。水射流的動(dòng)能將傳給磨料顆粒，從而從被切割毛坯上去除微屑。這時(shí)，實(shí)際上在毛坯上完全沒有熱和力的作用，故切口表面不變形，且刺及材料的組織畸變。

當(dāng)切割功率達(dá)30kW以上時(shí)，工作頭可用手或機(jī)器人的夾持裝置自由握住。機(jī)器人的微處理器數(shù)控裝置可在空間任意角度下實(shí)現(xiàn)切割。

水射流裝置可切割板料、直角、打小孔、開窄槽和完成位于很近的型面（其中包括非導(dǎo)熱材料）。

水刀激光切割技術(shù)

水刀引導(dǎo)式激光器是激光器技術(shù)和水流技術(shù)的混合技術(shù)。在這個(gè)的激光切割工藝中，一個(gè)纖幼線狀水刀被用作光波導(dǎo)，以使高功率激光射在工件上。與傳統(tǒng)激光切割工藝相比，這種方法的主要優(yōu)勢在于：（1）平行的側(cè)壁；（2）工件的低熱量輸入，歸功于工件在激光脈沖之間的冷卻恰好發(fā)生在它之前被加熱的位置；（3）熔融金屬及時(shí)排出，歸功于水刀的高動(dòng)量。相比與鋸切，這種技術(shù)切割金屬可以達(dá)到刺效果，施加在工件上的機(jī)械壓力也小得多。

水刀引導(dǎo)激光切割系統(tǒng)，其中使用的水刀是5至50兆帕的純?nèi)ルx子水和過濾水。噴嘴是由藍(lán)寶石或鉆石制成，以確保能夠產(chǎn)生長而穩(wěn)定的水刀。激光束，通過光纖由激光器傳出，被校準(zhǔn)，經(jīng)過擴(kuò)束器，然后集中穿過一個(gè)石英窗口，進(jìn)入噴嘴。耦合單元和平常的光纖耦合單元類似，只除了噴嘴里的光亮度分布是平頂?shù)?，而且沒有高斯分布。當(dāng)激光進(jìn)入水刀中，光在空氣和水的接口處發(fā)生完全內(nèi)反。