水射流切割
超高压水（通常加磨料）冲蚀出切口
水射流切割用一股细如发丝的水流切开材料，水在极高压力下通过一颗小宝石孔喷出。混入细石榴石砂后，射流可切割钢、钛、石材和玻璃；单用纯水则可切割泡沫、橡胶甚至食物。由于没有任何东西变热，切边保持原有性能，所以水射流是对热敏感材料的首选切割方式。
工作原理
加压。 泵（通常是增压器，一种能倍增压力的活塞泵）把水加压到约 4,000 bar（60,000 psi），有些机器还更高。
形成射流。 水通过一个孔口：一颗蓝宝石、红宝石或金刚石宝石，孔宽零点几毫米。压力转化为速度，最高约 900 m/s。
加入磨料。 高速射流穿过混合腔，从料斗中吸入石榴石砂，就像喷雾瓶吸起液体一样。
瞄准并冲蚀。 一根长而坚硬的混合管（或聚焦管）把混合物整理成约 1 mm 宽的射流。数百万颗磨粒撞击工件，冲蚀出一条穿透它的窄切缝（切口槽）。
接住射流。 工件下方有一个深水箱，使用过的射流减速，并收集用过的砂和碎屑。
沿路径走。 数控系统带着切割头沿轮廓移动。在厚切口的底部，射流会向后弯曲，所以机器在拐角处减速以保持拐角锐利。
关键数据
- 材料
- 几乎任何材料：钢、钛、铝、石材、玻璃、陶瓷、复合材料（磨料）；泡沫、橡胶、纺织品、纸、食品（纯水）
- 典型零件
- 平面轮廓、垫片、石材台面和镶嵌、玻璃面板、航空航天支架
- 零件尺寸
- 工作台可达数米；金属厚度可达约 150 mm
- 精度
- 通常约 ±0.1 mm；厚零件会出现轻微锥度
- 表面质量
- 无光、像喷砂的外观；靠近顶部光滑，靠近底部有淡淡的波纹；没有热影响区
- 适合的批量
- 单件到中等批量
- 模具与设备成本
- 无需模具；机器从几万到几十万美元，外加石榴石和泵的维护
- 速度
- 比激光或等离子慢；厚金属每切一米可能要几分钟
优点与局限
优点
- 无热：不翘曲、不硬化、不烧边
- 几乎可切割任何材料，包括石材、玻璃和复合材料
- 可切厚零件，金属厚度可达约 150 mm
- 一台机器切割多种材料，无需换刀
局限
- 每米切割比热切割方法更慢、成本更高
- 石榴石、泵密封件和孔口都是昂贵的耗材
- 切缝约 1 mm，厚零件有轻微锥度
- 湿且吵；零件必须晾干，水箱要清理淤泥
应用领域
- 航空航天怕热的钛合金和复合材料零件
- 石材和玻璃厨房台面、地板镶嵌、玻璃面板和马赛克
- 机加工车间厚板坯料、原型、硬质合金零件
- 汽车车内地毯、顶棚和密封件（纯水）
- 食品切分蛋糕、巧克力棒和冷冻鱼（纯水）
- 垫片与泡沫橡胶垫片、泡沫包装衬垫
如何识别
- 无光的、像细喷砂的切割面，完全没有热变色。
- 厚切口底部附近有淡淡的弧线，向切割方向的后方弯曲。
- 轻微的锥度：切口通常顶部比底部略宽一点。
- 石材或玻璃上的复杂形状，如地板镶嵌，是任何锯子都做不出的。
对比
观看
Fireball Tool · 面向初学者的水射流切割台基础知识
Waterjet Channel - Daniel Adair · 泵、孔口、混合管和接水箱的讲解
Secrets of Everyday Things · 为什么光靠压力切不开钢
OMAXCorp · 可倾斜以修正锥度的切割头特写
查看实拍照片
- 维基百科：Water jet cutter（水射流切割机） — 概述，附磨料切割头示意图（孔口、石榴石、混合管）
- 维基共享资源图片搜索
记住
- 压力在小小的宝石孔口处变成速度；石榴石砂赋予射流切割能力。
- 没有热，所以能干净地切割石材、玻璃、复合材料和热敏金属。
- 比激光或等离子更慢、更湿，切缝约 1 mm，有轻微锥度。
