水刀切割的优缺点

水刀，即以水为刀，本名高压水射流切割技术，这项技术最早起源于美国。用于航空航天军事工业。以其冷切割不会改变材料的物理化学性质而备受青睐。后经技术不断改进，在高压水中混入石榴砂、金刚砂等磨料辅助切割，极大的提高了水刀的切割速度和切割厚度。现在水刀已经广泛应用于陶瓷、石材、玻璃、金属、复合材料等众多行业。目前在中国，水刀的最大压力已经做到了420MPa。一些技术先进的公司已经完善了3轴、4轴水刀，5轴水刀也趋向成熟。

1、瓷砖内含有氡，氡是一种具有放射性的天然物质有辐射。

2、水刀切割具有易扩散，溶于水，且极易溶于脂肪的特点。

3、如果人体长期吸入大量的氡，它还会影响人的神经系统，使人精神不振，昏昏欲睡。

4、瓷砖含有放射性物质所以算污染。

以其冷切割不会改变材料的物理化学性质而备受青睐，后经技术不断改进,在高压水中混入石榴砂,极大的提高了水刀的切割速度和切割厚度。

现在水刀已经广泛应用于陶瓷、石材、玻璃、金属、复合材料等众多行业。

用水刀切割，压力越高，切割的工艺性就越好，切割速度越快。最大的钢板切割厚度为100mm-200mm，此时的切割速度约为5mm-15mm/min；最大的石材切割厚度为80mm，此时的切割速度为20-50mm/min。其切割的速度与切割厚度、被切割材料、粗糙度和磨料的选择有关；切割的粗糙度也与被切割材料、切割速度及磨料的选择有关。

显而易见，超高压水切割有许多优点，但也从技术角度提出更高的要求，如材料的耐磨性、超高压的密封问题、超高压的安全问题、超高压的可靠性等都是同业关注的焦点。

水切割的用途主要有三个：

一是切割可燃性材料，如钢板、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡胶等，以往的热切割也可以加工这些材料，但容易产生燃烧区和毛刺，但水切割加工不会产生燃烧区和毛刺，被切割材料的物理、机械性能不发生改变，这是水切割的一大优点；

二是切割非可燃性材料，如大理石、磁砖、玻璃、水泥制品等材料，这是热切割无法加工的材料；

三是切割易燃易爆材料，如弹药和易燃易爆环境内的切割，这是其它加工方法无法取代的。

一套数控水刀切割机（简称“水刀）由三大部分构成：超高压水射流发生器（高压泵）、数控加工平台、喷射切割头。

1. 超高压水射流发生器（高压泵）

作为水刀的动力源，常见的是液压马达驱动增压器产生超高压水射流的技术方案。将普通自来水的压力提升到几十到几百MPa（1MPa约等于10bar），通过束流喷嘴射出，具有极高的动能。

2. 数控加工平台

数控水刀主要以切割平面板材为主。切割平台选用滚动直线导轨和滚珠丝杠作为传动，在数控程序和控制电机的精密控制下精确进行X轴和Y轴单独运动或两轴联动，带动切割头实现直线和任意曲线切割。

3. 喷射切割头

高压泵只有通过束流喷嘴才能实现切割功能。喷嘴孔径大小，决定了压力高低和流量大小。同时，喷嘴还具有聚能作用。喷射切割头有两种基本形式：一种是完成纯水切割的，一种是完成含磨料切割的。含磨料切割的切割头，是在纯水切割头的基础上，加上磨料混合腔和硬质喷管构成的。

应用范围

水刀的应用范围很广泛，从金属材料到非金属材料，从天然材料到人工材料，从食品到生活用品，基本上都能切割，有”万能切割机“之誉。主要应用领域有：

1、陶瓷、石材等建筑材料加工

2、玻璃制品加工，如家电产品中玻璃部件切割、建筑装潢、工艺玻璃

3、机械行业的金属板材切割下料

4、广告行业的标牌、艺术图案切割

切割优势

1．通用性强，几乎所有材料都能切割。

2．水刀是冷态切割，切割时不产生热效应、不变形、无挂渣、无烧蚀，不会改变材料的物理化学性质。

3．割缝小，加上冷却切割的特性，可以提高材料利用率。

4．切割介质只有水和天然磨料，切割过程中不产生其它物质，是清洁环保的切割工艺。

5.切割后，切割面整齐平滑，不会在切割过程中使被切割物体有任何损伤，可以起到许多切割工具无法实现的切割作业。

高压水冲击侵蚀的水刀切割，对切割纤细的位置就容易出现声裂。水刀的压力如果越大的话，所造成的冲击力也是越大的，从而使得被切割的物体所受到的冲击也就越大，从而裂开的几率也随之增大，因此要合理把握水刀的压力。

加砂水刀对陶瓷、石材具有很好的切割效果，在陶瓷石材行业的主要加工机械应用十分广泛。其显著特点是包揽陶瓷石材的全部曲线切割。并且包括些大型复杂繁琐的切割的适用范围，其案例包括：大型陶艺壁画、大堂地面拼花、陶艺屏风、橱卫异形台面、石艺家具等。

应用在客厅，复古中带有时尚，简洁大方而不失细节，凝聚空间又能增加艺术情调。

正因水刀切割工艺稳定性高，切割出来的岩板切口平整，在直线或者曲线的轴承切割的陶瓷中能增加了板块光滑的效果，增加轴承高压离心转动速度快，在特别精致的手工雕刻中也能准时的完成，任意的切割图案。

在专业陶瓷技术工艺的修改处理中，增加了玻璃成品的手工制作美观的效果，对于在图层手工加热环节能避免了陶瓷岩板中发生缝隙流通大的情况，有效的改善了在环保切割工艺锋利效果。

比如在房间建筑上，水刀艺术墙体应用在背景墙，配以水刀雕刻的图案，现代简约轻奢自由变换，可写意可写实，既可减少声光反射，又可增强艺术内涵，给人以思考感悟，尽显小资情调。

水刀加工的技术中能超过了在容易的造型切割稳定高的趋势，成为了在各行的建筑或者在产品的工艺雕刻精细高的功能，保护了在容易操作的过程中效率高的过程。

水刀机械保持任意切割材料动态稳定，根据了在各种角度的工艺加工中，保护了在各种复合的材料在制造的过程中减少了发生变形的现象，提高了在效率高的工艺中切割稳定和高压流通效率高的技术功能。

1、水切割与激光切割比较：

激光切割设备的投资较大，大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本投入很大。水切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，操作维修方便。

2、水切割与等离子切割比较

等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容易再进行二次加工。水切割属于冷态切割,无热变形,切割面质量好,基本不用再进行二次加工，如需要也很容易进行二次加工。

3、水切割与线切割比较：

对金属的加工，线切割有更高的精度，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸可选余地大。

4、水切割与其它切割方法比较

对一些金属零件可采取冲剪工艺方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水切割与该切割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲剪工艺将很难或无法实现，而用水切割方法则较为理想；火焰切割也是金属领域常用的切割工艺，切割的厚度范围非常大，但与水切割相比其热效应明显、切割表面质量和精度较差，另外水切割能很好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材料的切割加工。

在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行业，传统的方法是用金刚石刀具进行切、锯、铣等，切割的厚度范围非常大、速度较快，但对常规厚度的板材，水切割可进行高精度的任意曲线的切割加工，成品率高，降低生产成本，且大大提高加工产品的附加值。

要做到这点，对水、管道、喷口都有比较高的需求。如管道，水刀是用高压工具把水加压后射出来的，必须拥有极高的压力才能把坚硬的切割材料切开，所以管道必须能承受极高的压力，这个压力远远大于700兆帕，因为薄钢板（被切割材料）本身就能承受700兆帕的压力。

其次，水刀用的水完全没有杂质是不对的。因为水压远远大于700兆帕，那么对于管道等密封设备而言，无论密封性能多么好，纯水总会使它们磨损而渗漏。为了解决这个问题，水刀用水就要加入5%的可溶性乳化油，提高密封效果。对于高压泵，也要加入一些油液提高其密封性能。

上面说过了，水刀的喷嘴是用硬质合金、蓝宝石等材料做成的，喷口直径仅0.05毫米，而且孔内壁光滑平整，能承受1700兆帕的压力，所以喷出来的高压水能像刀一样切割材料。有些水还加入了一些长链聚合物，如聚乙烯氧化物，增加水的“黏度”，使喷出的水犹如一条“细线”。