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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，用于航空航天軍事工業。以其冷切割不會改變材料的性質而備受青睞。后經不斷改進，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。現在水刀已經廣泛應用于陶瓷、石材、玻璃、金屬、復合材料等行業。

水刀的特點

“水刀”切割的特點：

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

切割時不產生熱量，切縫處不會引起弧痕，無熱效應，不需要再次加工并且易于再加工；

可進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

水射流切割是水射流或磨料水混合物在壓力達400MPa下，以速度達100m/s從直徑0.1mm~0.2mm的噴嘴中射出進行的切割。在磨料水切割時，射流從噴嘴通過小直徑（約1mm）硬質合金噴管噴出，并借助于在噴管入口噴射，從料斗中吸入磨料粉。水射流的動能將傳給磨料顆粒，從而從被切割毛坯上去除微屑。這時，實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。

當切割功率達30kW以上時，工作頭可用手或機器人的夾持裝置自由握住。機器人的微處理器數控裝置可在空間任意角度下實現切割。

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（其中包括非導熱材料）。

水刀激光切割技術

水刀引導式激光器是激光器技術和水流技術的混合技術。在這個的激光切割工藝中，一個纖幼線狀水刀被用作光波導，以使高功率激光射在工件上。與傳統激光切割工藝相比，這種方法的主要優勢在于：（1）平行的側壁；（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生在它之前被加熱的位置；（3）熔融金屬及時排出，歸功于水刀的高動量。相比與鋸切，這種技術切割金屬可以達到刺效果，施加在工件上的機械壓力也小得多。

水刀引導激光切割系統，其中使用的水刀是5至50兆帕的純去離子水和過濾水。噴嘴是由藍寶石或鉆石制成，以確保能夠產生長而穩定的水刀。激光束，通過光纖由激光器傳出，被校準，經過擴束器，然后集中穿過一個石英窗口，進入噴嘴。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的，而且沒有高斯分布。當激光進入水刀中，光在空氣和水的接口處發生完全內反。