水射流切割的原理与特点
1、水射流加工技术起源
“水滴石穿”体现了在人们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力，然而，作为一项独立而完整的加工技术，高压水射流(wj)、磨料水射流(awj)的产生却是最近三十年的事，利用高压水为人们的生产服务始于十九世纪七十年代左右，用来开采金矿，剥落树皮，直到二战期间，飞机运行中“雨蚀”使雷达舱破坏这一现象启发了人们思维。直到本世纪五十年代，高压水射流切割的可能性才源于苏联，但第一项切割技术专利却在美国产生，即1968年由美国密苏里大学林学教授诺曼·弗兰兹博士获得。在最近十多年里，水射流(wj、awj) 切割技术和设备有了长足进步，其应用遍及工业生产和人们生活各个方面。许多大学、公司和工厂竞相研究开发，新思维、新理论、新技术不断涌现，形成了一种你追我赶的势头。目前已有3000多套水射流切割设备在数十个国家几十个行业应用，尤其是在航空航天、舰船、军工、核能等高、尖、难技术上更显优势。已可切割500余种材料，其设备年增长率超过20％。
2. 高压水射流加工系统构成与增压原理
高压基本原理归之为：运用液体增压原理，通过特定的装置（增压口或高压泵）, 将动力源(电动机) 的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴(又一换能装置) ，再将压力能转变成动能，从而形成高速射流(wj)。因而又常叫高速水射流。
高压水射流系统见图1，主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统及水循环处理系统等构成。油压系统低压油(10～30mpa) 推动大活塞往复来回移动，其方向由换向阀自动控制。供水系统先对水进行净化处理，并加入防锈添加剂等，然后由供水泵打出低压水从单向阀进入高压缸。增压恒压系统包括增压器和蓄能器两
部分，增压器获得高压原理如图2所示，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论上：a 大·p 油=a小·p 水, p出水=a大/a小·p 油, 增压比即大活塞与小活塞面积之比，通常为10：1～25：1，由此，增压器输出高压水压力可达100mpa~750mpa。由于水在400mpa 时其压缩率达12％，因而活塞杆在走过其整个行程八分之一后才会有高压水输出。活塞到达行程终端时，换向阀自动使油路改变方向(图中虚线箭头所示) ，进而推动大活塞反向行进，此时高压水在另端输出。如果将此高压水直接送到喷嘴，那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的(图3中虚线) ，而且这对管路系统产生周期性振荡，为获得稳定的高压水射流，常在增压器和喷嘴回路之间设置一蓄能(恒压) 器，消除水压脉动，达到恒压之目的，常能控制脉动量在5％之内。
3、切除与切断机理
高速射流本身具有较高的刚性，在与靶物碰撞时，产生极高的冲击动压(p=ρvc)和涡流的形成，从微观上看相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值) ，因而高压水射流表面上虽为圆柱模型，而内部实际上存在刚性高和刚性低的部分，刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间也减少，增大了冲击强度，宏观上看起快速楔劈作用，而低刚度部分相对于高刚度部分形成了柔性空间，起吸屑、排屑作用，这两者的结合正好象使得其切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工。
高速破坏材料的过程是一个动态断裂过程，对脆性材料(如岩石) 等主要是以裂纹破坏及扩散为主；而对塑性材料符合最大的拉应力瞬时断裂准则，即一旦材料中某点的法向拉应力达到或超过某一临界值σy时，该点即发生断裂。根据弹塑性力学，动态断裂强度与静态断裂强度相比要高出一个数量级左右，主要是因为动态应力作用时间短，材料中裂纹来不及发展，因而这个动态断裂不仅与应力有关，还与拉伸应力的作用时间相关。
4. 高压水射流(wj、awj) 切割应用范围
高压水射流切割是利用具有很高动能的高速射流进行的(有时又称为高速水射流加工) 与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料（frm 、frp 等）、锻烧陶瓷、高速钢（hrc30以下）、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢（hrc
5. 高压水射流(wj、awj) 切割与激光切割的区别
激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的 。而水射流切割实际应用中水中还要加入些微粉磨料，由于是在低温下完成切割的，特别适合加工易分层、高温易分解的复合材料，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。 超高压水射流技术的基本原理及应用
超高压水射流技术其实并非新近出现，早在1974年，美国的FLOW 公司就首先将其应用于工业切割领域并使其商业化，经过近30年的发展，已日趋成熟。超高压水射流技术因其切割品质好、不受材料及厚度限制、
切割成本低、无污染等诸多优点及特性已被越来越多的用户所接受，超高压水射流技术其实并非新近出现，早在1974年，美国的FLOW 公司就首先将其应用于工业切割领域并使其商业化，经过近30年的发展，已日趋成熟。超 高压水射流技术因其切割品质好、不受材料及厚度限制、切割成本低、无污染等诸多优点及特性已被越来越多的用户所接受，并逐渐成为趋势。 水射流设备工作原理
超高压水刀的基本技术既简单又极为复杂。当水被加压至很高的压力并且从特制的喷嘴小开孔(其直径为0.1mm 至0.5mm) 通过时, 可产生一道每秒达近千公尺(约音速的三倍) 的水箭，此高速水箭可切割各种软质材料包括食品, 纸张, 纸尿片, 橡胶及泡棉，此种切割被称为纯水切割。 而当少量的砂如石榴砂被加入水射流中与其混合时, 所产生之加砂水射流, 实际上可切割任何硬质材料包括金属, 复合材料, 石材及玻璃. 超高压水刀也可使用于各种不同的工业表面处理应用如船身清洗及汽车喷漆设备清洗.
超高压水的形成关键在于高压泵。从油泵来的低压油推动增压器的大活塞，使其往复运动，大活塞的活动方向则由换向阀自动控制。另一方面，供水系统先对水进行 净化处理，然后由水泵打出低压水，进入增压器的低压水被小活塞增压后压力升高。由于高压水是经增压器的不断往复压缩后产生，而增压器的活塞需要换向，势必 使从喷嘴发出的水射流压力是脉动的。为获得稳定的高压水射流，需将产生的高压水进入蓄能器然后再流到喷嘴，从而达到稳定压的目的。水压越高，水射流速度越 快，对高压部份的制造要求也越严格，在各水射流厂家中，美国FLOW 公司率先采用使用陶瓷制柱塞的高压增压器，可大幅度降低磨损和延长1倍以上超高压部件 和水封的寿命。
经过高压所产生之高压水经由高压过流入切割刀头而直达被加工材料，
因此另一个关键环节是节流喷嘴。喷嘴一般采用人造(或天然) 红宝石或蓝宝石，直径通常是0.1mm 至0.5mm ，水流通过喷嘴后以1000m/s的速度喷出。
由于纯水切割普遍适用于切割较软的材料，针对切割硬质材料，如玻璃、石材、金属等，80年代初，发展出了一种加砂水刀。所谓加砂水刀即在高压水中加入石榴 砂或金刚砂等磨料，此时，大部份的切割工作由磨料的冲蚀和磨削作用来完成，以达到增强切割能力、加工硬质材料的目的。 技术特点
较之激光、等离子、线切割等传统的切割方式，水射流切割技术确实有其独特、显著的优势：
*切割品质优异
是一种冷加工方式，„水刀‟不磨损且半径很小，能加工具有锐边轮廓的小圆弧。加工本身无热量产生且加工力小，加工表面不会出现热影响区，自然切口处 材料的组织结构不会发生变化，也几乎不存在热和机械的应力与应变，切割缝隙(纯水切割之切口约为0.1mm 至1.1mm ，砂水混流切割之切口约为 0.8mm 至1.8mm 。随着砂刀管的直径扩口，其切口也就愈大) 及切割斜边都很小(大部份所看到好的切割品质之单侧斜边为
0.076mm 至 0.102mm 之间) ，无需二次加工，无裂缝、无毛边、无浮渣，因此其切割品质优良。
*几乎没有材料和厚度的限制
无论是金属类如普通钢板、不锈钢、铜、钛、铝合金等，或是非金属类如石材、陶瓷、玻璃、橡塑、纸张及复合材料，皆可适用。
*节省成本
水切割所产生横向及纵向的作用力极小，不会产生热效应或变形或细微
的裂缝，不需二次加工，既可钻孔亦可切割，降低了切割时间及制造成本。 *清洁环保无污染
在切割过程中不产生弧光、灰尘及有毒气体，操作环境整洁，符合严格的环保要求。
实际应用
众所周知，水射流技术因其本身的特点及优势在工业切割、清洗领域应用已十分广泛。
切割方面：纯水应用于造纸业、橡胶业等，而加砂水刀则可应用于石材业、陶瓷业、航天航空业，汽车制造业、金属加工业。尤其值得一提的是汽车制造业，随着近几中
国 汽车工业的迅猛发展，国内外各大汽车生产厂商产量地极剧扩大，车型地不断更新，生产周期地缩短，对配套的汽车内饰件(如汽车地毯、仪表板、顶蓬等) 厂家来 说，早期手工加工汽车内饰件的切边及打孔的方法，由于效率低下、产品精度差、劳动强度大，显然已不能满足当前汽车业发展的需求。此时，与机器人相结合的水 射流设备脱颖而出。高压水管以螺旋形绕在机器人手臂上，利用机器的手臂和手腕可使水切割头的喷嘴快速沿直线或弧线运行，达到3维加工内饰件的目的。此种加 工方式的优点在于高效率、高质量、精度高、柔性好。目前国内包括上海大众、上海通用、一汽大众、天津丰田、广州本田、神龙富康、南京南亚等众多车型的内饰 件配套厂商已使用高压水射流设备进行内饰件的加工。
工业清洗方面，可应用于汽车业之喷漆房清洗、石化业之热交换器内外管清洗、飞机跑道之橡胶清洗、工业上之除锈及防蚀工程表面处理、航天工业引擎零件之清洗、核能发电厂之清除辐射污染等行业。
除了以上所介绍的应用领域以外，近几年，国外已有公司通过超高压技术，将其应用于食品杀菌达到食品保鲜的目的，并已成功打入食品保鲜行
业(如美国著名的HEMELL 公司已使用超高压设备进行食品保鲜) ，取得了良好的口碑。
最新动态
2002年，美国FLOW 公司将超高压水射流技术带入了一个革命性的阶段，发布了最高压力可达87,000psi 的超高压水射流设备，大大提高了生产效率 的同时使用成本也较之以前下降40%。随着对水射流技术地不断研发、提升、应用，其发展和使用前景将无可限量。
日前，第8届环太平洋国际水射流会议暨第12届中国水射流技术研讨会，在中国石油大学(华东) 召开。来自美国、日本、韩国、澳大利亚、俄罗斯等国的近50位国际水射流专家学者和70名国内专家学者，围绕水射流技术的发展与应用这一主题，共同探讨了水射流的基础理论研究进展、水射流技术的发展趋势等。
水在人们的概念里往往是“柔”、“软”的代表，但是现代人依靠科技，赋予了水以神奇的力量和性能，它可以采煤、钻井、切割等。无论是坚硬的地下岩石还是合金，当水流达到一定压力和频率的时候，坚硬的物体可以被切割、破碎。人们称这项技术为水射流技术。
水射流技术是近30年来发展起来的一门新技术，应用日益广泛，目前已经在煤炭、石油、冶金、化工、机械、水利等部门应用。主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。
新兴的水射流技术
19世纪中叶，在北美洲，人类第一次使用水射流开采非固结矿床。20世纪50年代初，苏联和中国利用水射流进行采煤(即水力采煤) 。
随着水力采煤技术的推广，人们认识到，提高水的压力、适当减小喷嘴直径，可以显著提高水射流的击穿效果。于是人们开始研究较高压力的
压力源(高压泵和增压器) 及高压脉冲射流。
20世纪60年代以前，人们主要研究低压水射流采矿，水射流技术还处于探索试验阶段；至20世纪70年代初，主要研究制高压泵、增压器、高压管件，推广水射流清洗技术，处在设备研制阶段；至20世纪80年代，水射流技术的应用领域从采矿发展到其他领域，大量的水射流采煤机、切割机、清洗机相继问世，并进行了广泛的推广应用；之后，水射流进入了快速发展阶段，水射流技术研究进一步深化，磨料射流、空化射流、自激振动射流等新型射流技术发展很快。
20世纪60年代，大批高压柱塞泵和增压器的问世，大大推动了水射流技术的研究工作。当时，部分学者认为水射流的压力越高越好。日本研究出1700兆帕的增压器，苏联和美国研制出5600兆帕的脉冲射流发生器。 到20世纪70年代末。水射流技术出现了一个新的动向，即从单一提高水射流压力，转向研究如何提高水射流的威力。开始出现了高频冲击射流、共振射流和磨料射流，这些射流的水压并不算太高，但它们的威力却大大高于同样压力下的普通连续水射流。
进入20世纪80年代，磨料射流、空化射流、气水射流和自振射流的发展，把水射流技术推向一个新的发展阶段。同时，各国学者也开始对各种射流的基础理论和切割机理等进行研究。水射流技术的应用范围也由采矿工业扩大到航空、建筑、市政建设、化工、机械、医学等领域。水射流作为一种良好的切割、破碎和清洗除垢工具，逐步被人们认可。一大批水射流切割机、采煤机、打桩机和不同用途、不同形式的清洗机被陆续投放市场。
1972年，英国流体力学研究协会(BHRA)组织了第一次国际水射流切割技术会；1981年，美国水射流技术协会成立，此次技术会议也是国际性的；1983年日本水射流协会成立。定期召开水射流技术研讨会和展览会，
邀请国外水射流专家参会；1987年，国际水射流协会成立，定期出版《国际水射流》杂志，多次召开环太平洋国际水射流会议，大大推动了世界各国水射流技术的发展。
我国的水射流技术研究从20世纪70年代开始，最初主要是在煤炭部门研究和应用，以后逐渐发展到石油、冶金、航空等领域。经过多年的研究实践，取得很大进展，开发出了一批新技术和新产品，有的在国际上还处于先进水平。我国从1979年开始，每两年召开一次全国水射流技术研讨会，并出版了《高压水射流》杂志。
水射流技术之所以能得到这样高速的发展，主要是这种技术与其他加工方法相比具有一系列优点。
一是工作介质成本低廉。水射流工作介质是水，不仅易取而且成本低廉。如果用于切割加工，由于喷嘴小(直径一般在0．5毫米以下) ，用水量很少，而且对水一般无污染。
二是切割时切口窄且整齐。用水射流切割物料时，水射流对切割物的作用力集中在射流喷射方向上，其横向分力很小。因此。切口窄而整齐，可以对物料进行精密切割和成形加工。
三是工作机件易于实现自动控制。由于水射流机构具有喷头体积小、后坐力小、移动方便，便于实现光控、数控或机械手控制。利用机械手可以在人不能靠近的危险环境下工作。如拆除废核反应堆的混凝土掩体和清洗有毒、易爆的容器等。
四是能降温、除尘和延长截齿寿命。水射流用在煤矿采掘机上，除参与切割提高采掘能力外，还可以冷却和润滑截齿，减少磨损，提高截齿寿命。同时，还能降低采掘工作面的粉尘，实现无火花切割，从而为煤矿采掘工作提供一个安全、卫生的环境。
五是体积小。水射流整套装置体积小，方便运输、安装和拆卸。 水射流的种类很多，分类的方法也不一样。按驱动压力可分为低压水射流(0.5兆帕～35兆帕) ，压力泵为多级离心泵、柱塞泵；高压水射流(35兆帕～140兆帕) 。压力泵为柱塞泵、增压器；超高压水射流(大于140兆帕) ，压力泵为增压器。
按工作和环境介质可分为淹没射流和非淹没射流两种。射流的介质与环境介质相同时，射流称为淹没射流，如在水中喷射的水射流或在空气中喷射气体射流，都属于淹没射流。如果环境介质与工作介质不同，则称为非淹没射流。
按固壁条件分类，流体射流的作业环境内有或没有固体壁面的限制，对射流的形成和动力特性有明显的影响。在有固壁约束下的射流称为非自由射流；反之，则为自由射流。
如果按射流流体力学特性，水射流又可分为定常射流和非定常射流两种。按射流对物料的施载特性，水射流还可以分为连续射流、冲击射流和混合射流三种。 水射流技术的应用
水射流技术的应用范围和领域十分广泛。一般包括工业切割、挖掘、开采和钻探、岩石切割和掘进、表面清洗、材料破碎等。
工业切割和加工是水射流技术应用的主要方面。它包括纯水射流切割和精密切割。水射流切割属于冷切割技术，切割过程中不产生火花，对切割材料不产生热影响，因此被广泛应用于航空航天器部件的切割加工。目前的挖掘、开采和钻探系统，也开始推广应用水射流技术，在美国居领先地位的是高级采矿建筑系统公司、弗勒第尔公司和弗尔莫尔公司。
弗勒第尔公司为石油天然气工业研制水射流钻探系统；弗尔莫尔公司在城区地下公用设施的安装和更换中，提供水射流水平钻探系统。高级采
矿建筑系统公司的第一件产品是射流锚杆钻机。这是一种用于地下矿山安装顶板锚杆的水射流钻机，可钻出直径为19毫米~25毫米的小口径锚杆孔。 高级采矿建筑系统公司用安装在卡车和拖车上的设备，为建筑工业提供切割和拆除服务，比如当只清除混凝土（无钢筋）时，可使用不加磨料的射流；如要切割有钢筋和钢板加强的混凝土时，可使用磨料射流系统。 在岩石切割和掘进中，水射流技术很早就显示出一定的长处。1976年，美国在水射流辅助全断面掘进机上，首次进行了盘形滚刀破岩试验。试验证明，在花岗岩区使用315兆帕高压水射流，可提高掘进率。但由于高压泵组设备的长期可靠性问题，阻碍了该项技术被掘进机工业接受。
美国土力学研究所拥有一套良好的试验设施，可进行旋转滚筒截割头试验。从1983年起，美国矿业局就在水射流辅助切割岩石方面进行了广泛的研究。研究重点放在20兆帕~70兆帕中等压力的使用上。矿业局的研究工作在许多方面取得实际效果，如刀具利用泉流冷却和润滑，以降低刀具承受力，并从刀具路线上清除破碎材料，利用在采煤上，还可以降低煤系岩层瓦斯摩擦起火的发生率。
水射流可用来清洗汽车、高层建筑物、飞机场跑道、化工厂换热器等，近年来这类业务发展迅速。各种清洗机和清洗设施相继问世，并大量投放市场，各种清洗公司和服务公司也相继成立，为用户提供服务。
美国密苏里•罗拉大学的最新研究表明，高压水射流在使用上还有很大潜力，它可将煤粉碎成细小颗粒，以便进行清洗和生产清洁的燃料，还可用水力制浆法分离木纤维。 水射流的发展前景
在国内，中国石油大学（华东）一直走在高压水射流技术研究的前列，并成立了高压水射流研究中心。该中心目前重点面向石油工程领域，研究高压水射流切割、破碎和清洗等相关的理论问题和应用技术。
该中心的重点研究方向包括：通过各种新型高效射流理论研究，研发提高射流辅助机械破岩钻井速度应用技术；通过特种破岩钻孔射流理论研究，研发提高单井产量和油田采收率的新型开发钻井或钻孔应用技术；通过高效冲击或切割射流理论研究，研发恢复老井、老油田产量的相关射流清洗和切割技术。
在提高射流在井底工作效率的研究方面，该中心利用淹没非自由钻井射流动力学和井底能量衰减规律，建立了优选井底水力参数的新模式和新程序，解决了喷射钻井长期未解决的一个重要理论问题。该研究达到国际先进水平，获国家科技进步二等奖。根据该理论成果研制成功的加长喷嘴牙轮钻头（第一代钻头），在全国13个油田推广应用3000多只，平均提高钻速20%～30%，累计创经济效益2亿多元。该产品获美国发明专利和我国发明三等奖，被列入国家级新产品和国家“火炬计划”推广项目。 在自激空化射流理论及其在石油工程中的应用研究方面，该中心根据瞬态流和水声学理论，建立了流体自激振动调制机理和喷嘴设计理论模型，发展了新型高效自振空化射流，其冲击压力脉动幅度，比普通射流提高24%～37%，破岩效果提高1~3倍。该理论成果被国内外专家引用，受到高度评价。根据该理论成果研制成功的自振脉冲喷嘴钻头（第二代钻头），现场试验300多只，平均机械钻速提高20%～60%，创经济效益1.5亿多元。
在水力和机械联合破岩机理研究方面，该中心综合利用断裂力学、弹塑性力学和岩石力学的基本原理，建立了水力和机械联合破岩过程中裂纹形成和发展规律的数学模型，实验研究了齿型、射流冲击角和冲击位置、喷射距离等因素对破岩效果的影响规律。理论成果达到国际先进水平，研制出的新型水力—机械联合破岩钻头（第三代钻头），现场试验可提高机械钻速40%～50%，增加钻头进尺30%～40%。
高压旋转水射流处理近井地层增产增注技术，被列入国家“九五”重点推广项目指南。在辽河、胜利、中原等油田200多口油水井进行现场试验，取得良好效果，平均单井增油幅度20%~30%，单井增注幅度30%~130%，累计创经济效益2亿多元。该技术工艺简单、成本低、无污染，效果显著，应用前景广阔。
高压水射流钻径向水平井技术，是通过旋转射流破岩钻孔的一项超短半径水平井技术。转向半径仅有0.3米，可直接在生产层向四周钻出多个水平分支井眼，实现产量的大幅度提升。中国石油大学（华东）已经在8口直井中钻出了十几个水平井眼，长度接近20米。现场应用表明，老井改造后可提高产量数倍。目前只有美国和中国等极少数国家拥有该技术。 据中国石油大学（华东）高压水射流研究中心有关负责人介绍，新型射流破岩理论和技术，近期有望在以下两个方面有所突破：一是在高压水射流破岩、辅助机械联合破岩提高深井钻井速度方面，通过超高压射流钻井、负压脉冲钻井等技术，可将我国深井钻速提高20%～50%；二是在高压水射流辅助开发各类油气藏方面，通过径向水平井技术、射流深穿透射孔和割缝等技术，可使我国低渗、薄油层等难开发油藏实现有效开发，使老井“复活”，油田采收率得以提高。 高压水射流加工技术——制造业的一枝奇葩
来源：机械数控网 作者：未知
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大连理工大学 赵伟 刘晓冰 朱派龙
摘要 论述了高压水射流加工技术的起源、切割机理，并介绍了获得高压水射流的基本原理和应用范围。
关键词 高压 水射流 切割机理
A Exciting Flower of Manufacturing——High Pressure Water Jet Cutting Technology Zhao Wei Liu Xiaobing Zhu Pailong Abstract This paper tells the origin and cutting mechanism of water jet cutting technology, and introduces fundamental of getting high pressure water jet and its application .
Key words: high pressure; water jet; cutting mechanism
水射流加工技术起源
“水滴石穿”体现了在人们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力，然而，作为一项独立而完整的加工技术，高压水射流(WJ)、磨料水射流(AWJ)的产生却是最近三十年的事，利用高压水为人们的生产服务始于十九世纪七十年代左右，用来开采金矿，剥落树皮，直到二战期间，飞机运行中“雨蚀”使雷达舱破坏这一现象启发了人们思维。直到本世纪五十年代，高压水射流切割的可能性才源于苏联，但第一项切割技术专利却在美国产生，即1968年由美国密苏里大学林学教授诺曼·弗兰兹博士获得。在最近十多年里，水射流(WJ、AWJ) 切割技术和设备有了长足进步，其应用遍及工业生产和人们生活各个方面。许多大学、公司和工厂竞相研究开发，新思维、新理论、新技术不断涌现，形成了一种你追我赶的势头。目前已有3000多套水射流切割设备在数十个国家几十个行业应用，尤其是在航空航天、舰船、军工、核能等高、尖、难技术上更显优势。已可切割500余种材料，其设备年增长率超过20％。 2. 高压水射流加工系统构成与增压原理 高压水射流基本原理归之为：运用液体增压原理，通过特定的装置（增压口或高压泵）, 将动力源(电动机) 的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴(又一换能装置) ，再将压力能转变成动能，从而形成高速射流(WJ)。因而又常叫高速水射流。 高压水射流系统见图1，主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统及水循环处理
系统等构成。油压系统低压油(10～30MPa) 推动大活塞往复来回移动，其方向由换向阀自动控制。供水系统先对水进行净化处理，并加入防锈添加剂等，然后由供水泵打出低压水从单向阀进入高压缸。增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分，增压器获得高压原理如图2所示，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论上：A 大·P 油=A小·P 水, P出水=A大/A小·P 油, 增压比即大活塞与小活塞面积之比，通常为10：1～25：1，由此，增压器输出高压水压力可达100MPa~750MPa。由于水在400Mpa 时其压缩率达12％，因而活塞杆在走过其整个行程八分之一后才会有高压水输出。活塞到达行程终端时，换向阀自动使油路改变方向(图中虚线箭头所示) ，进而推动大活塞反向行进，此时高压水在另端输出。如果将此高压水直接送到喷嘴，那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的(图3中虚线) ，而且这对管路系统产生周期性振荡，为获得稳定的高压水射流，常在增压器和喷嘴回路之间设置一蓄能(恒压) 器，消除水压脉动，达到恒压之目的，常能控制脉动量在5％之内。
切除与切断机理
高速射流本身具有较高的刚性，在与靶物碰撞时，产生极高的冲击动压(P=ρVC)和涡流的形成，从微观上看相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值) ，因而高压水射流表面上虽为圆柱模型，而内部实际上存在刚性高和刚性低的部分，刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间也减少，增大了冲击强度，宏观上看起快速楔劈作用，而低刚度部分相对于高刚度部分形成了柔性空间，起吸屑、排屑作用，这两者的结合正好象使得其切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工。 高速水射流破坏材料的过程是一个动态断裂过程，对脆性材料(如岩石) 等主要是以裂纹破坏及扩散为主；而对塑性材料符合最大的拉应力瞬时断裂准则，即一旦材料中某点的法向拉应力达到或超过某一临界值σy时，该点即发生断裂。根据弹塑性力
学，动态断裂强度与静态断裂强度相比要高出一个数量级左右，主要是因为动态应力作用时间短，材料中裂纹来不及发展，因而这个动态断裂不仅与应力有关，还与拉伸应力的作用时间相关。 4. 高压水射流(WJ、AWJ) 切割应用范围 高压水射流切割是利用具有很高动能的高速射流进行的(有时又称为高速水射流加工) 与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料（FRM 、FRP 等）、锻烧陶瓷、高速钢（HRC30以下）、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢（HRC
低压磨料水射流切割技术
来源：机械数控网 作者：未知
目前，墙地砖行业普遍应用的磨料水射流切割机，通常简称为水切割机，也称“水刀”。按磨料水射流的压强大小分为低压磨料水射流（50～100MPa ）切割机和高压磨料水射流（100～400MPa ）切割机。生产经验表明，磨料水射流技术的切割原理就是利用几十至几百兆帕的磨料水（高压水中掺入磨料，如碳化硅、石英砂、金刚砂和石榴石等），通过特殊设
计的、孔径极小（0.1～0.5mm ）的喷嘴，以每秒几百米的高速喷出磨料水射流的冲击作用、剪切破断作用（即削割作用）和气蚀作用来分割工件。 目前，湖南省湘潭市高新陶瓷机械厂研制设计了低压磨料水射流切割机系统。利用低压磨料水射流切割机技术制作艺术拼花时，首先把整个拼花图形中的线条按1:1的比例作图，或通过扫描把所需切割的拼花图案扫入电脑后直接转换成拼花图案。拼花图案形成后，再使用绘图软件，把同类材质及色彩的图案集中在一起，并按材料最省原则排列图形，然后利用切割程序切割，把切割好的图形拼成原来的图案，得到艺术拼花制品。由此可见，低压磨料水射流切割技术在艺术拼花的切割过程中显示出得天独厚的优势，具体表现在：
一、简化工艺，高效率切割 花制品时，通过数控进给系统的自动控制功能，将拼花图案的任一点设置为起割点，因此切割拼花制品时，在编程上具有很大的灵活性，可根据拼花图案的大小、复杂程度及成品抛光砖或破损抛光砖的形状大小等设置最短的切割路线，提高切割效率。同时利用低压磨料水射流技术切割每一条曲线，切割时开启磨料水，结束时关闭磨料水，然后立即移置下一个切割点。特别适用于加工线条较多且线条之间又不连续的图案，无需预先打孔，简化加工工艺，提高切割效率。
二、切割质量高 通过数控进给系统的自动控制功能精确地带动割枪运动，从而获得形状尺寸误差较小、拼缝仅零点几毫米的艺术拼花制品，且切割面平整光洁、无毛刺、无挂渣、无崩边及无塌角等缺陷。
三、材料利用率高 瓷质抛光砖属于脆性材料，用传统方法切割时，易破碎而浪费。利用低压磨料水射流切割技术制作艺术拼花制品时，通过电脑将切割图形按材料最省原则排列，然后编程切割。切割时割枪与工件不接触，不会损坏瓷质抛光砖，且割缝仅0.1～0.5mm ，能最大限度地提高材
料的利用率，降低生产成本。
四、通用性强，无需夹具 通过选用适宜的切割速度、工作压强或磨料件通过选用适宜的切割参数，如切割速度、工作压强（或磨料水射流的射流量）及掺砂量等可以切割不同材质、不同厚度的工件，无需更换喷嘴，通用性强。
五、无环境污染 低压磨料水射流切割技术属于湿态高能量冷切割，切割时工件不会发热变形，更不会产生有毒气体及粉尘等污染。切割时所喷出的水和磨料经集水箱回收后经过滤、脱泡等净化处理后可循环使用。同样磨料经凉干及过筛处理后也能重复使用多次，不会污染环境。
便、切割效率高、产品形状尺寸误差小、割缝窄、切割面平整光洁、无毛刺、无挂渣、无崩边、无塌角，并对复杂图形实现智能化切割及无粉尘污染等优点。虽一次性投资高，但它既能将成品抛光砖切割成高附加值的艺术拼花制品，又可将抛光砖生产过程中约５％左右的破损抛光砖切割成各具风格特色的艺术拼花制品，从而极大限度地降低生产成本，提高经济效益。所以说低压磨料水射流切割技术的推广应用，必将促进我国墙地砖工业及机械制造业的蓬勃发展。
低压磨料水射流切割技术
超高压水射流技术的应用
来源：机械数控网 作者：未知
2002年，美国FLOW 公司将超高压水射流技术带入了一个革命性的阶段，发布了最高压可达87000psi 的超高压水射流设备，在大大提高了生产效率的同时，使用成本也较之以前下降40%。随着对水射流技术不断研发、提
升、应用，其发展和使用前景将无可限量。
水射流技术在切割方面的应用
水切割应用于造纸业、橡胶业，而加砂水刀则可应用于石材业、陶瓷业、航空航天业、汽车制造业、金属加工业。尤其值得一提的汽车制造业，随着近几年中国汽车业的迅猛发展，国内外各大汽车生产厂商产值的扩大，车型的不断更新，生产周期的缩短，对配套的汽车内饰件（如汽车地毯、仪表板、顶蓬等）厂家来说，早期手工加工汽车内饰件的切边及打孔的方法、由于效率低下、产品精度差、劳动强度大，显然已不能满足当前汽车业发展的需求。此时，与机器人相结合的的水射流设备脱颖而出。高压水管以螺旋形绕在机器人手臂上，利用机器人手臂和手腕可使水切割头的喷嘴快速沿直线或弧线运行，达到3维加工内饰件的目的。
水射流技术在工业清洗方面的应用
水射流技术可应用于汽车业喷漆房清洗、石化业热交换器内外管清洗、飞机跑道的橡胶清洗、工业上除锈防蚀工程表面处理、航天工业引擎零件清洗、核能发电厂清除辐射污染等。近几年，国外已有公司通过超高压技术，将其应用于食品杀毒达到食品保鲜的目的，并成功打入食品保鲜行业（如美国著名的HEMELL 公司已使用超高压设备进行食品保鲜），取得了良好的口碑。
水射流切割与激光、等离子、线切割等传统的切割相比，具有如下优势： 切割品质优异：水射流是一种冷加工方式，“水刀”不磨损且半径很小，能加工具有锐边轮廓的小圆弧。加工本身无热量产生且加工力小，加工表面不会出现热影响区，自然切口处材料的组织结构不发生变化，几乎不存在机械应力与应变，切割缝隙（纯水切口约为0.1mm 至1,1mm ，砂水混流切口约为0.8mm 至1.8mm 。随着砂刀的直径扩口，其切口也就越大）及切割斜边都很小（大部分所看到好的切割品单侧斜边为0.076mm 至0.102mm
之间），无需二次加工，无裂缝、无毛边、无浮渣，因此切割品质优良。 几乎没有材料和厚度的限制：无论是金属类如普通钢板、不锈钢、铜、钛、铝合金等，或是非金属类如石材、陶瓷、玻璃、橡胶、纸张及复合材料，皆可适用。
节约成本变形或细微的裂缝，不需二次加工，既可钻孔亦可切割，降低了切割时间及制造成本。
清洁环保无污染：在切割过程中不产生弧光、灰尘及有毒气体，操作环境整洁，符合环保要求。
超高压水射流技术的应用
数控水刀(水切割) 技术的发展
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上世纪80年代初推出的计算机数控（CNC ）水射流切割机能切割任何材料而无需使用热能。如今，这些机床作为一种切割和钻孔设备已经变得相当普遍了。其性能在不断提高，因为该技术的倡导者们继续研发小孔径钻孔和精密切割的潜力。通过开发混合水射流系统，水射流设备制造商们和加工车间还在进一步提高机床的加工能力和精度。
CNC 水射流切割机能切割几乎每一种材料，包括陶瓷、橡胶、塑料、胶合板、玻璃、铝和铜，也可切割厚度达500 mm的诸如钢之类的硬质材料！
一系列高压管道、压力泵和增强器迫使过滤后的水流流经钻内的小孔。加压到高达300,000 psi的水流与细小的磨料金刚砂在管道内混合，以提供超强的切割力量。运动受控机床沿着编程路径传送喷嘴，来切割位置公差达±0.001" （人发宽度的几分之一）的复杂外形。
由于刀具不接触材料，几乎不产生热量，所以即使在最薄的材料中也能实现无变形切割。磨料水射流切割工艺决不改变任何合金的冶炼。它消除了材料的应力和热影响区，而且从不硬化金属或留下重铸层，诸如等离子和电火花加工（EDM ）等其它加工方法不能获得这些特性。 最大化材料利用率
当人们选择CNC 水射流机床时，通常是在他们已经使用其它方法并碰到高成本的材料浪费问题之后。CNC 水射流切割能切出窄的切缝或切割宽度，这也使其能完成零件的紧密套料，最大化材料的利用率。这些特性往往使这种工艺优于其它加工方法，如等离子切割和EDM 。 节约时间和资金
CNC 件从而节约时间和资金。 关于柔性的一切
CNC 处理异常材料和复合材料。用于磨料水射流切割的装置通常简单迅速地制造而成。在大多数情况下，装置用于使材料保持平整或使材料位于距参考边一定距离处。 传统加工要求材料处于一种相对软的状态。如果需要，材料在加工后通常进行热处理，这往往引起变形、收缩、伸长或翘曲等问题。在CNC 水射流加工之前对材料进行热处理能避免磨削和重整，它们是由热处理工艺期间的变形而造成的。
在大多数情况下，金属的切割和钻孔速度与材料的硬度无关。另外，工艺的最小热量输入减少了变形和应力。CNC 水射流切割不产生变形，因为它不依赖放热反应来帮助切削工艺。
把磨料从金刚砂换成碳化硅或氮化硅来提高切割速度，有时是实用的办法。但是，这些材料更昂贵而且它们对磨料进给系统造成更大的磨损。
适用于一种材料的参数设定通常能用于其它材料。这使得
CNC 水射流切割能非常容易地处理多层组合的材料。 热影响区、重铸、应力
不像等离子或激光切割等其它方法，CNC 区（HAZ ）。当温度上升到高于金属的临界变形点时，形成HAZ 。在激光切割中，这个HAZ 位于切削区附近。在碳钢中，可淬性越高，HAZ 越大。由于HAZ 是脆性的，所以该区域在受到弯曲和应力时抵抗破裂的能力低，如齿轮。在CNC 水射流切割中，没有HAZ 。
CNC 激光加工中的变形是由于切削区附近材料温度的突然上升。切割侧剩余材料的迅速固化也会造成这种变形。。 数控水刀(水切割) 技术的发展
高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
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1． 高压水射流切割缺陷及防止 （1）切割质量不良的原因及措施
在正常切割情况下，高压水射流切割具有良好的切割质量，其所能达到的质量水平见表1。
表1 高压水射流切割的质量水平
操作不当或设备出现故障会影响到切割质量，常见的高压水射流切割缺陷主要有：
① 切割面上缘塌肩（即呈圆角）； ② 切割面倾斜； ③ 切口宽度大； ④ 切口呈不对称形状； ⑤ 切割面粗糙； ⑥ 缺口。
表2列出高压水射流切割缺陷及其原因和消除措施。
表2 高压水射流切割缺陷及其原因和消除措施
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高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
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表2可见，喷嘴是否良好，尤其是喷嘴的圆度对切割质量优劣有很大的影响。表3列出喷嘴和磨料喷嘴是否良好的判别、原因及改进措施。 采用高压水射流进行切割时，只要喷嘴及其他切割参数选用适当，并对切割装置进行正确和及时的维护保养，上述切割缺陷都是可以消除的。
（2）常见故障及排除措施
高压水射流切割过程中有时会遇到一些故障，影响切割的正常进行及加工质量。表4列出操作时常见的故障、原因及排除措施。
表4 高压水射流切割操作时常见的故障、原因及排除措施 故障
2． 高压水射流切割设备维护
设备的维护保养对顺利进行日常的切割作业、提高设备运转率及加工质量都有很大的作用，同时也是保证操作人员安全所必需的。 （1）切割设备的检修项目
高压水射流切割设备的检修通常分为日常检修、季度检修及年度检修三种类型。 1) 日常检修
日常检修指在切割操作开始之前对设备进行必要的检修，主要项目有：
① 高压水泵动作的声音是否正常；
② 高压水泵、蓄压器及高压水管路有无漏水（包括高压管有否劣化和破损）；
③ 油量和油温（在增压器工作时测量）； ④ 有无漏油现象；
⑤ 喷嘴部位有无漏水（包括喷射孔有无漏水现象）； ⑥ 高压水射流形态和声音。 2) 季度检修
每三个月应对切割设备作一次检修，主要项目有： 。 高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
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① 清洗和更换各种过滤器；
② 检查工作油的污染度和特性值是否良好，如不正常，则更换新油； ③ 检查软管有否发生松弛或鼓起；
④ 检查高压水喷嘴有无附着物或损伤，并作检修或更换。 3) 年度检修
年度检修的范围较大，项目也较多，主要项目有： ① 油箱内表面的锈蚀状况； ② 工作油的劣化程度； ③ 更换通气元件； ④ 油冷却器的污染状况；
⑤ 单向阀阀心与阀座的接触面的状态； ⑥ 高压水发生器的活塞漏油状况； ⑦ 活塞杆的磨损和损伤状况； ⑧ 高压缸内面的损伤状况。
在对切割设备进行维护及检修之前，维修人员应详细阅读并参照设备生产厂使用说明书中的维护保护内容。另外，特别是在进行年度检修时需将设备拆解，应由具有专门知识和技能的人员进行，最好请设备生产厂派员协助或委托给设备生产厂进行检修。 （2）中常见的设备异常情况及排除措施
表5列举了水射流设备检修中经常出现的设备异常现象、原因及排除措施。
表5水射流设备常见异常现象、原因及排除措施
检修时还应注意：
① 当需要拧紧漏水处的接头以排除漏水故障时，应注意拧紧的力矩不得超过规定值；
② 高压水射流切割装置的拆解及修理需具备专门知识和特殊技能，一般人员不可随便拆解，以免发生事故。
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水刀是怎样把水加速？
来源：机械数控网 作者：未知
问：
水刀是怎样把水加速的？
他是怎样把水加速到那么快，又那么细呢？
具体点，比如它的加速原理是什么。
答：
1、所谓的“水刀”，是用高压泵把密封的水加压，通过高级硬质合金、蓝宝石、金刚石等做成的喷嘴极细的喷口喷出，切割材料。 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”。
2、通过压力，电动机带到冲压机， 因为吹刀的出口做的非常的精细，所以水也非常的细， 水是经过过滤的，没有任何的杂质
3、确实是通过巨大的压强来使水从细小的出口冲出, 使它具有切割硬度或韧性比较高材料. 但是没有任何的杂质这一点, 我有不同看法:因为在切割一些钢板时, 为了切割效果, 有时会加入一些细小的固态粉末, 如石英砂等.
4、/ 压强。 水刀即超高压水射流切割技术发展历史不长，但其优秀的切割能力，快捷的切割速度，及其安全的切割方式和低廉的切割成本使水切割技术得到了广泛的应用。水刀是通过超高压发生器将水加压到300MPa(300兆帕) 以上，通过一个专用的切割喷头在极细 的小孔中喷出，其速度是声速的几倍，这种高压水流具有极强的切割能力，而且通过在其中添加沙子等磨料可以使其切割能力几倍增强。
高压水刀可以快速的切割几乎所有材料：玻璃、橡胶，纤维、织物、钢铁、石材、塑料、钛、铬等各种有色金属、复合材料、不锈钢、钢筋混凝土、
胶体、泥土可以这么说，除金刚石和钢化玻璃（易碎）以外没有高压水射流切割机切不了的东西。
而且它可以安全的切开易燃易爆物品，像应用于废弃炮弹、炸弹的拆除式切割。水切割的切口细（1-2MM 左右），切割精度高（千分之二毫米0.0002mm ），可切割自由各种复杂图形 水射切割的切口光滑，无毛刺，不发热无退火现象，切面平坦，广泛应用于飞机零件、精密机械齿轮、打印机，随身听齿轮、机件等。
水切割加工
有句成语叫做：“柔情似水”，表明在常人眼中，液体的水无固定形状，是温柔的象征。然而，科学研究发现，高压水流在撞击物体表面最初的百万分之几秒时，其瞬时压力非常大。利用水的这一特点，科学家们将水变成了坚硬的高压水切割加工机（水刀），水切割加工可以用来挖泥、采矿，甚至切削钢板，还可用于冲孔、粉碎材料，甚至外科手术。
水切割加工的优点有：用途广泛，可以加工钢板、铜板、玻璃、塑料等各种类型的材料；切削材料的切面光滑，不会留下毛口或变形；在切削某些化工合成材料肘，不会放出有毒气体或产生烟尘；水刀穿越的速度非常快，甚至不会将材料淋湿。目前，许多国家已将高压水刀切削工艺投入实际应用。
水刀加工
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水刀加工又称水切割加工，水射流加工。最适合的平面二维图形的板材的切割，当前FLOW 等公司也推出了三维加工的水刀。由于水切割是冷态
切割，切割过程中不产生热变形、加工应力等，在很多行业（几乎所有行业）都可得到应用。
超高压水切割的原理
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“滴水穿石”是指在漫长的岁月中，滴水能够将石头击穿，而“切割技术”能将这一漫长的过程浓缩为一瞬间。超高压水切割机采用增压系统，将水的压力提高到３００ＭＰａ，再使这种超高压水经直径约为０．２～０．３ｍｍ的宝石喷嘴喷射而出，形成高速的水射流，这束水射流似一根细棉线，而其流速随着水的压力升高而加快，可达 ７００～１ ０００ｍ／ｓ，是音速的２～３倍。
此时的水射流具有很大的动能，可用来切割一些软基性材料，如：布匹、纸张、皮革、塑料、橡胶等，可广泛应用于造纸、皮革、食品、塑料、电子、橡胶、轻工、汽车内饰件加工等领域。
为了提高水的切割能力，在水射流中加入细砂，让细砂随水流一道加速而形成加砂射流并产生大于水射流几倍的功能，这种加砂射流被称为“水刀”，可以用来切割任何物质，如：钢材、钛、合金、复合材料、大理石、陶瓷、防弹玻璃、玻璃钢、钢筋混凝土制品、玉石、核原料、炸药及各种易燃易爆物质，广泛应用于建筑、装饰、机械、航空航天、船舶、汽车、石油、化工、玻璃、陶瓷等行业。成为一种跨世纪的国际先进水平的“冷态制造新工艺”。
水为何能象利剑似地切钢削石呢？在高速运动状态中的水已不再是柔性体，更不用说是超音速运动的物体，如在空中高速飞行的飞机与小鸟相撞，飞机的机壳就会被小鸟打出一个洞而造成飞行事故。超高压形成的水射流具有音速２～３倍的流速，因此能像利剑一样锋利。为提高切割的效
率，在水射流速度不变的情况下，在水中加入细砂，以提高运动物体的质量，则可以数倍地提高射流的冲击动能。。
水射流切割的原理与特点
来源：机械数控网 作者：未知
水射流切割的原理与特点
1
“水滴石穿”体现了在人们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力，然而，作为一项独立而完整的加工技术，高压水射流(wj)、磨料水射流(awj)的产生却是最近三十年的事，利用高压水为人们的生产服务始于十九世纪七十年代左右，用来开采金矿，剥落树皮，直到二战期间，飞机运行中“雨蚀”使雷达舱破坏这一现象启发了人们思维。直到本世纪五十年代，高压水射流切割的可能性才源于苏联，但第一项切割技术专利却在美国产生，即1968年由美国密苏里大学林学教授诺曼·弗兰兹博士获得。在最近十多年里，水射流(wj、awj) 切割技术和设备有了长足进步，其应用遍及工业生产和人们生活各个方面。许多大学、公司和工厂竞相研究开发，新思维、新理论、新技术不断涌现，形成了一种你追我赶的势头。目前已有3000多套水射流切割设备在数十个国家几十个行业应用，尤其是在航空航天、舰船、军工、核能等高、尖、难技术上更显优势。已可切割500余种材料，其设备年增长率超过20％。
2.
高压水射流基本原理归之为：运用液体增压原理，通过特定的装置（增压口或高压泵）, 将动力源(电动机) 的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴(又一换能装置) ，再将压力能转变成动能，从而形成
高速射流(wj)。因而又常叫高速水射流。
1，主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统及水循环处理系统等构成。油压系统低压油(10～30mpa) 推动大活塞往复来回移动，其方向由换向阀自动控制。供水系统先对水进行净化处理，并加入防锈添加剂等，然后由供水泵打出低压水从单向阀进入高压缸。增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分，增压器获得高压原理如图2所示，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论上：a 大·p 油=a小·p 水, p出水=a大/a小·p 油, 增压比即大活塞与小活塞面积之比，通常为10：1～25：1，由此，增压器输出高压水压力可达100mpa~750mpa。由于水在400mpa 时其压缩率达12％，因而活塞杆在走过其整个行程八分之一后才会有高压水输出。活塞到达行程终端时，换向阀自动使油路改变方向(图中虚线箭头所示) ，进而推动大活塞反向行进，此时高压水在另端输出。如果将此高压水直接送到喷嘴，那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的(图3中虚线) ，而且这对管路系统产生周期性振荡，为获得稳定的高压水射流，常在增压器和喷嘴回路之间设置一蓄能(恒压) 器，消除水压脉动，达到恒压之目的，常能控制脉动量在5％之内。
3、切除与切断机理
高速射流本身具有较高的刚性，在与靶物碰撞时，产生极高的冲击动压(p=ρvc)和涡流的形成，从微观上看相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值) ，因而高压水射流表面上虽为圆柱模型，而内部实际上存在刚性高和刚性低的部分，刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间也减少，增大了冲击强度，宏观上看起快速楔劈作用，而低刚度部分相对于高刚度部分形成了柔性空间，起吸屑、排屑作用，这两者的结合正好象使得其切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工。
高速水射流破坏材料的过程是一个动态断裂过程，对脆性材料(如岩石)
等主要是以裂纹破坏及扩散为主；而对塑性材料符合最大的拉应力瞬时断裂准则，即一旦材料中某点的法向拉应力达到或超过某一临界值σy时，该点即发生断裂。根据弹塑性力学，动态断裂强度与静态断裂强度相比要高出一个数量级左右，主要是因为动态应力作用时间短，材料中裂纹来不及发展，因而这个动态断裂不仅与应力有关，还与拉伸应力的作用时间相关。
4. 高压水射流(wj、awj) 切割应用范围
(有时又称为高速水射流加工) 与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料（frm 、frp 等）、锻烧陶瓷、高速钢（hrc30以下）、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢（hrc
5. (wj、awj) 切割与激光切割的区别
激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的 。而水射流切割实际应用
中水中还要加入些微粉磨料，由于是在低温下完成切割的，特别适合加工易分层、高温易分解的复合材料，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。。
水切割的优点
来源：机械数控网 作者：未知
水切割（水射流）是一种利用高压水流切割的机器，其优点（好处）在于：
1、 数控成型各种复杂图案；
2、 属冷切割、不产生热变形或热效应；
3、 环保无污染、不产生有毒气体及粉尘；
4、 可加工各种高硬度的，如：玻璃、陶瓷、不锈钢等，或比较柔软的材料，
如：皮革、橡胶、纸尿布等；
5、 是一些复合材料，易碎瓷材料复杂加工的唯一手段；
6、 切口光滑、无熔渣，勿需二次加工；
7、 可一次完成钻孔、切割、成型工作；
8、 生产成本低；
9、 自动化程度高；
10、24 小时连续工作。。
水射流切割的原理与特点
1、水射流加工技术起源
“水滴石穿”体现了在人们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力，然而，作为一项独立而完整的加工技术，高压水射流(wj)、磨料水射流(awj)的产生却是最近三十年的事，利用高压水为人们的生产服务始于十九世纪七十年代左右，用来开采金矿，剥落树皮，直到二战期间，飞机运行中“雨蚀”使雷达舱破坏这一现象启发了人们思维。直到本世纪五十年代，高压水射流切割的可能性才源于苏联，但第一项切割技术专利却在美国产生，即1968年由美国密苏里大学林学教授诺曼·弗兰兹博士获得。在最近十多年里，水射流(wj、awj) 切割技术和设备有了长足进步，其应用遍及工业生产和人们生活各个方面。许多大学、公司和工厂竞相研究开发，新思维、新理论、新技术不断涌现，形成了一种你追我赶的势头。目前已有3000多套水射流切割设备在数十个国家几十个行业应用，尤其是在航空航天、舰船、军工、核能等高、尖、难技术上更显优势。已可切割500余种材料，其设备年增长率超过20％。
2. 高压水射流加工系统构成与增压原理
高压基本原理归之为：运用液体增压原理，通过特定的装置（增压口或高压泵）, 将动力源(电动机) 的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴(又一换能装置) ，再将压力能转变成动能，从而形成高速射流(wj)。因而又常叫高速水射流。
高压水射流系统见图1，主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统及水循环处理系统等构成。油压系统低压油(10～30mpa) 推动大活塞往复来回移动，其方向由换向阀自动控制。供水系统先对水进行净化处理，并加入防锈添加剂等，然后由供水泵打出低压水从单向阀进入高压缸。增压恒压系统包括增压器和蓄能器两
部分，增压器获得高压原理如图2所示，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论上：a 大·p 油=a小·p 水, p出水=a大/a小·p 油, 增压比即大活塞与小活塞面积之比，通常为10：1～25：1，由此，增压器输出高压水压力可达100mpa~750mpa。由于水在400mpa 时其压缩率达12％，因而活塞杆在走过其整个行程八分之一后才会有高压水输出。活塞到达行程终端时，换向阀自动使油路改变方向(图中虚线箭头所示) ，进而推动大活塞反向行进，此时高压水在另端输出。如果将此高压水直接送到喷嘴，那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的(图3中虚线) ，而且这对管路系统产生周期性振荡，为获得稳定的高压水射流，常在增压器和喷嘴回路之间设置一蓄能(恒压) 器，消除水压脉动，达到恒压之目的，常能控制脉动量在5％之内。
3、切除与切断机理
高速射流本身具有较高的刚性，在与靶物碰撞时，产生极高的冲击动压(p=ρvc)和涡流的形成，从微观上看相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值) ，因而高压水射流表面上虽为圆柱模型，而内部实际上存在刚性高和刚性低的部分，刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间也减少，增大了冲击强度，宏观上看起快速楔劈作用，而低刚度部分相对于高刚度部分形成了柔性空间，起吸屑、排屑作用，这两者的结合正好象使得其切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工。
高速破坏材料的过程是一个动态断裂过程，对脆性材料(如岩石) 等主要是以裂纹破坏及扩散为主；而对塑性材料符合最大的拉应力瞬时断裂准则，即一旦材料中某点的法向拉应力达到或超过某一临界值σy时，该点即发生断裂。根据弹塑性力学，动态断裂强度与静态断裂强度相比要高出一个数量级左右，主要是因为动态应力作用时间短，材料中裂纹来不及发展，因而这个动态断裂不仅与应力有关，还与拉伸应力的作用时间相关。
4. 高压水射流(wj、awj) 切割应用范围
高压水射流切割是利用具有很高动能的高速射流进行的(有时又称为高速水射流加工) 与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料（frm 、frp 等）、锻烧陶瓷、高速钢（hrc30以下）、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢（hrc
5. 高压水射流(wj、awj) 切割与激光切割的区别
激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的 。而水射流切割实际应用中水中还要加入些微粉磨料，由于是在低温下完成切割的，特别适合加工易分层、高温易分解的复合材料，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。 超高压水射流技术的基本原理及应用
超高压水射流技术其实并非新近出现，早在1974年，美国的FLOW 公司就首先将其应用于工业切割领域并使其商业化，经过近30年的发展，已日趋成熟。超高压水射流技术因其切割品质好、不受材料及厚度限制、
切割成本低、无污染等诸多优点及特性已被越来越多的用户所接受，超高压水射流技术其实并非新近出现，早在1974年，美国的FLOW 公司就首先将其应用于工业切割领域并使其商业化，经过近30年的发展，已日趋成熟。超 高压水射流技术因其切割品质好、不受材料及厚度限制、切割成本低、无污染等诸多优点及特性已被越来越多的用户所接受，并逐渐成为趋势。 水射流设备工作原理
超高压水刀的基本技术既简单又极为复杂。当水被加压至很高的压力并且从特制的喷嘴小开孔(其直径为0.1mm 至0.5mm) 通过时, 可产生一道每秒达近千公尺(约音速的三倍) 的水箭，此高速水箭可切割各种软质材料包括食品, 纸张, 纸尿片, 橡胶及泡棉，此种切割被称为纯水切割。 而当少量的砂如石榴砂被加入水射流中与其混合时, 所产生之加砂水射流, 实际上可切割任何硬质材料包括金属, 复合材料, 石材及玻璃. 超高压水刀也可使用于各种不同的工业表面处理应用如船身清洗及汽车喷漆设备清洗.
超高压水的形成关键在于高压泵。从油泵来的低压油推动增压器的大活塞，使其往复运动，大活塞的活动方向则由换向阀自动控制。另一方面，供水系统先对水进行 净化处理，然后由水泵打出低压水，进入增压器的低压水被小活塞增压后压力升高。由于高压水是经增压器的不断往复压缩后产生，而增压器的活塞需要换向，势必 使从喷嘴发出的水射流压力是脉动的。为获得稳定的高压水射流，需将产生的高压水进入蓄能器然后再流到喷嘴，从而达到稳定压的目的。水压越高，水射流速度越 快，对高压部份的制造要求也越严格，在各水射流厂家中，美国FLOW 公司率先采用使用陶瓷制柱塞的高压增压器，可大幅度降低磨损和延长1倍以上超高压部件 和水封的寿命。
经过高压所产生之高压水经由高压过流入切割刀头而直达被加工材料，
因此另一个关键环节是节流喷嘴。喷嘴一般采用人造(或天然) 红宝石或蓝宝石，直径通常是0.1mm 至0.5mm ，水流通过喷嘴后以1000m/s的速度喷出。
由于纯水切割普遍适用于切割较软的材料，针对切割硬质材料，如玻璃、石材、金属等，80年代初，发展出了一种加砂水刀。所谓加砂水刀即在高压水中加入石榴 砂或金刚砂等磨料，此时，大部份的切割工作由磨料的冲蚀和磨削作用来完成，以达到增强切割能力、加工硬质材料的目的。 技术特点
较之激光、等离子、线切割等传统的切割方式，水射流切割技术确实有其独特、显著的优势：
*切割品质优异
是一种冷加工方式，„水刀‟不磨损且半径很小，能加工具有锐边轮廓的小圆弧。加工本身无热量产生且加工力小，加工表面不会出现热影响区，自然切口处 材料的组织结构不会发生变化，也几乎不存在热和机械的应力与应变，切割缝隙(纯水切割之切口约为0.1mm 至1.1mm ，砂水混流切割之切口约为 0.8mm 至1.8mm 。随着砂刀管的直径扩口，其切口也就愈大) 及切割斜边都很小(大部份所看到好的切割品质之单侧斜边为
0.076mm 至 0.102mm 之间) ，无需二次加工，无裂缝、无毛边、无浮渣，因此其切割品质优良。
*几乎没有材料和厚度的限制
无论是金属类如普通钢板、不锈钢、铜、钛、铝合金等，或是非金属类如石材、陶瓷、玻璃、橡塑、纸张及复合材料，皆可适用。
*节省成本
水切割所产生横向及纵向的作用力极小，不会产生热效应或变形或细微
的裂缝，不需二次加工，既可钻孔亦可切割，降低了切割时间及制造成本。 *清洁环保无污染
在切割过程中不产生弧光、灰尘及有毒气体，操作环境整洁，符合严格的环保要求。
实际应用
众所周知，水射流技术因其本身的特点及优势在工业切割、清洗领域应用已十分广泛。
切割方面：纯水应用于造纸业、橡胶业等，而加砂水刀则可应用于石材业、陶瓷业、航天航空业，汽车制造业、金属加工业。尤其值得一提的是汽车制造业，随着近几中
国 汽车工业的迅猛发展，国内外各大汽车生产厂商产量地极剧扩大，车型地不断更新，生产周期地缩短，对配套的汽车内饰件(如汽车地毯、仪表板、顶蓬等) 厂家来 说，早期手工加工汽车内饰件的切边及打孔的方法，由于效率低下、产品精度差、劳动强度大，显然已不能满足当前汽车业发展的需求。此时，与机器人相结合的水 射流设备脱颖而出。高压水管以螺旋形绕在机器人手臂上，利用机器的手臂和手腕可使水切割头的喷嘴快速沿直线或弧线运行，达到3维加工内饰件的目的。此种加 工方式的优点在于高效率、高质量、精度高、柔性好。目前国内包括上海大众、上海通用、一汽大众、天津丰田、广州本田、神龙富康、南京南亚等众多车型的内饰 件配套厂商已使用高压水射流设备进行内饰件的加工。
工业清洗方面，可应用于汽车业之喷漆房清洗、石化业之热交换器内外管清洗、飞机跑道之橡胶清洗、工业上之除锈及防蚀工程表面处理、航天工业引擎零件之清洗、核能发电厂之清除辐射污染等行业。
除了以上所介绍的应用领域以外，近几年，国外已有公司通过超高压技术，将其应用于食品杀菌达到食品保鲜的目的，并已成功打入食品保鲜行
业(如美国著名的HEMELL 公司已使用超高压设备进行食品保鲜) ，取得了良好的口碑。
最新动态
2002年，美国FLOW 公司将超高压水射流技术带入了一个革命性的阶段，发布了最高压力可达87,000psi 的超高压水射流设备，大大提高了生产效率 的同时使用成本也较之以前下降40%。随着对水射流技术地不断研发、提升、应用，其发展和使用前景将无可限量。
日前，第8届环太平洋国际水射流会议暨第12届中国水射流技术研讨会，在中国石油大学(华东) 召开。来自美国、日本、韩国、澳大利亚、俄罗斯等国的近50位国际水射流专家学者和70名国内专家学者，围绕水射流技术的发展与应用这一主题，共同探讨了水射流的基础理论研究进展、水射流技术的发展趋势等。
水在人们的概念里往往是“柔”、“软”的代表，但是现代人依靠科技，赋予了水以神奇的力量和性能，它可以采煤、钻井、切割等。无论是坚硬的地下岩石还是合金，当水流达到一定压力和频率的时候，坚硬的物体可以被切割、破碎。人们称这项技术为水射流技术。
水射流技术是近30年来发展起来的一门新技术，应用日益广泛，目前已经在煤炭、石油、冶金、化工、机械、水利等部门应用。主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。
新兴的水射流技术
19世纪中叶，在北美洲，人类第一次使用水射流开采非固结矿床。20世纪50年代初，苏联和中国利用水射流进行采煤(即水力采煤) 。
随着水力采煤技术的推广，人们认识到，提高水的压力、适当减小喷嘴直径，可以显著提高水射流的击穿效果。于是人们开始研究较高压力的
压力源(高压泵和增压器) 及高压脉冲射流。
20世纪60年代以前，人们主要研究低压水射流采矿，水射流技术还处于探索试验阶段；至20世纪70年代初，主要研究制高压泵、增压器、高压管件，推广水射流清洗技术，处在设备研制阶段；至20世纪80年代，水射流技术的应用领域从采矿发展到其他领域，大量的水射流采煤机、切割机、清洗机相继问世，并进行了广泛的推广应用；之后，水射流进入了快速发展阶段，水射流技术研究进一步深化，磨料射流、空化射流、自激振动射流等新型射流技术发展很快。
20世纪60年代，大批高压柱塞泵和增压器的问世，大大推动了水射流技术的研究工作。当时，部分学者认为水射流的压力越高越好。日本研究出1700兆帕的增压器，苏联和美国研制出5600兆帕的脉冲射流发生器。 到20世纪70年代末。水射流技术出现了一个新的动向，即从单一提高水射流压力，转向研究如何提高水射流的威力。开始出现了高频冲击射流、共振射流和磨料射流，这些射流的水压并不算太高，但它们的威力却大大高于同样压力下的普通连续水射流。
进入20世纪80年代，磨料射流、空化射流、气水射流和自振射流的发展，把水射流技术推向一个新的发展阶段。同时，各国学者也开始对各种射流的基础理论和切割机理等进行研究。水射流技术的应用范围也由采矿工业扩大到航空、建筑、市政建设、化工、机械、医学等领域。水射流作为一种良好的切割、破碎和清洗除垢工具，逐步被人们认可。一大批水射流切割机、采煤机、打桩机和不同用途、不同形式的清洗机被陆续投放市场。
1972年，英国流体力学研究协会(BHRA)组织了第一次国际水射流切割技术会；1981年，美国水射流技术协会成立，此次技术会议也是国际性的；1983年日本水射流协会成立。定期召开水射流技术研讨会和展览会，
邀请国外水射流专家参会；1987年，国际水射流协会成立，定期出版《国际水射流》杂志，多次召开环太平洋国际水射流会议，大大推动了世界各国水射流技术的发展。
我国的水射流技术研究从20世纪70年代开始，最初主要是在煤炭部门研究和应用，以后逐渐发展到石油、冶金、航空等领域。经过多年的研究实践，取得很大进展，开发出了一批新技术和新产品，有的在国际上还处于先进水平。我国从1979年开始，每两年召开一次全国水射流技术研讨会，并出版了《高压水射流》杂志。
水射流技术之所以能得到这样高速的发展，主要是这种技术与其他加工方法相比具有一系列优点。
一是工作介质成本低廉。水射流工作介质是水，不仅易取而且成本低廉。如果用于切割加工，由于喷嘴小(直径一般在0．5毫米以下) ，用水量很少，而且对水一般无污染。
二是切割时切口窄且整齐。用水射流切割物料时，水射流对切割物的作用力集中在射流喷射方向上，其横向分力很小。因此。切口窄而整齐，可以对物料进行精密切割和成形加工。
三是工作机件易于实现自动控制。由于水射流机构具有喷头体积小、后坐力小、移动方便，便于实现光控、数控或机械手控制。利用机械手可以在人不能靠近的危险环境下工作。如拆除废核反应堆的混凝土掩体和清洗有毒、易爆的容器等。
四是能降温、除尘和延长截齿寿命。水射流用在煤矿采掘机上，除参与切割提高采掘能力外，还可以冷却和润滑截齿，减少磨损，提高截齿寿命。同时，还能降低采掘工作面的粉尘，实现无火花切割，从而为煤矿采掘工作提供一个安全、卫生的环境。
五是体积小。水射流整套装置体积小，方便运输、安装和拆卸。 水射流的种类很多，分类的方法也不一样。按驱动压力可分为低压水射流(0.5兆帕～35兆帕) ，压力泵为多级离心泵、柱塞泵；高压水射流(35兆帕～140兆帕) 。压力泵为柱塞泵、增压器；超高压水射流(大于140兆帕) ，压力泵为增压器。
按工作和环境介质可分为淹没射流和非淹没射流两种。射流的介质与环境介质相同时，射流称为淹没射流，如在水中喷射的水射流或在空气中喷射气体射流，都属于淹没射流。如果环境介质与工作介质不同，则称为非淹没射流。
按固壁条件分类，流体射流的作业环境内有或没有固体壁面的限制，对射流的形成和动力特性有明显的影响。在有固壁约束下的射流称为非自由射流；反之，则为自由射流。
如果按射流流体力学特性，水射流又可分为定常射流和非定常射流两种。按射流对物料的施载特性，水射流还可以分为连续射流、冲击射流和混合射流三种。 水射流技术的应用
水射流技术的应用范围和领域十分广泛。一般包括工业切割、挖掘、开采和钻探、岩石切割和掘进、表面清洗、材料破碎等。
工业切割和加工是水射流技术应用的主要方面。它包括纯水射流切割和精密切割。水射流切割属于冷切割技术，切割过程中不产生火花，对切割材料不产生热影响，因此被广泛应用于航空航天器部件的切割加工。目前的挖掘、开采和钻探系统，也开始推广应用水射流技术，在美国居领先地位的是高级采矿建筑系统公司、弗勒第尔公司和弗尔莫尔公司。
弗勒第尔公司为石油天然气工业研制水射流钻探系统；弗尔莫尔公司在城区地下公用设施的安装和更换中，提供水射流水平钻探系统。高级采
矿建筑系统公司的第一件产品是射流锚杆钻机。这是一种用于地下矿山安装顶板锚杆的水射流钻机，可钻出直径为19毫米~25毫米的小口径锚杆孔。 高级采矿建筑系统公司用安装在卡车和拖车上的设备，为建筑工业提供切割和拆除服务，比如当只清除混凝土（无钢筋）时，可使用不加磨料的射流；如要切割有钢筋和钢板加强的混凝土时，可使用磨料射流系统。 在岩石切割和掘进中，水射流技术很早就显示出一定的长处。1976年，美国在水射流辅助全断面掘进机上，首次进行了盘形滚刀破岩试验。试验证明，在花岗岩区使用315兆帕高压水射流，可提高掘进率。但由于高压泵组设备的长期可靠性问题，阻碍了该项技术被掘进机工业接受。
美国土力学研究所拥有一套良好的试验设施，可进行旋转滚筒截割头试验。从1983年起，美国矿业局就在水射流辅助切割岩石方面进行了广泛的研究。研究重点放在20兆帕~70兆帕中等压力的使用上。矿业局的研究工作在许多方面取得实际效果，如刀具利用泉流冷却和润滑，以降低刀具承受力，并从刀具路线上清除破碎材料，利用在采煤上，还可以降低煤系岩层瓦斯摩擦起火的发生率。
水射流可用来清洗汽车、高层建筑物、飞机场跑道、化工厂换热器等，近年来这类业务发展迅速。各种清洗机和清洗设施相继问世，并大量投放市场，各种清洗公司和服务公司也相继成立，为用户提供服务。
美国密苏里•罗拉大学的最新研究表明，高压水射流在使用上还有很大潜力，它可将煤粉碎成细小颗粒，以便进行清洗和生产清洁的燃料，还可用水力制浆法分离木纤维。 水射流的发展前景
在国内，中国石油大学（华东）一直走在高压水射流技术研究的前列，并成立了高压水射流研究中心。该中心目前重点面向石油工程领域，研究高压水射流切割、破碎和清洗等相关的理论问题和应用技术。
该中心的重点研究方向包括：通过各种新型高效射流理论研究，研发提高射流辅助机械破岩钻井速度应用技术；通过特种破岩钻孔射流理论研究，研发提高单井产量和油田采收率的新型开发钻井或钻孔应用技术；通过高效冲击或切割射流理论研究，研发恢复老井、老油田产量的相关射流清洗和切割技术。
在提高射流在井底工作效率的研究方面，该中心利用淹没非自由钻井射流动力学和井底能量衰减规律，建立了优选井底水力参数的新模式和新程序，解决了喷射钻井长期未解决的一个重要理论问题。该研究达到国际先进水平，获国家科技进步二等奖。根据该理论成果研制成功的加长喷嘴牙轮钻头（第一代钻头），在全国13个油田推广应用3000多只，平均提高钻速20%～30%，累计创经济效益2亿多元。该产品获美国发明专利和我国发明三等奖，被列入国家级新产品和国家“火炬计划”推广项目。 在自激空化射流理论及其在石油工程中的应用研究方面，该中心根据瞬态流和水声学理论，建立了流体自激振动调制机理和喷嘴设计理论模型，发展了新型高效自振空化射流，其冲击压力脉动幅度，比普通射流提高24%～37%，破岩效果提高1~3倍。该理论成果被国内外专家引用，受到高度评价。根据该理论成果研制成功的自振脉冲喷嘴钻头（第二代钻头），现场试验300多只，平均机械钻速提高20%～60%，创经济效益1.5亿多元。
在水力和机械联合破岩机理研究方面，该中心综合利用断裂力学、弹塑性力学和岩石力学的基本原理，建立了水力和机械联合破岩过程中裂纹形成和发展规律的数学模型，实验研究了齿型、射流冲击角和冲击位置、喷射距离等因素对破岩效果的影响规律。理论成果达到国际先进水平，研制出的新型水力—机械联合破岩钻头（第三代钻头），现场试验可提高机械钻速40%～50%，增加钻头进尺30%～40%。
高压旋转水射流处理近井地层增产增注技术，被列入国家“九五”重点推广项目指南。在辽河、胜利、中原等油田200多口油水井进行现场试验，取得良好效果，平均单井增油幅度20%~30%，单井增注幅度30%~130%，累计创经济效益2亿多元。该技术工艺简单、成本低、无污染，效果显著，应用前景广阔。
高压水射流钻径向水平井技术，是通过旋转射流破岩钻孔的一项超短半径水平井技术。转向半径仅有0.3米，可直接在生产层向四周钻出多个水平分支井眼，实现产量的大幅度提升。中国石油大学（华东）已经在8口直井中钻出了十几个水平井眼，长度接近20米。现场应用表明，老井改造后可提高产量数倍。目前只有美国和中国等极少数国家拥有该技术。 据中国石油大学（华东）高压水射流研究中心有关负责人介绍，新型射流破岩理论和技术，近期有望在以下两个方面有所突破：一是在高压水射流破岩、辅助机械联合破岩提高深井钻井速度方面，通过超高压射流钻井、负压脉冲钻井等技术，可将我国深井钻速提高20%～50%；二是在高压水射流辅助开发各类油气藏方面，通过径向水平井技术、射流深穿透射孔和割缝等技术，可使我国低渗、薄油层等难开发油藏实现有效开发，使老井“复活”，油田采收率得以提高。 高压水射流加工技术——制造业的一枝奇葩
来源：机械数控网 作者：未知
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大连理工大学 赵伟 刘晓冰 朱派龙
摘要 论述了高压水射流加工技术的起源、切割机理，并介绍了获得高压水射流的基本原理和应用范围。
关键词 高压 水射流 切割机理
A Exciting Flower of Manufacturing——High Pressure Water Jet Cutting Technology Zhao Wei Liu Xiaobing Zhu Pailong Abstract This paper tells the origin and cutting mechanism of water jet cutting technology, and introduces fundamental of getting high pressure water jet and its application .
Key words: high pressure; water jet; cutting mechanism
水射流加工技术起源
“水滴石穿”体现了在人们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力，然而，作为一项独立而完整的加工技术，高压水射流(WJ)、磨料水射流(AWJ)的产生却是最近三十年的事，利用高压水为人们的生产服务始于十九世纪七十年代左右，用来开采金矿，剥落树皮，直到二战期间，飞机运行中“雨蚀”使雷达舱破坏这一现象启发了人们思维。直到本世纪五十年代，高压水射流切割的可能性才源于苏联，但第一项切割技术专利却在美国产生，即1968年由美国密苏里大学林学教授诺曼·弗兰兹博士获得。在最近十多年里，水射流(WJ、AWJ) 切割技术和设备有了长足进步，其应用遍及工业生产和人们生活各个方面。许多大学、公司和工厂竞相研究开发，新思维、新理论、新技术不断涌现，形成了一种你追我赶的势头。目前已有3000多套水射流切割设备在数十个国家几十个行业应用，尤其是在航空航天、舰船、军工、核能等高、尖、难技术上更显优势。已可切割500余种材料，其设备年增长率超过20％。 2. 高压水射流加工系统构成与增压原理 高压水射流基本原理归之为：运用液体增压原理，通过特定的装置（增压口或高压泵）, 将动力源(电动机) 的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴(又一换能装置) ，再将压力能转变成动能，从而形成高速射流(WJ)。因而又常叫高速水射流。 高压水射流系统见图1，主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统及水循环处理
系统等构成。油压系统低压油(10～30MPa) 推动大活塞往复来回移动，其方向由换向阀自动控制。供水系统先对水进行净化处理，并加入防锈添加剂等，然后由供水泵打出低压水从单向阀进入高压缸。增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分，增压器获得高压原理如图2所示，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论上：A 大·P 油=A小·P 水, P出水=A大/A小·P 油, 增压比即大活塞与小活塞面积之比，通常为10：1～25：1，由此，增压器输出高压水压力可达100MPa~750MPa。由于水在400Mpa 时其压缩率达12％，因而活塞杆在走过其整个行程八分之一后才会有高压水输出。活塞到达行程终端时，换向阀自动使油路改变方向(图中虚线箭头所示) ，进而推动大活塞反向行进，此时高压水在另端输出。如果将此高压水直接送到喷嘴，那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的(图3中虚线) ，而且这对管路系统产生周期性振荡，为获得稳定的高压水射流，常在增压器和喷嘴回路之间设置一蓄能(恒压) 器，消除水压脉动，达到恒压之目的，常能控制脉动量在5％之内。
切除与切断机理
高速射流本身具有较高的刚性，在与靶物碰撞时，产生极高的冲击动压(P=ρVC)和涡流的形成，从微观上看相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值) ，因而高压水射流表面上虽为圆柱模型，而内部实际上存在刚性高和刚性低的部分，刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间也减少，增大了冲击强度，宏观上看起快速楔劈作用，而低刚度部分相对于高刚度部分形成了柔性空间，起吸屑、排屑作用，这两者的结合正好象使得其切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工。 高速水射流破坏材料的过程是一个动态断裂过程，对脆性材料(如岩石) 等主要是以裂纹破坏及扩散为主；而对塑性材料符合最大的拉应力瞬时断裂准则，即一旦材料中某点的法向拉应力达到或超过某一临界值σy时，该点即发生断裂。根据弹塑性力
学，动态断裂强度与静态断裂强度相比要高出一个数量级左右，主要是因为动态应力作用时间短，材料中裂纹来不及发展，因而这个动态断裂不仅与应力有关，还与拉伸应力的作用时间相关。 4. 高压水射流(WJ、AWJ) 切割应用范围 高压水射流切割是利用具有很高动能的高速射流进行的(有时又称为高速水射流加工) 与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料（FRM 、FRP 等）、锻烧陶瓷、高速钢（HRC30以下）、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢（HRC
低压磨料水射流切割技术
来源：机械数控网 作者：未知
目前，墙地砖行业普遍应用的磨料水射流切割机，通常简称为水切割机，也称“水刀”。按磨料水射流的压强大小分为低压磨料水射流（50～100MPa ）切割机和高压磨料水射流（100～400MPa ）切割机。生产经验表明，磨料水射流技术的切割原理就是利用几十至几百兆帕的磨料水（高压水中掺入磨料，如碳化硅、石英砂、金刚砂和石榴石等），通过特殊设
计的、孔径极小（0.1～0.5mm ）的喷嘴，以每秒几百米的高速喷出磨料水射流的冲击作用、剪切破断作用（即削割作用）和气蚀作用来分割工件。 目前，湖南省湘潭市高新陶瓷机械厂研制设计了低压磨料水射流切割机系统。利用低压磨料水射流切割机技术制作艺术拼花时，首先把整个拼花图形中的线条按1:1的比例作图，或通过扫描把所需切割的拼花图案扫入电脑后直接转换成拼花图案。拼花图案形成后，再使用绘图软件，把同类材质及色彩的图案集中在一起，并按材料最省原则排列图形，然后利用切割程序切割，把切割好的图形拼成原来的图案，得到艺术拼花制品。由此可见，低压磨料水射流切割技术在艺术拼花的切割过程中显示出得天独厚的优势，具体表现在：
一、简化工艺，高效率切割 花制品时，通过数控进给系统的自动控制功能，将拼花图案的任一点设置为起割点，因此切割拼花制品时，在编程上具有很大的灵活性，可根据拼花图案的大小、复杂程度及成品抛光砖或破损抛光砖的形状大小等设置最短的切割路线，提高切割效率。同时利用低压磨料水射流技术切割每一条曲线，切割时开启磨料水，结束时关闭磨料水，然后立即移置下一个切割点。特别适用于加工线条较多且线条之间又不连续的图案，无需预先打孔，简化加工工艺，提高切割效率。
二、切割质量高 通过数控进给系统的自动控制功能精确地带动割枪运动，从而获得形状尺寸误差较小、拼缝仅零点几毫米的艺术拼花制品，且切割面平整光洁、无毛刺、无挂渣、无崩边及无塌角等缺陷。
三、材料利用率高 瓷质抛光砖属于脆性材料，用传统方法切割时，易破碎而浪费。利用低压磨料水射流切割技术制作艺术拼花制品时，通过电脑将切割图形按材料最省原则排列，然后编程切割。切割时割枪与工件不接触，不会损坏瓷质抛光砖，且割缝仅0.1～0.5mm ，能最大限度地提高材
料的利用率，降低生产成本。
四、通用性强，无需夹具 通过选用适宜的切割速度、工作压强或磨料件通过选用适宜的切割参数，如切割速度、工作压强（或磨料水射流的射流量）及掺砂量等可以切割不同材质、不同厚度的工件，无需更换喷嘴，通用性强。
五、无环境污染 低压磨料水射流切割技术属于湿态高能量冷切割，切割时工件不会发热变形，更不会产生有毒气体及粉尘等污染。切割时所喷出的水和磨料经集水箱回收后经过滤、脱泡等净化处理后可循环使用。同样磨料经凉干及过筛处理后也能重复使用多次，不会污染环境。
便、切割效率高、产品形状尺寸误差小、割缝窄、切割面平整光洁、无毛刺、无挂渣、无崩边、无塌角，并对复杂图形实现智能化切割及无粉尘污染等优点。虽一次性投资高，但它既能将成品抛光砖切割成高附加值的艺术拼花制品，又可将抛光砖生产过程中约５％左右的破损抛光砖切割成各具风格特色的艺术拼花制品，从而极大限度地降低生产成本，提高经济效益。所以说低压磨料水射流切割技术的推广应用，必将促进我国墙地砖工业及机械制造业的蓬勃发展。
低压磨料水射流切割技术
超高压水射流技术的应用
来源：机械数控网 作者：未知
2002年，美国FLOW 公司将超高压水射流技术带入了一个革命性的阶段，发布了最高压可达87000psi 的超高压水射流设备，在大大提高了生产效率的同时，使用成本也较之以前下降40%。随着对水射流技术不断研发、提
升、应用，其发展和使用前景将无可限量。
水射流技术在切割方面的应用
水切割应用于造纸业、橡胶业，而加砂水刀则可应用于石材业、陶瓷业、航空航天业、汽车制造业、金属加工业。尤其值得一提的汽车制造业，随着近几年中国汽车业的迅猛发展，国内外各大汽车生产厂商产值的扩大，车型的不断更新，生产周期的缩短，对配套的汽车内饰件（如汽车地毯、仪表板、顶蓬等）厂家来说，早期手工加工汽车内饰件的切边及打孔的方法、由于效率低下、产品精度差、劳动强度大，显然已不能满足当前汽车业发展的需求。此时，与机器人相结合的的水射流设备脱颖而出。高压水管以螺旋形绕在机器人手臂上，利用机器人手臂和手腕可使水切割头的喷嘴快速沿直线或弧线运行，达到3维加工内饰件的目的。
水射流技术在工业清洗方面的应用
水射流技术可应用于汽车业喷漆房清洗、石化业热交换器内外管清洗、飞机跑道的橡胶清洗、工业上除锈防蚀工程表面处理、航天工业引擎零件清洗、核能发电厂清除辐射污染等。近几年，国外已有公司通过超高压技术，将其应用于食品杀毒达到食品保鲜的目的，并成功打入食品保鲜行业（如美国著名的HEMELL 公司已使用超高压设备进行食品保鲜），取得了良好的口碑。
水射流切割与激光、等离子、线切割等传统的切割相比，具有如下优势： 切割品质优异：水射流是一种冷加工方式，“水刀”不磨损且半径很小，能加工具有锐边轮廓的小圆弧。加工本身无热量产生且加工力小，加工表面不会出现热影响区，自然切口处材料的组织结构不发生变化，几乎不存在机械应力与应变，切割缝隙（纯水切口约为0.1mm 至1,1mm ，砂水混流切口约为0.8mm 至1.8mm 。随着砂刀的直径扩口，其切口也就越大）及切割斜边都很小（大部分所看到好的切割品单侧斜边为0.076mm 至0.102mm
之间），无需二次加工，无裂缝、无毛边、无浮渣，因此切割品质优良。 几乎没有材料和厚度的限制：无论是金属类如普通钢板、不锈钢、铜、钛、铝合金等，或是非金属类如石材、陶瓷、玻璃、橡胶、纸张及复合材料，皆可适用。
节约成本变形或细微的裂缝，不需二次加工，既可钻孔亦可切割，降低了切割时间及制造成本。
清洁环保无污染：在切割过程中不产生弧光、灰尘及有毒气体，操作环境整洁，符合环保要求。
超高压水射流技术的应用
数控水刀(水切割) 技术的发展
来源：机械数控网 作者：未知
上世纪80年代初推出的计算机数控（CNC ）水射流切割机能切割任何材料而无需使用热能。如今，这些机床作为一种切割和钻孔设备已经变得相当普遍了。其性能在不断提高，因为该技术的倡导者们继续研发小孔径钻孔和精密切割的潜力。通过开发混合水射流系统，水射流设备制造商们和加工车间还在进一步提高机床的加工能力和精度。
CNC 水射流切割机能切割几乎每一种材料，包括陶瓷、橡胶、塑料、胶合板、玻璃、铝和铜，也可切割厚度达500 mm的诸如钢之类的硬质材料！
一系列高压管道、压力泵和增强器迫使过滤后的水流流经钻内的小孔。加压到高达300,000 psi的水流与细小的磨料金刚砂在管道内混合，以提供超强的切割力量。运动受控机床沿着编程路径传送喷嘴，来切割位置公差达±0.001" （人发宽度的几分之一）的复杂外形。
由于刀具不接触材料，几乎不产生热量，所以即使在最薄的材料中也能实现无变形切割。磨料水射流切割工艺决不改变任何合金的冶炼。它消除了材料的应力和热影响区，而且从不硬化金属或留下重铸层，诸如等离子和电火花加工（EDM ）等其它加工方法不能获得这些特性。 最大化材料利用率
当人们选择CNC 水射流机床时，通常是在他们已经使用其它方法并碰到高成本的材料浪费问题之后。CNC 水射流切割能切出窄的切缝或切割宽度，这也使其能完成零件的紧密套料，最大化材料的利用率。这些特性往往使这种工艺优于其它加工方法，如等离子切割和EDM 。 节约时间和资金
CNC 件从而节约时间和资金。 关于柔性的一切
CNC 处理异常材料和复合材料。用于磨料水射流切割的装置通常简单迅速地制造而成。在大多数情况下，装置用于使材料保持平整或使材料位于距参考边一定距离处。 传统加工要求材料处于一种相对软的状态。如果需要，材料在加工后通常进行热处理，这往往引起变形、收缩、伸长或翘曲等问题。在CNC 水射流加工之前对材料进行热处理能避免磨削和重整，它们是由热处理工艺期间的变形而造成的。
在大多数情况下，金属的切割和钻孔速度与材料的硬度无关。另外，工艺的最小热量输入减少了变形和应力。CNC 水射流切割不产生变形，因为它不依赖放热反应来帮助切削工艺。
把磨料从金刚砂换成碳化硅或氮化硅来提高切割速度，有时是实用的办法。但是，这些材料更昂贵而且它们对磨料进给系统造成更大的磨损。
适用于一种材料的参数设定通常能用于其它材料。这使得
CNC 水射流切割能非常容易地处理多层组合的材料。 热影响区、重铸、应力
不像等离子或激光切割等其它方法，CNC 区（HAZ ）。当温度上升到高于金属的临界变形点时，形成HAZ 。在激光切割中，这个HAZ 位于切削区附近。在碳钢中，可淬性越高，HAZ 越大。由于HAZ 是脆性的，所以该区域在受到弯曲和应力时抵抗破裂的能力低，如齿轮。在CNC 水射流切割中，没有HAZ 。
CNC 激光加工中的变形是由于切削区附近材料温度的突然上升。切割侧剩余材料的迅速固化也会造成这种变形。。 数控水刀(水切割) 技术的发展
高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
来源：机械数控网 作者：未知
1． 高压水射流切割缺陷及防止 （1）切割质量不良的原因及措施
在正常切割情况下，高压水射流切割具有良好的切割质量，其所能达到的质量水平见表1。
表1 高压水射流切割的质量水平
操作不当或设备出现故障会影响到切割质量，常见的高压水射流切割缺陷主要有：
① 切割面上缘塌肩（即呈圆角）； ② 切割面倾斜； ③ 切口宽度大； ④ 切口呈不对称形状； ⑤ 切割面粗糙； ⑥ 缺口。
表2列出高压水射流切割缺陷及其原因和消除措施。
表2 高压水射流切割缺陷及其原因和消除措施
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高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
来源：机械数控网 作者：未知
表2可见，喷嘴是否良好，尤其是喷嘴的圆度对切割质量优劣有很大的影响。表3列出喷嘴和磨料喷嘴是否良好的判别、原因及改进措施。 采用高压水射流进行切割时，只要喷嘴及其他切割参数选用适当，并对切割装置进行正确和及时的维护保养，上述切割缺陷都是可以消除的。
（2）常见故障及排除措施
高压水射流切割过程中有时会遇到一些故障，影响切割的正常进行及加工质量。表4列出操作时常见的故障、原因及排除措施。
表4 高压水射流切割操作时常见的故障、原因及排除措施 故障
2． 高压水射流切割设备维护
设备的维护保养对顺利进行日常的切割作业、提高设备运转率及加工质量都有很大的作用，同时也是保证操作人员安全所必需的。 （1）切割设备的检修项目
高压水射流切割设备的检修通常分为日常检修、季度检修及年度检修三种类型。 1) 日常检修
日常检修指在切割操作开始之前对设备进行必要的检修，主要项目有：
① 高压水泵动作的声音是否正常；
② 高压水泵、蓄压器及高压水管路有无漏水（包括高压管有否劣化和破损）；
③ 油量和油温（在增压器工作时测量）； ④ 有无漏油现象；
⑤ 喷嘴部位有无漏水（包括喷射孔有无漏水现象）； ⑥ 高压水射流形态和声音。 2) 季度检修
每三个月应对切割设备作一次检修，主要项目有： 。 高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
高压水射流切割设备的维护、安全及缺陷
来源：机械数控网 作者：未知
① 清洗和更换各种过滤器；
② 检查工作油的污染度和特性值是否良好，如不正常，则更换新油； ③ 检查软管有否发生松弛或鼓起；
④ 检查高压水喷嘴有无附着物或损伤，并作检修或更换。 3) 年度检修
年度检修的范围较大，项目也较多，主要项目有： ① 油箱内表面的锈蚀状况； ② 工作油的劣化程度； ③ 更换通气元件； ④ 油冷却器的污染状况；
⑤ 单向阀阀心与阀座的接触面的状态； ⑥ 高压水发生器的活塞漏油状况； ⑦ 活塞杆的磨损和损伤状况； ⑧ 高压缸内面的损伤状况。
在对切割设备进行维护及检修之前，维修人员应详细阅读并参照设备生产厂使用说明书中的维护保护内容。另外，特别是在进行年度检修时需将设备拆解，应由具有专门知识和技能的人员进行，最好请设备生产厂派员协助或委托给设备生产厂进行检修。 （2）中常见的设备异常情况及排除措施
表5列举了水射流设备检修中经常出现的设备异常现象、原因及排除措施。
表5水射流设备常见异常现象、原因及排除措施
检修时还应注意：
① 当需要拧紧漏水处的接头以排除漏水故障时，应注意拧紧的力矩不得超过规定值；
② 高压水射流切割装置的拆解及修理需具备专门知识和特殊技能，一般人员不可随便拆解，以免发生事故。
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水刀是怎样把水加速？
来源：机械数控网 作者：未知
问：
水刀是怎样把水加速的？
他是怎样把水加速到那么快，又那么细呢？
具体点，比如它的加速原理是什么。
答：
1、所谓的“水刀”，是用高压泵把密封的水加压，通过高级硬质合金、蓝宝石、金刚石等做成的喷嘴极细的喷口喷出，切割材料。 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”。
2、通过压力，电动机带到冲压机， 因为吹刀的出口做的非常的精细，所以水也非常的细， 水是经过过滤的，没有任何的杂质
3、确实是通过巨大的压强来使水从细小的出口冲出, 使它具有切割硬度或韧性比较高材料. 但是没有任何的杂质这一点, 我有不同看法:因为在切割一些钢板时, 为了切割效果, 有时会加入一些细小的固态粉末, 如石英砂等.
4、/ 压强。 水刀即超高压水射流切割技术发展历史不长，但其优秀的切割能力，快捷的切割速度，及其安全的切割方式和低廉的切割成本使水切割技术得到了广泛的应用。水刀是通过超高压发生器将水加压到300MPa(300兆帕) 以上，通过一个专用的切割喷头在极细 的小孔中喷出，其速度是声速的几倍，这种高压水流具有极强的切割能力，而且通过在其中添加沙子等磨料可以使其切割能力几倍增强。
高压水刀可以快速的切割几乎所有材料：玻璃、橡胶，纤维、织物、钢铁、石材、塑料、钛、铬等各种有色金属、复合材料、不锈钢、钢筋混凝土、
胶体、泥土可以这么说，除金刚石和钢化玻璃（易碎）以外没有高压水射流切割机切不了的东西。
而且它可以安全的切开易燃易爆物品，像应用于废弃炮弹、炸弹的拆除式切割。水切割的切口细（1-2MM 左右），切割精度高（千分之二毫米0.0002mm ），可切割自由各种复杂图形 水射切割的切口光滑，无毛刺，不发热无退火现象，切面平坦，广泛应用于飞机零件、精密机械齿轮、打印机，随身听齿轮、机件等。
水切割加工
有句成语叫做：“柔情似水”，表明在常人眼中，液体的水无固定形状，是温柔的象征。然而，科学研究发现，高压水流在撞击物体表面最初的百万分之几秒时，其瞬时压力非常大。利用水的这一特点，科学家们将水变成了坚硬的高压水切割加工机（水刀），水切割加工可以用来挖泥、采矿，甚至切削钢板，还可用于冲孔、粉碎材料，甚至外科手术。
水切割加工的优点有：用途广泛，可以加工钢板、铜板、玻璃、塑料等各种类型的材料；切削材料的切面光滑，不会留下毛口或变形；在切削某些化工合成材料肘，不会放出有毒气体或产生烟尘；水刀穿越的速度非常快，甚至不会将材料淋湿。目前，许多国家已将高压水刀切削工艺投入实际应用。
水刀加工
来源：机械数控网 作者：未知
水刀加工又称水切割加工，水射流加工。最适合的平面二维图形的板材的切割，当前FLOW 等公司也推出了三维加工的水刀。由于水切割是冷态
切割，切割过程中不产生热变形、加工应力等，在很多行业（几乎所有行业）都可得到应用。
超高压水切割的原理
来源：机械数控网 作者：未知
“滴水穿石”是指在漫长的岁月中，滴水能够将石头击穿，而“切割技术”能将这一漫长的过程浓缩为一瞬间。超高压水切割机采用增压系统，将水的压力提高到３００ＭＰａ，再使这种超高压水经直径约为０．２～０．３ｍｍ的宝石喷嘴喷射而出，形成高速的水射流，这束水射流似一根细棉线，而其流速随着水的压力升高而加快，可达 ７００～１ ０００ｍ／ｓ，是音速的２～３倍。
此时的水射流具有很大的动能，可用来切割一些软基性材料，如：布匹、纸张、皮革、塑料、橡胶等，可广泛应用于造纸、皮革、食品、塑料、电子、橡胶、轻工、汽车内饰件加工等领域。
为了提高水的切割能力，在水射流中加入细砂，让细砂随水流一道加速而形成加砂射流并产生大于水射流几倍的功能，这种加砂射流被称为“水刀”，可以用来切割任何物质，如：钢材、钛、合金、复合材料、大理石、陶瓷、防弹玻璃、玻璃钢、钢筋混凝土制品、玉石、核原料、炸药及各种易燃易爆物质，广泛应用于建筑、装饰、机械、航空航天、船舶、汽车、石油、化工、玻璃、陶瓷等行业。成为一种跨世纪的国际先进水平的“冷态制造新工艺”。
水为何能象利剑似地切钢削石呢？在高速运动状态中的水已不再是柔性体，更不用说是超音速运动的物体，如在空中高速飞行的飞机与小鸟相撞，飞机的机壳就会被小鸟打出一个洞而造成飞行事故。超高压形成的水射流具有音速２～３倍的流速，因此能像利剑一样锋利。为提高切割的效
率，在水射流速度不变的情况下，在水中加入细砂，以提高运动物体的质量，则可以数倍地提高射流的冲击动能。。
水射流切割的原理与特点
来源：机械数控网 作者：未知
水射流切割的原理与特点
1
“水滴石穿”体现了在人们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力，然而，作为一项独立而完整的加工技术，高压水射流(wj)、磨料水射流(awj)的产生却是最近三十年的事，利用高压水为人们的生产服务始于十九世纪七十年代左右，用来开采金矿，剥落树皮，直到二战期间，飞机运行中“雨蚀”使雷达舱破坏这一现象启发了人们思维。直到本世纪五十年代，高压水射流切割的可能性才源于苏联，但第一项切割技术专利却在美国产生，即1968年由美国密苏里大学林学教授诺曼·弗兰兹博士获得。在最近十多年里，水射流(wj、awj) 切割技术和设备有了长足进步，其应用遍及工业生产和人们生活各个方面。许多大学、公司和工厂竞相研究开发，新思维、新理论、新技术不断涌现，形成了一种你追我赶的势头。目前已有3000多套水射流切割设备在数十个国家几十个行业应用，尤其是在航空航天、舰船、军工、核能等高、尖、难技术上更显优势。已可切割500余种材料，其设备年增长率超过20％。
2.
高压水射流基本原理归之为：运用液体增压原理，通过特定的装置（增压口或高压泵）, 将动力源(电动机) 的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴(又一换能装置) ，再将压力能转变成动能，从而形成
高速射流(wj)。因而又常叫高速水射流。
1，主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统及水循环处理系统等构成。油压系统低压油(10～30mpa) 推动大活塞往复来回移动，其方向由换向阀自动控制。供水系统先对水进行净化处理，并加入防锈添加剂等，然后由供水泵打出低压水从单向阀进入高压缸。增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分，增压器获得高压原理如图2所示，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论上：a 大·p 油=a小·p 水, p出水=a大/a小·p 油, 增压比即大活塞与小活塞面积之比，通常为10：1～25：1，由此，增压器输出高压水压力可达100mpa~750mpa。由于水在400mpa 时其压缩率达12％，因而活塞杆在走过其整个行程八分之一后才会有高压水输出。活塞到达行程终端时，换向阀自动使油路改变方向(图中虚线箭头所示) ，进而推动大活塞反向行进，此时高压水在另端输出。如果将此高压水直接送到喷嘴，那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的(图3中虚线) ，而且这对管路系统产生周期性振荡，为获得稳定的高压水射流，常在增压器和喷嘴回路之间设置一蓄能(恒压) 器，消除水压脉动，达到恒压之目的，常能控制脉动量在5％之内。
3、切除与切断机理
高速射流本身具有较高的刚性，在与靶物碰撞时，产生极高的冲击动压(p=ρvc)和涡流的形成，从微观上看相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值) ，因而高压水射流表面上虽为圆柱模型，而内部实际上存在刚性高和刚性低的部分，刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间也减少，增大了冲击强度，宏观上看起快速楔劈作用，而低刚度部分相对于高刚度部分形成了柔性空间，起吸屑、排屑作用，这两者的结合正好象使得其切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工。
高速水射流破坏材料的过程是一个动态断裂过程，对脆性材料(如岩石)
等主要是以裂纹破坏及扩散为主；而对塑性材料符合最大的拉应力瞬时断裂准则，即一旦材料中某点的法向拉应力达到或超过某一临界值σy时，该点即发生断裂。根据弹塑性力学，动态断裂强度与静态断裂强度相比要高出一个数量级左右，主要是因为动态应力作用时间短，材料中裂纹来不及发展，因而这个动态断裂不仅与应力有关，还与拉伸应力的作用时间相关。
4. 高压水射流(wj、awj) 切割应用范围
(有时又称为高速水射流加工) 与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料（frm 、frp 等）、锻烧陶瓷、高速钢（hrc30以下）、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢（hrc
5. (wj、awj) 切割与激光切割的区别
激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的 。而水射流切割实际应用
中水中还要加入些微粉磨料，由于是在低温下完成切割的，特别适合加工易分层、高温易分解的复合材料，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。。
水切割的优点
来源：机械数控网 作者：未知
水切割（水射流）是一种利用高压水流切割的机器，其优点（好处）在于：
1、 数控成型各种复杂图案；
2、 属冷切割、不产生热变形或热效应；
3、 环保无污染、不产生有毒气体及粉尘；
4、 可加工各种高硬度的，如：玻璃、陶瓷、不锈钢等，或比较柔软的材料，
如：皮革、橡胶、纸尿布等；
5、 是一些复合材料，易碎瓷材料复杂加工的唯一手段；
6、 切口光滑、无熔渣，勿需二次加工；
7、 可一次完成钻孔、切割、成型工作；
8、 生产成本低；
9、 自动化程度高；
10、24 小时连续工作。。