在古代，擁有一把千錘百煉、刀鋒犀利的好刀一定可以在戰(zhàn)場(chǎng)上所向披靡，是無(wú)數(shù)英雄好漢一生的追求。然而要問(wèn)現(xiàn)在什么刀最鋒利，那恐怕就是水刀了。

       水不僅有柔的一面，也有剛的一面，所以在中國(guó)古代就有滴水穿石的說(shuō)法，認(rèn)為世界上最鋒利的物質(zhì)就是水，再堅(jiān)固的東西在水滴長(zhǎng)年累月的拍打下都會(huì)被擊穿，也許是從這里得到了靈感，人們就開(kāi)始用水來(lái)切割那些堅(jiān)硬的物體。下面就來(lái)了解一下這個(gè)世界上最鋒利的水刀到底是什么“刀”，它到底有多鋒利。

       1、什么是水刀

       水刀，即以水為刀，本名高壓水射流切割技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)最早起源于美國(guó)，用于航空航天軍事工業(yè)，以其冷切割不會(huì)改變材料的物理化學(xué)性質(zhì)而備受青睞，后經(jīng)技術(shù)不斷改進(jìn)，在高壓水中混入其他磨料輔助切割，極大的提高了水刀的切割速度和切割厚度。

       水刀切割機(jī)集泵、閥、密封、液壓、自動(dòng)化控制為一體，由高壓泵、加工平臺(tái)、噴射切割頭、傳輸系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)水控制系統(tǒng)等組成，屬于一種冷切割技術(shù)。水刀不受材料品種的限制可以對(duì)任何材料進(jìn)行任意曲線的一次性切割加工；切割時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)立即被高速流動(dòng)的水射流帶走，并且不產(chǎn)生有害物質(zhì)。冷態(tài)切割無(wú)熱效應(yīng)，切割面好，不需要或易于二次加工，加工不變形，清潔環(huán)保，速度較快、效率較高，方便靈活、用途廣泛。水切割是適用性較好的成熟切割工藝方法。水刀現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陶瓷、石材、玻璃、金屬、復(fù)合材料等眾多行業(yè)。

       2、水刀的發(fā)展

       上世紀(jì)40年代，美國(guó)人將水增壓后從設(shè)計(jì)的細(xì)小噴嘴高速流出，并且能用于工業(yè)加工，也證明了水刀有較大的切割能量，這也是真正意義的水刀。后來(lái)蘇聯(lián)人將水切割的壓力增加到200MPa，能切割的物體就更多了。到60年代末，開(kāi)始在高壓水流中增加金剛砂，石英砂等磨料，這樣水刀的威力就更加巨大了，幾乎可以切割任何堅(jiān)硬的物體。進(jìn)入新世紀(jì)后，水刀的發(fā)展和應(yīng)用更加迅猛，已經(jīng)改變了整個(gè)切割加工行業(yè)，更是在向智能化發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了三軸，四軸，五軸甚至機(jī)器人水切割。

       3、水刀的工作原理

       水刀切割機(jī)運(yùn)用了液體增壓原理，通過(guò)特定的轉(zhuǎn)能裝置（增壓器或高壓泵），將電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成水的壓力能，經(jīng)過(guò)壓縮后的水經(jīng)過(guò)一個(gè)直徑微小的寶石噴嘴射出后，再將壓力能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，從而形成高速水射流，對(duì)工件進(jìn)行加工。

       造成水刀能有這樣強(qiáng)大的爆發(fā)力，除了外部的高壓之外，也不能忽略自身強(qiáng)大的實(shí)力，一般來(lái)說(shuō)，普通水刀只能切割軟性材料，但要是有切割硬性材料的需求，比如想要切割鋼鐵怎么辦？這時(shí)候，光水刀單槍匹馬似乎不夠，還需要增加水資源本身硬度的水刀砂，通常加入的水刀砂粒度在30到150目。水刀砂目前常用的有三種，二氧化硅、氧化鋁或者石榴石。磨料不能在高壓水管路中添加，因?yàn)檫@樣很容易將管路磨穿，噴嘴為了應(yīng)對(duì)高水壓，一般會(huì)用藍(lán)寶石或紅寶石噴嘴鑲嵌在金屬材料中，噴嘴根據(jù)電腦設(shè)定好的指令在軌道上移動(dòng)，精確的在被切割物上噴射水流完成切割作業(yè)。

      其中水刀切割機(jī)的噴嘴孔徑大小，決定了壓力高低和流量大小，可以根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境調(diào)試，而水刀切割機(jī)也憑借著強(qiáng)勁的切割性能與加工精度效率，在各個(gè)領(lǐng)域、各種材料上應(yīng)用廣泛。

       4、水刀的威力

       水刀利用超高壓技術(shù)可以將普通的自來(lái)水加壓到300MPa ~500MPa壓力，然后再通過(guò)內(nèi)孔直徑很小的噴嘴噴射出來(lái)，形成高速射流，該射流具有很高的能量，可用來(lái)切割軟性材料，如果再在射流中加入適量的磨料，則幾乎可以用來(lái)切割所有的軟硬材料，因此，毫無(wú)疑問(wèn)，水刀是目前世界上最鋒利的“刀”。水刀切割時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)立即被高速流動(dòng)的水射流帶走，并且不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，材料無(wú)熱效應(yīng)，還可實(shí)現(xiàn)任意曲線的切割加工。

       水刀能夠切割什么主要是由水壓決定的，將水加壓到30MPa以上就是低壓水刀，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的切割工作，加到100MPa就成了高壓水刀，能滿足大多數(shù)的切割工作，水壓超過(guò)200MPa就是超高壓水刀，甚至可以切開(kāi)金剛石，并且切割的寬度只有幾毫米，目前最高的切割壓力可達(dá)到600MPa，國(guó)內(nèi)的商業(yè)水切割設(shè)備一般運(yùn)行壓力在200MPa ~ 400MPa左右，最高達(dá)到了420MPa。

       水刀成為工業(yè)界的加工工具后，就開(kāi)啟了新的切割加工歷史，也被譽(yù)為下一個(gè)時(shí)代的工業(yè)趨勢(shì)。水刀在切割時(shí)出水壓力有多猛，有人用水刀去切割橡膠滾輪，當(dāng)水柱靠近時(shí)滾輪快速旋轉(zhuǎn)，在水柱持續(xù)沖擊下轉(zhuǎn)動(dòng)越來(lái)越快，輪子開(kāi)始膨脹變大，最后炸裂彈開(kāi)。

       多張防彈玻璃疊在一起，足有10厘米厚，在水刀面前輕松被撂倒。

       自然界中最堅(jiān)硬的材質(zhì)是金剛石遇到世界上最鋒利的水刀的時(shí)候，金剛石還是瞬間被劈成兩半。

       誰(shuí)能想到，原本柔弱的水在水切割機(jī)中會(huì)有這樣強(qiáng)大的爆發(fā)力，試問(wèn)世界上還有水刀切不了的東西嗎？

       參考資料：知乎 《機(jī)械原理》