水刀，即以水為刀，本名高壓水射流切割技術，這項技術最早起源於美國。用於航空航天軍事工業。以其冷切割不會改變材料的物理化學性質而備受青睞。後經技術不斷改進，在高壓水中混入石榴砂、金剛砂等磨料輔助切割，極大的提高了水刀的切割速度和切割厚度。水刀已經廣泛套用於陶瓷、石材、玻璃、金屬、複合材料等眾多行業。在中國，水刀的最大壓強已經做到了420MPa。一些技術先進的公司已經完善了3軸、4軸水刀，5軸水刀也趨向成熟。
基本介紹
- 中文名：水刀
- 外文名：Water knife
- 釋義：以水為刀
- 原名：高壓水射流切割技術
- 起源：最早起源於美國
簡介,特點,水刀分類,科普介紹,切割比較,典型套用,套用範圍,攜帶型水刀,安全水刀,清洗技術,概述,與其他方式比較,
簡介
特點
可以對任何材料進行任意曲線的一次性切割加工（除水切割外其它切割方法都會受到材料品種的限制）；切割時產生的熱量會立即被高速流動的水射流帶走，並且不產生有害物質，材料無熱效應（冷態切割），切割後不需要或易於二次加工，安全、環保，速度較快、效率較高，可實現任意曲線的切割加工，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。
水刀分類
以加沙情況來分：水切割分為無沙切割和加沙切割兩種方式。
以設備來分：分為大型水切割和小型水切割。
以壓力來分：分為高壓型和低壓型，一般以100MPa為界限。100MPa以上為高壓型，100MPa以下為低壓型。而200MPa以上為超高壓型。
以技術原理來分：分為前混式和後混式。
以機械結構來分：分為懸臂式和龍門式。
以安全切割來分：分為安全切割類和非安全切割類，區別主要在水壓上面，100MPa以下低壓型水切割可套用於特種行業如：危化、石油、煤礦、危險物處理等方面。經過大量實驗人們發現，當水壓超過一定閾值時，即使純水也會把某些敏感性化學品引爆，而含沙水切割由於水中含有磨料沙，沙子的勢能和衝擊力和物體碰撞，產生的能量也會引起特殊化學品的不穩定性，經過大量實驗和論證，最後得出其閾值在237.6MPa左右。故在水切割行業，人們對200MPa以上的水切割主要套用在機械加工行業。
科普介紹
水刀作為一種新技術新產品，由於其為機械類產品，沒有電子類產品的技術神秘感和科技感那么濃厚，一直不被媒體重視，直到2011年，由於水射流專家紀新剛創造性的另闢蹊徑，將水刀做成了小型化、安全化，使水刀改變了不能在危險領域使用的局面。由於其突破性的思維和其在行業的影響，中央電視台科教欄目對其做了相關報導，於2011年央視做了為期60分鐘的專訪。詳細介紹了水刀知識。由於收視率創國內科教欄目的收視率冠軍，央視於2012從新編排重複多次於黃金時段播放。紀新剛-以水為刀 後期央視的科技人生欄目對紀新剛做了30分鐘專題報導。
切割比較
與雷射切割比較
雷射切割設備的投資較大，大多用於薄鋼板、部分非金屬材料的切割，切割速度較快，精度較高，但雷射切割時在切縫處會引起弧痕並引起熱效應；另外對有些材料雷射切割不理想，如鋁、銅等有色金屬、合金，尤其是對較厚金屬板材的切割，切割表面不理想，甚至無法切割。人們對大功率雷射發生器的研究，就是力圖解決厚鋼板的切割，但設備投資、維護保養和運行消耗等成本投入很大。水切割投資小，運行成本低，切割材料範圍廣，效率高，操作維修方便。
與等離子切割比較
等離子切割有明顯的熱效應，精度低，切割表面不容易再進行二次加工。水切割屬於冷態切割，無熱變形，切割面質量好，基本不用再進行二次加工，如需要也很容易進行二次加工。
水切割與線切割比較對金屬的加工，線切割有更高的精度，但速度很慢，有時需要用其它方法另外穿孔、穿絲才能進行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以對任何材料打孔、切割，切割速度快，加工尺寸可選餘地大。
水刀機與其它切割方法比較
對一些金屬零件可採取沖剪工藝方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水切割與該切割方法相比柔性好，可隨時進行任意形狀工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情況下，沖剪工藝將很難或無法實現，而用水切割方法則較為理想；火焰切割也是金屬領域常用的切割工藝，切割的厚度範圍非常大，但與水切割相比其熱效應明顯、切割表面質量和精度較差，另外水切割能很好地解決一些熔點高、合金、複合材料等特殊材料的切割加工。
在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行業，傳統的方法是用金剛石刀具進行切、鋸、銑等，切割的厚度範圍非常大、速度較快，但對常規厚度的板材，水切割可進行高精度的任意曲線的切割加工，成品率高，降低生產成本，且大大提高加工產品的附加值。
典型套用
套用範圍
1、在金屬切割領域中的典型套用
（1）裝飾、裝潢中的不鏽鋼等金屬切割加工
（2）機器設備外罩殼的製造（如工具機、食品機械、醫療機械、電氣控制櫃等）
材料等）
2、在玻璃切割領域典型套用
（1）家電玻璃切割（燃氣灶台面、油煙機、消毒櫃等、電視機）
（2）燈具
（3）衛浴產品（淋浴房等）
（4）建築裝潢、工藝玻璃
（5）汽車玻璃等
3、陶瓷、石材等建築材料加工領域套用
“水刀”在該領域的套用較早、在國內客戶中絕對數量最大，該領域主要是用於藝術拼圖，中國的陶瓷、石材藝術拼圖產品遠銷世界各地。
4、複合材料、防彈材料等特殊材料的一次成形切割加工
5、軟性材料的清水切割
（1）汽車內飾件的機器人空間切割
（2）泡沫海綿、紙等
6、低熔點及易燃、易爆材料的切割（如炸藥、炮彈等）
7、超高壓水清洗
（1）石油化工行業
換熱器管程清洗；
U型管管程清洗；
浮頭式換熱器殼程清洗，空冷器翅片管清洗；
反應釜，塔槽內壁，設備內構件清洗；
大型儲罐表面及內壁清洗處理；
其他。
（2）電力行業
清除冷凝器（箱）表面或內部污垢；
大型汽輪機轉子、隔板、殼體內結垢物；
燃爐中損壞的耐火材料及各式預熱、冷凝器等的結垢物，均能順利清除，而不損原設備之性能；
其他。
（3）航空航天業
民用、軍用航空機場跑道和護欄清洗，跑道除膠、清除停機坪油污和跑道上的交通標記等；
航空母艦平台跑道清洗；
其他
（4）船舶行業
由於船體表面需要定期除垢噴漆，採用超高壓水清洗設備可以很容易去除污垢和表面漆，為進行重新塗漆做準備；
其他。
（5）汽車製造業
汽車塗裝車間油漆及污垢清洗；
其他。
（6）建築橋樑業
建築外牆清洗；
剝離建築物牆面舊塗層；
剝離地面的硬質合成纖維塗敷層；
其他。
（7）市政工程
城市街道路面口香糖清洗；
城市道路斑馬線清洗；
城市塗鴉清洗；
城市牛皮癬清洗；
城市煤氣管道清洗；
其他。
攜帶型水刀
由於傳統水刀設備體積龐大，重量等原因，無法實現快速移動，以適應不同的環境需求，提出此概念並開發出攜帶型水切割系列，可像普通氣割設備那樣，可由兩人協作迅速轉移工作場所，並可快速實施切割，比如可裝載於急救車內，套用於高速急救，替代普通氣割等工具，可對事故車輛實施無高溫、無危險救援。
安全水刀
由於以往的水刀工作為超高壓，無法用於危險行業的套用，當水壓太高時，不能用於危險作業，其閾值為237.6MP水壓。由水射流專家紀新剛研發的安全水刀應運而生，研發出工作壓力為25~50MP水壓水刀。可套用於公安排爆用的危險物處理、武警消防破障救援、穿牆滅火，有適合煤礦用的礦用安全水切割設備，有化工專用的防爆安全水切割設備，有石油系統用的石油管道安全水切割設備。
1.石油
由於紀新剛水刀安全、便捷、環保等諸多優勢，被石油系統所認知，並套用在多個作業環境。如：石油管道、採油樹搶修、罐體切割、設備維修等。
中石油在國內首次採用攜帶型水切割，並做了相關報導：冀東油田油建公司使用攜帶型水切割設備，在油氣集輸公司高一聯2000立方米污水沉降罐罐頂完成開孔作業。
此次開孔作業主要包括兩個半徑600毫米的灌頂開孔。因需開孔的儲罐為隔油罐，內部介質為油污水（已清理），傳統的切割作業存在閃爆等風險。而水切割技術的引入，讓風險極高的施工作業變得安全可靠。
攜帶型水切割技術是將普通水經過增壓系統增壓後，再通過一個極細的噴嘴，以每秒數百米的速度噴出水射流。相對其他切割技術而言，水射流切割無任何有毒有害物質產生，且切割後無熱反應區或機械應力殘留，是一種高產能的冷切割技術。
石油儲罐頂部安全水刀作業2.化工
化工企業為高危行業，設備所容物質通常為易燃易爆品，例如罐體類、管道類、設備類等維修一直以來是個難題。像管道的維修更換，及其危險，工人操作不當稍有不慎就有發生爆炸的危險。而紀新剛研發的攜帶型安全水切割解決了這由來已久的歷史難題，採用水為介質，工作過程中無高溫、無明火、無靜電，杜絕了發生危險的可能。
3.煤礦
眾所周知煤礦井下巷道裡面都有大量的瓦斯、煤氣等易燃易爆氣體存在，井下通常是嚴禁動火作業的。萬不得已非要維修的時候，必須要停止相關作業，模擬地上環境來操作，這個過程及其繁瑣複雜，不但耗費人力物力，停工減產，也存在一定的危險。而紀新剛研發的攜帶型安全水切割在不停工、不用模擬地上環境的情況下完全避免了危險發生。
4.危險物處理
各地方都存留著像戰爭遺留、過期彈藥等危險品，通常採用引爆的方式來銷毀，但是需要原理都是的空曠場地，而銷毀時產生的有毒有害氣體對環境造成了極大的危害。而紀新剛的攜帶型安全水切割不但可以安全銷毀各類危險物，而且可以將銷毀後的物品回收再利用。完全解決了危險、場地、環保等問題。
炮彈的安全切割處理清洗技術
概述
超高壓水射流清洗技術是這幾年在國際上發展起來的一門高科技技術，該技術主要利用高速水射流的動能來剝離表面頑垢，它是以水為介質，通過柴油機組或電機組驅動大流量增壓器，將水加壓至94000PSI（648Mpa）的壓力，再通過呈圓周排列的多個寶石噴嘴噴射而出，噴嘴由油壓或者氣壓驅動旋轉，形成多束、多角度、強度各異的超高壓旋轉水射流。對需要清潔的表面、設備內結垢和附著物以及堵塞物進行超高壓清洗工作。該系統一般由柴油機組作為動力源，只需要提供水源即可運行，因此機動性能較強，可以很容易地實現車載或製成超高壓清洗車。不管什麼結垢沉積物，超高壓水射流清洗技術都能使這些問題迎刃而解，將污垢徹底清除，留下清潔、光滑的表面。它比人工清洗快的多，不需要化學藥品、溶劑或腐蝕劑（也不需要同時採用成本很高的安全措施），使之更潔淨、更環保。“超高壓水射流清洗設備”與“超高壓水射流切割設備”同屬於“超高壓水射流技術”的具體套用，只是前者流量較大，壓力較低。
與其他方式比較
超高壓水射流清洗屬於物理清洗方法，與傳統的人工、機械清洗及化學清洗、生物清洗等其他清洗方式相比，有如下優點：
1.水射流的壓力與流量可以方便地調節，因而不會損傷被清洗物的基體；
2.超高壓水射流不會造成二次污染，清洗過後如無特殊要求，不需要進行清潔處理；
3.洗形狀和結構複雜的物件，能在空間狹窄或環境惡劣的場合進行清洗作業；
4.與化學清洗、生物清洗不同，超高壓水射流清洗無有害物質排放與環境污染問題；
5.超高壓水射流清洗快速、徹底。如熱交換器的清淨率為95%以上，鍋爐除垢率達95%以上；
6.清洗成本低，大約只有化學清洗的1/3左右，即超高壓水射流清洗屬於細射流，屬於節能型設備；
7.超高壓水射流清洗對設備材質、特性、形狀及垢物種類均無特殊要求，只要求水射流能達以即可。
