水刀，是一把什么樣的刀

阮華君

一股超高壓水射流噴出，細(xì)如針刀，“鉆”入混凝土。剎那間，堅(jiān)硬的混凝土像做了一個(gè)微創(chuàng)手術(shù)，被一層層剝離，露出里面的鋼筋。整個(gè)過程中，鋼筋結(jié)構(gòu)無傷害，無劇烈振動，也無粉塵。

這是沈陽至海口高速公路水口到白沙段錦江大橋的施工現(xiàn)場。按照施工要求，水射流機(jī)器人從橋基邊緣“開刀”，向內(nèi)破碎75厘米，露出橫筋。之后，舊橋與新橋無縫連接。作業(yè)期間，大橋不封路，安全須保障。

看了《人民日報(bào)》上的這段新聞，你也許會好奇：水射流機(jī)器人這么厲害？是的，這是因?yàn)樗鼞?yīng)用了水刀。

水刀，即高壓水射流切割技術(shù)。普通切割技術(shù)利用集中熱能使材料熔化或者燃燒并分離;而水刀采用冷切割方式，不會改變材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。科學(xué)家還在高壓水中混石榴砂、金剛砂等磨料，加快水刀的切割速度，加大水刀的切割厚度。

如今，水刀既能切割，又能雕琢工件，可以對任何材料進(jìn)行任意曲線的一次性切割。高速水射流會立即帶走切割時(shí)產(chǎn)生的熱量，且不產(chǎn)生有害物質(zhì)。水刀設(shè)備受材料質(zhì)地影響小，不必像普通切割機(jī)切割不同材料那樣頻繁更換刀片，已經(jīng)被用于加工陶瓷、石材、玻璃、金屬、復(fù)合材料等眾多材料，備受青睞。

而且，水刀能進(jìn)行精細(xì)切割。以前，炮彈、地雷等危險(xiǎn)品如果需要被銷毀，往往是被一“爆”了之，不夠安全，不夠環(huán)保，還不夠方便（需要特定的場地）?，F(xiàn)在，水刀可以把它們輕易割開，人們能取出火藥等材料再利用。

正是因?yàn)橛羞@些優(yōu)點(diǎn)，加上它易操作、生產(chǎn)良品率高，水刀正逐漸成為工業(yè)切割技術(shù)的主流。

這真是太神奇了！水刀是誰發(fā)明的呢？

和世界上很多偉大的發(fā)明一樣，水刀的發(fā)明不是一蹴而就的。最早發(fā)現(xiàn)水切割現(xiàn)象的，是英國人。1936年前后，蘇聯(lián)和美國的工程師把水增壓，利用高壓水射流采礦。1950年，一位叫諾曼·弗朗茨的林業(yè)工程師想尋找一種把大樹干切割成木材的新方法。他把重物壓到水柱上，迫使水流過一個(gè)很小的噴嘴，短暫獲得了高壓水射流，并使之能夠切割木頭和其他材料。他盡管沒制造出一種量產(chǎn)的木材切割器，但是證明了高速會聚水流具有極大的切割能量，所以被公認(rèn)為“水刀之父”。1980年，加砂水刀第一次被用來切割金屬、玻璃和混凝土。1983年，世界上第一個(gè)商業(yè)化的加砂水刀切割系統(tǒng)問世，被用來切割汽車玻璃。從那以后，加砂水刀被應(yīng)用到更多行業(yè)，如加T機(jī)械、造船等。

20世紀(jì)70年代，我國科學(xué)家開始研究水刀。1996年，第一臺國產(chǎn)水刀設(shè)備研發(fā)成功。2003年后，廣闊的市場前景吸引國內(nèi)許多廠商紛紛研發(fā)和生產(chǎn)適用于不同領(lǐng)域的水刀設(shè)備。如今，全國已有6000多臺超高壓水刀設(shè)備投入使用，水刀最大壓強(qiáng)420兆帕，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

盡管水刀優(yōu)點(diǎn)很多，但是早期的相關(guān)設(shè)備體積龐大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)代工業(yè)發(fā)展。于是，21世紀(jì)初.便攜式水刀設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，為水刀發(fā)展掀開了新的一頁。 便攜式水刀設(shè)備一般應(yīng)用磨料射流技術(shù)，能切割金屬等許多材料。它體積小、重量輕、運(yùn)輸方便、切割效率高，可以滿足客戶對切割能力及作業(yè)環(huán)境的多種要求，具有廣闊的市場應(yīng)用前景，主要用于排爆、船舶制造、事故急救等行業(yè)。 看到這兒，你可能要問：會不會將來有一天，我們在家里不用菜刀、剪子等工具，只用水刀便能切肉、剁骨、裁衣？呵呵，那可沒準(zhǔn)喲！

激光切割與水刀切割比較

激光切割將高度集中的能量和壓力結(jié)合，可以切割很小、很窄的材料區(qū)域，精度較高，速度較快。但是，相關(guān)設(shè)備成本高，會在作業(yè)處留下弧痕并引起熱效應(yīng)，大多用于切割薄鋼板、部分非金屬材料，對有些材料切割的效果不理想。