解析水刀技术的现状和特点

　　什么是水刀
　　所谓水刀，是利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250-400Mpa压力，然后再通过内孔直径约0.15-0.35mm的宝石喷嘴喷射形成速度约为800-1000m/s的高速射流，俗称其为水箭，该水箭具有很高的能量，可用来切割软基性材料。如果再在水箭中加入适量的磨料则几乎可以用来切割所有的软硬材料。调整水射流的压力和流量，可以用其清洗各种物体，如除胶、除漆、除锈等，我们还可以利用超高压技术进行高压灭菌、食品保鲜等许多对人类有益的工作。
　　超高压水射流清洗技术是近年来在国际上发展起来的一门高科技技术，该技术主要利用高速水射流的动能来剥离表面顽垢，它是以水为介质，通过柴油机组或电机组驱动大流量增压器，将水加压至40000PSI（300Mpa）的压力，再通过呈圆周排列的多个宝石喷嘴喷射而出，喷嘴由油压或者气压驱动旋转，形成多束、多角度、强度各异的超高压旋转水射流。对需要清洁的表面、设备内结垢和附着物以及堵塞物进行超高压清洗工作。该系统一般由柴油机组作为动力源，只需要提供水源即可运行，因此机动性能较强，可以很容易地实现车载或制成超高压清洗车。不管什么结垢沉积物，超高压水射流清洗技术都能使这些问题迎刃而解，将污垢彻底清除，留下清洁、光滑的表面。它比人工清洗快的多，不需要化学药品、溶剂或腐蚀剂（也不需要同时采用成本很高的安全措施），使之更洁净、更环保。“超高压水射流清洗设备”与“超高压水射流切割设备”同属于“超高压水射流技术”的具体应用，只是前者流量较大，压力较低。

　　水刀的特点和分类
　　超高压水切割的特点
　　可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工（除水切割外其它切割方法都会受到材料品种的限制）；切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应（冷态切割），切割后不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。

　　水切割与激光切割比较
　　激光切割设备的投资较大，目前大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。目前人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。水切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，操作维修方便。

　　水切割与等离子切割比较
等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容易再进行二次加工。水切割属于冷态切割,无热变形,切割面质量好,无须二次加工，如需要也很容易进行二次加工。
　　水切割与线切割比较 
　　对金属的加工，线切割有更高的精度，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸可选余地大。
　　水切割与其它切割方法比较
　　对一些金属零件可采取冲剪工艺方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水切割与该切割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲剪工艺将很难或无法实现，而用水切割方法则较为理想；火焰切割也是金属领域常用的切割工艺，切割的厚度范围非常大，但与水切割相比其热效应明显、切割表面质量和精度较差，另外水切割能很好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材料的切割加工。
　　在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行业，传统的方法是用金刚石刀具进行切、锯、铣等，切割的厚度范围非常大、速度较快，但对常规厚度的板材，水切割可进行高精度的任意曲线的切割加工，成品率高，降低生产成本，且大大提高加工产品的附加值。
　　便携式水刀的特点
　　由于传统水刀设备体积庞大，重量等原因，无法实现快速移动，以适应不同的环境需求，2003年由锐迅安防特种技术开发有限公司，提出此概念并开发出便携式水切割系列，可像普通气割设备那样，可由两人协作迅速转移工作场所，并可快速实施切割，比如可装载于急救车内，应用于高速急救，替代普通气割等工具，可对事故车辆实施无高温、无危险救援。

　　超高压水射流清洗与其他清洗方式比较
　　超高压水射流清洗属于物理清洗方法，与传统的人工、机械清洗及化学清洗、生物清洗等其他清洗方式相比，有如下优点：
1.水射流的压力与流量可以方便地调节，因而不会损伤被清洗物的基体； 　　
2.超高压水射流不会造成二次污染，清洗过后如无特殊要求，不需要进行清洁处理； 　　
3.洗形状和结构复杂的物件，能在空间狭窄或环境恶劣的场合进行清洗作业； 　　

4.与化学清洗、生物清洗不同，超高压水射流清洗无有害物质排放与环境污染问题； 　　
5.超高压水射流清洗快速、彻底。如热交换器的清净率为95%以上，锅炉除垢率达95%以上； 　　
6.清洗成本低，大约只有化学清洗的1/3左右，即超高压水射流清洗属于细射流，属于节能型设备； 　　
7.超高压水射流清洗对设备材质、特性、形状及垢物种类均无特殊要求，只要求水射流能达以即可。

　　水刀在各领域的应用
　　1、在金属切割领域中的典型应用
　　（1）装饰、装潢中的不锈钢等金属切割加工 　　
　　（2）机器设备外罩壳的制造（如机床、食品机械、医疗机械、电气控制柜等） 　　

　　（3）金属零件切割（如不锈钢发兰盘的半精加工、钢板结构件、有色金属、特种金属 　　材料等） 　　
　　2、在玻璃切割领域典型应用 　　
　　（1）家电玻璃切割（燃气灶台面、油烟机、消毒柜等、电视机） 　　
　　（2）灯具 　　
　　（3）卫浴产品（淋浴房等） 　　
　　（4）建筑装潢、工艺玻璃 　　
　　（5）汽车玻璃等 　　 　　
　　3、陶瓷、石材等建筑材料加工领域应用 　　
　　“水刀”在该领域的应用较早、目前在国内客户中绝对数量最大，该领域主要是用于艺术拼图，目前中国的陶瓷、石材艺术拼图产品远销世界各地。 　　
　　4、复合材料、防弹材料等特殊材料的一次成形切割加工 　　
　　5、软性材料的清水切割 　　
　　（1）汽车内饰件的机器人空间切割 　　
　　（2）泡沫海绵、纸等 　　
　　6、低熔点及易燃、易爆材料的切割（如炸药、炮弹等） 　　
　　7、超高压水清洗 　　
　　（1）石油化工行业
　　换热器管程清洗；U型管管程清洗；浮头式换热器壳程清洗，空冷器翅片管清洗；反应釜，塔槽内壁，设备内构件清洗；大型储罐表面及内壁清洗处理；其他。 　　
　　（2）电力行业
　　清除冷凝器（箱）表面或内部污垢；大型汽轮机转子、隔板、壳体内结垢物；燃炉中损坏的耐火材料及各式预热、冷凝器等的结垢物，均能顺利清除，而不损原设备之性能；其他。 　　
　　（3）航空航天业
　　民用、军用航空机场跑道和护栏清洗，跑道除胶、清除停机坪油污和跑道上的交通标记等； 　　航空母舰平台跑道清洗；其他 　　
　　（4）船舶行业
　　用于船体表面需要定期除垢喷漆，采用超高压水清洗设备可以很容易去除污垢和表面漆，为进行重新涂漆做准备；其他。 　　
　　（5）汽车制造业 　　
　　汽车涂装车间油漆及污垢清洗；其他。 　　
　　（6）建筑桥梁业 　　
　　建筑外墙清洗；剥离建筑物墙面旧涂层；剥离地面的硬质合成纤维涂敷层；其他。 　　
　　（7）市政工程 　　
　　城市街道路面口香糖清洗；城市道路斑马线清洗；城市涂鸦清洗；城市牛皮癣清洗；城市煤气管道清洗；其他。
　　水刀技术的领先企业
　　美国福禄水刀
　　福禄公司在超高压水刀技术发展及制造方面处于世界领导地位，是机器人和组装设备的领先供货商。福禄公司为制造业及工业清洗市场提供先进技术和环保的解决方案。

　　福禄公司的机器人可以追溯到上世纪七十年代，当时波音的前任科学家创建了福禄研究机构。其目的是要开发基于先进技术的新业务。该公司的第一个商业化技术是采用超高压水射流作为一种工业切割工具。随后，福禄发明、注册专利并完成了世界第一部加砂水刀系统（切割厚度可达12英寸的硬材料）。 

　　总部 自1974年以来，福禄公司已生产10,000多套纯水水刀及加砂水刀系统并已超过45个国家的客户。占有近60%的国际市场，为超高压水刀技术发展和制造方面的世界领导者。公司总部位于华盛顿肯特，在印第安纳、密歇根、加拿大、巴西、德国、英国、瑞典、西班牙、意大利、法国、台湾、日本和中国均设有办事处，目前员工超过700人。至今，公司的核心市场已经扩展到航天、汽车、加工和设备车间、造纸、食品、艺术和建筑、工业清洗、食品加工及其它特殊用途。福禄的卓越成就在于对关键领域的专注，包括领先的技术、完整解决方案的提供、新产品的广泛研究和开发、在核心领域内扩展应用、通过系统的可靠性和强大的服务工作组在全球对水射流和超高压技术的支持取得客户关注。

　　南京大地水刀
　　南京大地水刀股份有限公司，是中国最早、目前规模最大的一家专业从事“超高压水射流技术”应用产品研究、开发和生产的高新技术企业。大地水刀以优越的产品性能价格比被广泛应用于建筑陶瓷、石材、玻璃、金属加工、汽车、航空航天、军工、石油化工等行业
产品分布在国内二十几个地区，同时还远销美国、加拿大、俄罗斯、意大利、澳大利亚、东南亚以及中东等国家和地区。迄今为止，已经有超过1200台大地水刀在使用，最长使用时间近十年之久。 　　
　　1996年研制出我国第一台超高压水切割产品，并被国家确认为重点新产品项目
　　2002年合作编著我国机械工业第一部超高压水切割机产品标准JB/T 10351-2002 　　
　　2002年研制出我国第一台超高压水射流弹药销毁系统，用于军队废旧炮弹的安全切割处理 　　

　　2003年研制出我国第一台机器人水刀，投产后用于广州本田、上海通用等汽车内饰件的切割 　　
•产品的核心技术国内领先，国际先进，产品产销量保持国内第一，被誉为中国“第一刀” 　　
•先进的检测设备（英国进口）和600MPa超高压测试中心，能够最大限度地保证产品的品质 　　
•拥有一批优秀的超高压和自动化技术人才，具有强大的产品开发和多学科技术综合能力，从而为客户提供完善、全面的解决方案 。　　
•拥有“超高压水切割机”技术专利二十余项 　　
•中国水射流协会理事单位、美国水射流协会成员 　　
•超高压数控万能水切割机产业化”项目列为国家科技部火炬计划

　　沈阳奥拓福水刀
　　奥拓福科技有限公司现有高尖端生产设备50余台套，具有年产超高压水切割设备400台的生产能力，公司致力于超高压水射流技术的研发与应用，拥有多项国家专利技术，同时也是唯一具有数控超高压水切割机整机专利技术的企业。目前奥拓福公司已经成为中国水射流行业的市场主导者与技术领跑者，并成为了代表中国水射流行业角逐国际市场的开拓者。
　　公司主要生产以数控超高压水切割机为主导产品的高压水射流设备，目前已形成了6大产品系列150种型号的产品组合，产品行销海内外，在东北、华北、华中、华东、华南、西北、西南、山东等区域设立了20多家分公司及办事处；在美国设立了分公司；在韩国、澳大利亚、印度、中东地区、东欧地区设立了常驻代表，建立了覆盖全国、辐射世界的全球销售网络。
　　奥拓福公司作为振兴东北老工业基地的高新技术制造企业的代表，得到了各级政府领导的密切关注与大力支持，中共中央政治局常委国务院副总理李克强，原全国人大常委会副委员长李铁映，辽宁省委常委、省长陈政高等国家及省市领导先后莅临公司参观、调研。
公司自成立以来，先后被评为“高新技术企业”、“市级企业技术中心”、“省级科技成果”、“中国市场经济上榜展示品牌”、“全国质量合格评定用户满意十佳品牌”、“中国水切割行业最具影响力品牌”“中国优质名牌产品”“中国驰名品牌”“守合同重信用单位”等众多荣誉。
 
 

（国际金属加工网：吕梦然）

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