水射流切割磨料，俗称“水刀砂”，分为天然磨料（如石榴石磨料）和人造磨料（如白刚玉磨料），目前国际通用材质为石榴石天然磨料，目前国内主产地在山东、江苏等地区。

大颗粒磨料质量大、不易被加速，小颗粒磨料质量小，被加速后其动能达不到较强的切割能力。只有合适的粒度奶油最强的切割能力。实验证明，人造白刚玉磨料的切割能力虽高于天然磨料，但对磨料混合管的磨损却是天然磨料的数十倍，而且价格昂贵。因此，选用国产的粒度为80目的石榴石水切割磨料比较适宜。

磨料水射流切割注意事项

选择磨料时一定要注意灰尘含量，如果灰尘、泥土过多，容易造成砂管堵头、砂管损伤、增加成本等结果：

1、砂管堵头。灰尘含量大的水切割砂容易出现受潮，造成磨料中灰尘、泥土固结成团的现象，导致砂管堵头，水出不来，反而会在输砂管出现膨胀甚至是漏水现象。需立即停机清理，防止砂管损伤。一吨磨料价值几百元，而一根砂管从几百到上千不等。

2、废砂难清理。在溜槽中的废沙经过积累沉淀，需要定期清理。如果所选磨料含有的灰尘量过高，则废沙很难清理，可能需要派专人用半天甚至是一天的时间专门来做清理工作。

3、无形增加采购成本。采购一吨磨料，如果里面含有五分之一的灰尘和过于细小的砂粒，相当于支付了二百斤灰尘和过细无效颗粒的成本，因为灰尘和过细的颗粒都是起不到切割和研磨的作用。

磨料水射流切割鉴别方法

将沙子和水以1:2的比例倒在一个矿泉水瓶里，用力摇晃，看水的浑浊度即可分辨磨料的清洁度。

利用磨料水射流切割工件，与传统的机械切割及火焰切割方法相比具有无可比拟的优越性，具体表现在以下几方面：

1）切割效率高。利用磨料水射流切割工件时，通过数控进给系统的自动控制功能，可以将被切割工件的任一点设置为起割点，因此切割工件时编程具有很大的灵活性，可以根据被切割工件的大小、复杂程度及材料的形状尺寸等设置最短的切割路线，提高切割效率。

2）切缝质量好。磨料水射流切割工件时，通过数控进给系统精确地驱动割枪运动、切割出的形状尺寸误差小，割缝仅1 mm左右，且切割断面平整光洁，无毛刺、挂渣、崩角及塌边等缺陷。

3）材料利用率高。利用磨料水射流切割工件时，通过计算机将切割图形按材料最省原则排列，然后编程切割，切缝仅1mm左右，有利于节约贵重金属，能最大限度地提高材料的利用率，降低生产成本。

4）通用性强。通过选用适宜的切割参数，如切割速度、磨料水射流量（或工作压力）及掺砂量等可以切割不同材质及不同厚度的工件，无需更换喷嘴，通用性特别强。

5）切割时工件不发热。磨料水射流切割属于湿态高能量切割，由于磨料水的冷却作用，工件不会产生热变形及热影响区，特别适用于铝、铜、钛、锆及其合金等热敏感性材料的切割，尤其是采油平台，炼油厂，大型油、气储罐区及油、气输送管道等禁火作业区的安全切割。

6）环保效果好。磨料水射流切割属于湿态高能量冷切割，不会产生有毒气体及灰尘等污染此外完成切割作业后的磨料水经集水箱收集后，经过滤及脱泡等净化处理后可循环利用。同样磨料经凉干和过筛等处理后也可重复使用多次，不会污染环境。

综上所述，磨料水射流切割机具有工作压力低，结构简单，设计制造方便，切割效率高，割缝质量好，产品形状尺寸误差小，割缝窄（约1 mm左右） ，材料利用率高，断面平整光洁，无毛刺、挂渣、崩角、塌边及无热变形等缺陷，并能对复杂工件实现智能化切割，是切割各种金属、非金属，尤其是切割铝、铜、钛、锆等热敏性材料的理想设备，同时也是切割玻璃、陶瓷、混凝土、大理石及花岗岩等难切割材料的较佳设备。

早在20世纪60年代初，从高速飞行的飞机受到雨滴的侵蚀这一现象中得到启发美国、日本和前苏联等国家投入了大量的人力、物力研究开发水射流切割技术，经约10年的潜心钻研，美国于1971年设计制造了世界上第1台超高压纯水射流切割机W JC）。将它应用到家俱制造行业中，取得了前所未有的经济效益。

鉴于纯水射流的切割能力较差，仅适用于布匹、木材、塑料及橡胶等软质材料的切割，这就促使人们去研究开发切割能力较大的磨料水射流切割，经11年的不懈努力，美国又于1982年设计制造了磨料花岗岩等几乎所有的材料。

随后英国及意大利等国也相继设计制造了磨料水射流切割机，我国也于1993年设计制造了磨料水射流切割机，投入实践生产中，取得了令人瞩目的成就。

流体力学的运动规律表明，从喷嘴以每秒几百米的高速喷出的磨料水射流通常处于紊流状态，而紊流的最大特点是横向掺混，导致磨料水射流边界上的微细液滴与周围气体（空气）之间发生动量交换，从而把周围气体吸入到磨料水射流中去，并随同磨料水射流一起运动，促使磨料水射流的气体吸入量和横截面积沿射程的增大而增大，而射流速度则沿射程的增大而减小，所以磨料水射流就形成了向周围扩散的锥体流动场。由此可见，磨料水射流是由高速运动的含有气体及磨粒的水滴所组成的混合物。

由流体力学的有关知识可得，快速运动的磨料水射流具有极大的动能，当它接触到被切割的材料时，磨料水射流的动能瞬间就会为被切割材料吸收，具体表现为：第一是磨粒和水滴对被切割材料的冲击作用；第二是磨粒和水滴沿被切割材料表面的剪切破断作用（即切削作用）；第三是磨料水射流中的气体对被切割材料的侵蚀作用。在以上3点的的共同作用下，被切割材料破碎形成割缝，达到切割分离的目的。

实践生产经验表明，磨料水射流切割材料时，主要表现为磨料水射流对被切割材料表现的冲击破碎作用，并且当磨料水射流对被切割材料表现的冲击应力超过被切割材料表面的抗压力度时，被切割材料破碎形成割缝。

因此，磨料水射流的切割原理就是利用几十至几百MPa的磨料水（高压水中掺入磨料）通过特殊设计的孔径极小的喷嘴，以每秒几百米的高速喷出的磨料水射流的冲击、剪切破断（切削）及浸蚀作用来分割工件的。

水的作用不同

虽然在实际中都是利用高速运动的水流对于材料进行切割，但是在纯水切割中，水是切割工具。而在磨料水切割中，高压水用于给磨料颗粒加速，在实际中起到切割作用的是磨料水刀砂。

切割材质不同

虽然利用高压发生器，可以达到很高的切割效率，但是纯水切割在切割比较硬的材质时，其速度还是不理想，这也是最初磨料水射流技术发展的基础。但是在有些领域，纯水切割要比磨料水切割有优势，比如纸质产品、压实材料、塑料、泡沫塑料、纺织品或食品等方面。而由于磨料水刀砂石榴石锋利的尖角和较大的硬度，在切割金属、岩石、玻璃或陶瓷等材质时，在速度和效果上要更好。可以说各有千秋，在不同的领域各有优势。

精度和深度不同

水切割如果没有石榴砂，那么无论是切割的精度还是深度都会大打折扣。实验室数据显示，如果不放磨料只能切割3mm的钛板，而且切出来是锯齿状的。加上石榴石水切割磨料后，可以轻松切割30mm的钛板，精度也非常准确。总而言之，虽然磨料水切割还是叫水切割，其实出力的是石榴砂。

该书对水射流技术的理论及其在机械工程中的应用做了较全面的论述。全书共分八章，第1章水射流技术概论，主要讲述水射流技术原理、水射流技术发展历程、国内外研究动态以及水射流技术的应用；第2章讲述纯水射流技术理论基础、系统组成、水射流结构特征与基本参数、水射流打击力模型和水射流冲击破坏理论；第3章讲述水射流打击力增强技术，包括减阻液水射流、空化水射流、脉冲水射流、磨料水射流等技术；第4章涉及磨料水射流切割技术，包括磨料水射流切割的一般特征、磨料水射流切割过程中的温度分布、磨料水射流切割工艺参数、磨料水射流切割理论等；第5章涉及磨料水射流精密切割控制技术，包括磨料水射流精密切割表面质量控制技术、磨料水射流精密切割几何精度控制、磨料水射流精密切割的运动控制和磨料水射流精密切割的优化处理技术等；第6章涉及磨料水射流精密特种加工技术，包括磨料水射流精密切割厚材料、磨料水射流精密钻孔加工、四轴联动精密切割加工异形零件、磨料水射流车削加工、磨料水射流铣削加工、磨料水射流超精密磨削加工和磨料水射流抛光技术等；第7章介绍了水射流技术在机械工程中的典型和创新应用；第8章介绍了水射流技术在军工和国防领域的应用。

该书可以作为从事水射流技术研究、开发及其他相关工程技术人员的参考用书，也可以作为高等院校本科生、研究生开设相关课程的教学参考用书。

水冲机历史

在20世纪50年代，林业工程师诺曼弗兰兹试行的水切割机的早期形式削减木材。然而，这项技术没有进步，直到20世纪70年代尤其是当穆罕默德印度大麻制作技术添加到磨料水射流切割机。水射流切割是在许多方面无与伦比，并改变了许多产品的生产方式。股水柱存在的许多类型，包括纯水柱，磨料水射流，冲击水柱，空战斗机和混合飞机。

水冲机工艺特征

有六个主要工艺特征，水射流切割：

（1）使用了在一个超高压水（30,000 - 90,000 PSI）的流是由一水射流加力泵产生的悬浮磨粒高速流。

（2）用于加工的材料较大的数组，包括热敏感，微妙的或非常坚硬材料。

（3）生产没有工件表面或边缘的热损伤。

（4）喷嘴通常由烧结硼化物。

（5）产生小于1度锥度大多数削减，可以减少或消除，放慢削减进程完全。

（6）喷嘴距离工件影响了缝的大小和材料去除率。

水冲机操作

水冲机通常是连接到一个高压水泵水的地方，然后从喷嘴喷出，通过削减喷涂材料与高速喷水它。悬浮在砂砾或其他磨料，如石榴子石，氧化铝，形式添加剂，可以协助这一进程。

水冲机优点

水冲机切割重要的好处是能够削减不与材料的内在结构的干扰物质，因为没有“热影响区”或热影响区。尽量减少热效应使金属不被损害或改变内在属性晋级。

水冲机也能够生产复杂的材料，而不是削减。该缝，或宽度的削减，可以改变，改变在喷嘴部分，以及研磨类型和规模。典型的磨料作出削减在1.016至1.27毫米，但可窄至0.508毫米的范围缝。非正常磨损削减0.178至0.33毫米，但可以小到0.076毫米，这大约是人类头发的大小。这些小剪子能在广泛的应用范围非常小的细节可能。

高压水被认为是“绿色”技术。水刀不产生有害废物，减少废物处置成本。他们可以切断大量材料可重复使用的废料可能已经失去了使用传统的切割方法件。部件可以最大限度地紧密嵌套材料的使用，节约和高压水通过建立非常小切口材料。水刀使用非常少的水（1加仑约半每分钟1加仑取决于切割头孔的大小），以及所使用可以回收利用封闭循环水系统。废水通常是干净，可以过滤和处理撞倒一名耗尽。石榴石磨料是一种无毒的天然物质，可重复使用回收。石榴石通常可以弃置于堆填区。水刀也消除空气中的尘粒、烟、烟雾，以及切割，如石棉和玻璃纤维材料的污染。这极大地改善了工作环境，减少经营风险问题引起的。