连金刚石都能轻易切开的刀刃——超高压水刀

连金刚石都能轻易切开的刀刃——超高压水刀
“绳锯木断，水滴石穿” ，古人很早就发现了柔弱的水也能变得刚强。

我们都知道水滴之所以能穿透石头，是因为水滴具有较高的速度；那么，如果我们把水滴换成极细的水流，并给它极高的速度，不就变成非常锋利的刀子了吗？
科学家们根据这个原理，发明出了界上最锋利的刀刃——超高压水刀。

超高压水刀，顾名思义，利用一系列加压泵把水加压到300MPa ~ 500MPa压力，然后再通过内孔直径约0.05毫米的喷嘴喷射出来，形成速度约为800 ~ 1000米/秒的高速射流，射流具有很高的能量，能切割任意柔软的物体，如果再加入磨料，就能切割高硬度的钢材，甚至金刚石也能轻易切开！
超高压水刀与其它切割设备如传统铣床车床、激光刀、钼丝切割有明显不同，它是冷切割，切割时产生的热量会立马被水流带走；而不像这些热切割，高温会产有害物质。

目前超高压水刀最高的切割压力可达到600MPa，国内的商业水切割设备一般运行压力在200MPa ~ 400MPa左右，最高达到了420MPa。

超高压水刀设计难点
超高压水刀工作的基本原理可以说非常简单，就是把水加压从喷头喷出；但是，想要实现这个目的，过程极为复杂。

制造超高压水刀需要特殊的材料，和复杂的工程设计。

首先，因为水压极大，那么对于管道等密封设备而言，无论密封性能多么好，纯水总会使它们磨损而渗漏。

为了解决这个问题，水刀用水就要加入5%的可溶性乳化油，提高密封效果。

对于高压泵，也要加入一些油液提高其密封性能。

有些水还加入了一些长链聚合物，如聚乙烯氧化物，增加水的“黏度”，使喷出的水流具有更高的聚集度。

水刀的喷嘴是用硬质合金、蓝宝石等材料做成的，喷口直径仅0.05毫米，而且孔内壁光滑平整，能承受1700兆帕的压力。

为了增加切割能力，超高压水刀的水还会加入磨料。

但是，磨料不能在高压水管路中添加，因为这样很容易将管路磨穿，因此磨料是在喷嘴处与水混合的。

超高压水刀制造难点远不止这些，笔者也就不一一举例了。

超高压水刀具有很好的应用前景。

它可以切割绝大部分材料如钢材、建材甚至宝石，还可以应用于医学手术。

它可以从任意方向切割，完成各种不同的切割形状，所具有的优点是其它切割设备无法比拟的。

遗憾的是，我国在这方面的研究比一些西方国家落后不少。