水刀，是一把什么樣的刀

阮華君

一股超高壓水射流噴出，細如針刀，“鉆”入混凝土。剎那間，堅硬的混凝土像做了一個微創手術，被一層層剝離，露出里面的鋼筋。整個過程中，鋼筋結構無傷害，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場。按照施工要求，水射流機器人從橋基邊緣“開刀”，向內破碎75厘米，露出橫筋。之后，舊橋與新橋無縫連接。作業期間，大橋不封路，安全須保障。

看了《人民日報》上的這段新聞，你也許會好奇：水射流機器人這么厲害？是的，這是因為它應用了水刀。

水刀，即高壓水射流切割技術。普通切割技術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和化學性質。科學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，可以對任何材料進行任意曲線的一次性切割。高速水射流會立即帶走切割時產生的熱量，且不產生有害物質。水刀設備受材料質地影響小，不必像普通切割機切割不同材料那樣頻繁更換刀片，已經被用于加工陶瓷、石材、玻璃、金屬、復合材料等眾多材料，備受青睞。

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

正是因為有這些優點，加上它易操作、生產良品率高，水刀正逐漸成為工業切割技術的主流。

這真是太神奇了！水刀是誰發明的呢？

和世界上很多偉大的發明一樣，水刀的發明不是一蹴而就的。最早發現水切割現象的，是英國人。1936年前后，蘇聯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，世界上第一個商業化的加砂水刀切割系統問世，被用來切割汽車玻璃。從那以后，加砂水刀被應用到更多行業，如加T機械、造船等。

20世紀70年代，我國科學家開始研究水刀。1996年，第一臺國產水刀設備研發成功。2003年后，廣闊的市場前景吸引國內許多廠商紛紛研發和生產適用于不同領域的水刀設備。如今，全國已有6000多臺超高壓水刀設備投入使用，水刀最大壓強420兆帕，達到國際先進水平。

盡管水刀優點很多，但是早期的相關設備體積龐大，遠遠不能適應當代工業發展。于是，21世紀初.便攜式水刀設備應運而生，為水刀發展掀開了新的一頁。 便攜式水刀設備一般應用磨料射流技術，能切割金屬等許多材料。它體積小、重量輕、運輸方便、切割效率高，可以滿足客戶對切割能力及作業環境的多種要求，具有廣闊的市場應用前景，主要用于排爆、船舶制造、事故急救等行業。 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合，可以切割很小、很窄的材料區域，精度較高，速度較快。但是，相關設備成本高，會在作業處留下弧痕并引起熱效應，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。