水刀切割和激光切割
如果說要對(duì)材料進(jìn)行切割，有很多方法可以實(shí)現(xiàn)，用鋸切，還有用氣切等方式，都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種材料的切割。
但這些切割方法都并不完美，所以后來又發(fā)明出了水刀切割和激光切割，這也是現(xiàn)在廣泛使用的切割方式，事實(shí)證明，這兩種方式也是業(yè)內(nèi)最有效的切割解決方案。
但是人們并沒有停止尋找更好的切割方式，例如說一些精密金屬零部件的加工，或者是一些新材料的切割，就需要尋找新的切割方式，繼而就研發(fā)出了獨(dú)特的水刀激光切割技術(shù)。
首先來看看水刀與激光這兩種切割方法之間，有什么區(qū)別和相似之處。
一：定義?
水刀，就是以水為刀，通過將水在容器內(nèi)增壓到超高壓，再經(jīng)過極小的噴嘴射出高壓水流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的切割；為了增加切割能力，還會(huì)將一些石榴砂，金剛石等磨料添加在水中，是一種現(xiàn)在廣泛使用的切割方式。
激光切割，是通過機(jī)器制造出高功率的激光束，再照射到需要切割的材料，激光所產(chǎn)生的高溫會(huì)將照射的材料熔化或者汽化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的切割。
二：切割的材料?
水刀，在可切割材料方面幾乎沒有限制，水刀切割時(shí)不會(huì)讓材料產(chǎn)生熱量，從而避免了被切割材料會(huì)產(chǎn)生的熔化，翹邊，彎曲，燃燒等現(xiàn)象；水刀切割的常見材料類型包括塑料，橡膠，石材，瓷磚，不銹鋼，以及其它金屬等。
激光，激光能夠切割更廣泛的金屬，包括不銹鋼和碳鋼，以及鋁和多種合金，某些激光可以切穿諸如木材，玻璃或塑料之類的非導(dǎo)電材料，但是激光產(chǎn)生的熱量會(huì)對(duì)一些金屬產(chǎn)品產(chǎn)生影響。
三：切割的厚度?
水刀：水刀切割材料的厚度并沒有限制，主要還是要看所射出來的水流壓強(qiáng)大小，壓強(qiáng)越大就能切割越厚的材料。
激光：在一般的機(jī)械車間中，大多數(shù)激光可以切割2厘米左右的金屬，但是切割材料厚度也要根據(jù)金屬而異，金屬的熔點(diǎn)和導(dǎo)熱性都會(huì)影響到激光切割的厚度；激光切割機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠以比水刀高得多的速度切割更薄的材料。
四：切割的精度和質(zhì)量?
水刀：水刀的切口寬度在0.7毫米左右，切割面非常細(xì)，在某些情況下幾乎達(dá)到機(jī)器的質(zhì)量，但切縫的頂部到底部會(huì)有一些誤差，材料越厚這種誤差就會(huì)越大。
激光：激光的切割誤差比水刀要小得多，當(dāng)在小零件上切割緊密的幾何形狀或需要將零件緊密嵌套在一起時(shí)，使用激光切割就能實(shí)現(xiàn)，并且激光切割可以讓切割型材表面更加干凈和光潔，但隨著厚度或速度的增加也會(huì)留下一些條紋。
五：比較總結(jié)?
水刀：水刀切割是一種精確且用途廣泛的切割方法，可以切割各種廣泛的材料和厚度，雖然在某些材料中水刀的速度不如激光快，但可以提供高切割的質(zhì)量，還不會(huì)產(chǎn)生影響材料的熱量。
激光：激光切割非常快且準(zhǔn)確，但需要取決于材料和厚度，在一般情況下，激光的速度和精度都非常高，較厚的材料或者會(huì)受到熱量影響的材料，最好找到另一種切削方法。
激光與水刀結(jié)合
隨著碳纖維增強(qiáng)聚合物，以及陶瓷基復(fù)合材料等新材料的出現(xiàn)，這些新型材料的機(jī)加工成為一個(gè)問題。
無論是水刀還是激光切割都有著一些缺陷，為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，就開發(fā)了水刀激光切割技術(shù)來加工這類高級(jí)復(fù)合材料。
水刀激光切割是一種混合加工方式，也被稱為激光微噴，是將激光與“細(xì)細(xì)的”水射流結(jié)合在一起，水射流（水刀）通過與常規(guī)光纖類似的方式精確地引導(dǎo)激光束從而實(shí)現(xiàn)切割，水刀不斷冷卻切割區(qū)并有效清除切割時(shí)產(chǎn)生的碎屑。
該技術(shù)最先是應(yīng)用在半導(dǎo)體晶圓切割上的，隨著技術(shù)的成熟，逐漸推廣到醫(yī)療設(shè)備，鐘表加工，燃?xì)夂蛧姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片，半導(dǎo)體設(shè)備的機(jī)械加工以及超硬工具制造過程中的材料切割。
激光通過聚焦后會(huì)形成激光束，穿過加壓水腔時(shí)就會(huì)推動(dòng)水向前流動(dòng)，并聚焦到噴嘴中，最后激光束將和水流一起從噴頭中射出。
這個(gè)水流里是不加磨料的，所以切割主要還是靠激光，水的作用是利用水柱引導(dǎo)激光不分散，聚集激光能量切得更快，還有降溫和清除碎屑作用。
從噴嘴到切割工件上的這段距離，激光束并不會(huì)分散，而是在水柱中不斷反射前進(jìn)，原理上類似于光纖傳輸，激光束可以在長(zhǎng)達(dá)10cm的距離被引導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)整齊的切縫，無需再次聚焦或距離控制。
水刀激光切割能夠獲得非常高的切割質(zhì)量，對(duì)材料沒有熱損傷，沒有燃燒或熱降解，毛刺更少，表面更光滑，直邊切割有更高的精度，有助于保持孔徑的高精度等優(yōu)點(diǎn)，并且水刀可以不斷冷卻切割區(qū)，能夠有效清除切割時(shí)產(chǎn)生的碎屑。
水刀激光切割對(duì)于加工者來說，它可以有更快的生產(chǎn)速度，更廣泛的加工材料，更高的可靠性和更高的切割質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)更低的切割成本。
而隨著更多新材料出現(xiàn)，水刀激光切割所有的這些特點(diǎn)，也將被更廣泛的使用。
參考資料：Synova SA文中圖片截取自Youtube《When water meets light_ Laser MicroJet explained》文中Gif截取自Youtube《Interesting - Exploding Skateboard Wheel With A 60,000 PSI Waterjet Cutter -Slow Motion Cutting》
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