纯水水刀是在水切割领域内最早的使用方法。它的第一次商业应用可以追溯到二十世纪七十年代中期,用于切割瓦楞纸板。纯水水刀最大的应用是切割抛弃式尿布、棉纸和汽车内饰件。对于棉纸和抛弃式尿布,与其它技术相比,水射流技术在材料上留下的水分最少。在某些尿布或棉纸工厂中,意外停机时间对其他切割技术而言非常普遍,代价超过每小时20000美元。而水刀则为这种应用提供全年不断的连续运行-维护操作可被纳入生产过程中。
纯水水刀的特点如下
1.可以达到非常细的水流(常见直径范围:0.004至0.010英寸);
2.非常详细的几何形状;
3.非常少的材料切割损失;
4.切割时不产生热量;
5.切割的厚度可以很大;
6.可以切割出得很薄的样件;
7.切割速度快;
8.能够切割软、轻质材料(例如厚达 24"的纤维玻璃绝缘材料);
9.极小的切削力;
10.夹具简单;
11.可以进行每天 24 小时的连续运行。
这里值得我们注意的是,三马赫水射流的温度有多高?当把水加速到高速时,水的温度会上升。随着水流出喷嘴,摩擦力和其它因素会加热水流。以进水水温为起始点。每增加1000 psi,水温升高 2 到 3 度。因此三马赫的水流的温度大约是 170 至 180 华氏度。
如前文所述,基本水刀流程包括水从帮浦流出、通过管道并从切割刀头输出。
在水刀切割中,材料去除过程可称为超音速侵蚀技术。除下材料微粒的不是压力,而是水流的速度。压力和速度是两种截然不同的能量形式。那么这种水压是如何转换成另外一种能量形式(即水速)的呢?答案实际上是一块小巧的品质很高的宝石。这里是要在管子的最尾端装有一块宝石。这种宝石中有一个很小的孔。水刀的高压管道中的高压水穿过这个细小的开口流出,从而把压力转化为速度。在大约 40000 psi 时,流出喷嘴的水流以二马赫的速度运动。实际上在 60000 psi 下,其速度超过三马赫。