水刀砂

水刀砂，全稱水射流切割磨料，往水射流中混入水刀砂，形成磨料射流切割金屬或其他材料，切割厚度有時超過150mm。通常使用粒度30-150目的二氧化矽、氧化鋁或石榴石做磨料，其中80-100目的石榴石最為常用。石榴石，化學名鋁（鈣）矽酸鹽，為褐紅色砂狀均勻小顆粒，略帶黑色雜質及少量浮塵。

基本介紹

• 中文名：水刀砂
• 外文名：waterjet cutting abrasive
• 材質：石榴石、二氧化矽、氧化鋁
• 產地分布：日照、邢台、內蒙古、連雲港等
• 特點：硬度大、成本低、無塵無污染 
• 本質：高壓水射流磨
• 化學名稱： 鋁（鈣）矽酸鹽

水刀砂簡介

水刀砂（高壓水射流磨料）

化學名稱： 鋁（鈣）矽酸鹽

物理性質：褐紅色砂狀均勻小顆粒，略帶黑色雜質及少量浮塵

物理成分： 石榴石≥89%，雲母≤5%，浮塵≤4%

化學成份： SiO2 36.5%，Al2O3 20.64%，FeO 26.92%， Fe2O3 4.45%，MnO 1.25%，MgO 1.68%， GaO 3.5%

用途： 高壓水射流切割，水刀切割，水切割

特點：在噴水切割用途中，石榴石的結晶粒度可以滿足其粒度要求，即0.06-1.0厘米。與金剛石砂輪和線鋸相比，利用石榴石的噴水切割具有良好的三維適應性，且成本低、加工性能優良，基本無粉塵，也沒有污染。

在磨料水射流切割中，由於磨料完成90%以上的切割工作，磨料微粒的性質與特點變為最主要的因素了。最常用的磨料是粒度為60-100目的石榴砂，磨料越硬噴嘴壽命越短，這也是為什麼碳化矽、金剛石明明硬度更大卻很少使用的原因。

加工工藝

參考產品：60目--90目石榴石砂（天然金鋼砂），又名（水刀砂、水刀沙）

加工工藝：精選含量為85.4%石榴石岩礦，人工烘乾使水分含量低於4.7%，機械粉碎後酸洗（除去雜質）水洗（除去泥沙灰塵），二次人工烘乾（便於分篩除塵），水分含量低於5%。最後用先進的二次分篩工藝（使顆粒更均勻）篩選包裝。

推薦：60目砂用於切割不鏽鋼，銅材，大理石製品。80目砂用於切割金屬，玻璃，陶瓷製品。

水刀的起源

純水水刀是必最早的水刀方法。最早的商業套用始於上世紀七十年代中期，用於切割瓦楞紙板。純水水刀最大的套用是切割拋棄式尿布、皮革和棉紙和汽車內飾件。對於棉紙和拋棄式尿布，與其它技術相比，水刀技術在材料上留下的水分最少。在某些尿布或棉紙工廠中，意外停機時間對其他切割技術而言非常普遍，代價超過每小時20000美元。

純水刀的特點

非常細的水流（常見直徑範圍：0.004至0.010英寸） ，非常詳細的幾何形狀 ，非常少的材料切割損失 ，切割時不產生熱量 ，切割厚度可以很大 ，也可切得很薄 ，切割速度快 ，能夠切割軟、輕質材料（例如厚達 24"的纖維玻璃絕緣材料） ，極小的切削力 ，夾具簡單 ，拓晟水刀每天 24 小時的連續運行 。

加砂水刀的特點

極為通用的技術， 無HAZ ，無機械應力 ，易於編程 ，水流細（直徑 0.020 到 0.050 英寸） ，可切割非常複雜的幾何形狀 ，薄材料切割 ，10 英寸厚度切割 ，堆積切割 ，材料切割損失非常少 ，夾具簡單 ，切割力小（切割時低於 1 磅），對幾乎所有加砂水刀作業都只需設定一次 ，可方便地從單切割刀頭切換到多切割刀頭 ，可快捷地從純水水刀切換為加砂水刀 ，減少了輔助操作 ，毛刺很少或無毛刺 。

基本知識

磨料對高壓水射流（俗稱“水刀”、“水切割”）的性能有很大影響，尤其是磨料射流切割時，磨料的選擇直接影響到切割速度和切割面的質量。

磨料的種類理論上很多。根據來源可分為天然磨料和人造磨料。天然磨料是將自然界中的礦物質經破碎篩分而成，通常容易雜質多，但造價便宜；人造磨料是通過化學方法冶煉而成，純度高，性能好，但製造工藝複雜、價格昂貴。

石榴砂的化學名稱：鋁(鈣)矽酸鹽，以中條山石榴石礦為原料，按現代工藝枝術精製而成，產品自銳性。磨效高，砂耗低，磨件光潔度好，該磨料介殼狀斷口，硬度適中，韌性好，邊角鋒利，可在不斷粉碎分級中形成新的稜角和邊刃，使其研磨能力優於其它磨料，它具有硬度高，比重大，化學性質穩定及其特有的自銳性優點，後面也被廣泛用於水射流切割，因此又名水射流砂。

天然鐵鋁石榴石因其獨特的物理特性，硬度高、切削能力適中、不含游離矽，成為最理想也最經濟的高壓水射流切割介質。

根據研究表明，用水射流切割任何材料，有一個最佳的磨料粒度，即相同射流壓力、流量下，可在某一粒度下獲得最大的切割深度，而增加或降低粒度，切割深度均相應降低。而且對於不同硬度的磨料，用於不同材料的切割，其效果各不相同。對脆性材料、塑性材料和較軟的材料，對磨料的要求也不同。對於同種磨料，同種切割材料來說，不同的水壓和沙流量，對切割的效果影響也很大。切割過程中，水壓和沙流量也有一個最佳的狀態。

目前，水射流級石榴砂主要為60目，80目和120目，基本為天然砂石篩選加工。其主要產地為印度、中國、美國 、澳大利亞等地區，國內主要集中在山東日照、河北邢台、連雲港東海和內蒙古地區。在價格上，進口石榴砂價格較高，而國產砂價格低，質量也很好。

產地分布

中國的水刀砂產主要有內蒙古、江蘇連雲港、山東日照、河北邢台。

內蒙古水刀砂硬度大，但是主要為風洗，灰塵含量比較大，影響切割速度；另外，多為小作坊生產。深居內陸，運輸成本非常高。

江蘇連雲港水刀砂一直是國內水刀砂的主要產地，顏色鮮艷，形狀成圓形顆粒，硬度大、露天礦、易開採、年產量大；因此價位合適，在市場占據量特別大。

山東日照水刀砂為深層礦，屬於地下榴灰岩礦，富含Fe₂O₃和Al₂O_3，因此顏色深紅偏黑，硬度非常好，產品純度高，主要以出口為主，近幾年開始做國內市場，市場占有率在迅速增加。

河北邢台的水刀砂是最早的發源地，硬度為7度左右。顏色為棕紅色、成稜角狀，因為它有鋒利的邊緣，水刀機切割起來速度快縫隙小。這是它最大的優點，也是石榴砂水刀砂的主要產地之一。

其實石榴砂不管哪個產地，只要廠家做的規範都不會影響使用效果。近幾年水刀行業的業務在不斷擴大，不同地方的客戶選擇離自己運輸方便、合適價位的水刀砂。希望同行業把自己加工的產品把好關，走出去的產品得到廣大用戶的認可。