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磨料水射流切割是上世纪80年代中期在国际上进入实用阶段的新兴技术，经过不断发展，已与激光切割、等离子切割技术，互为补充，并行不悖，共同成为了板材（含管材）切割的主流技术。磨料水射流、激光和等离子均为高能束流，具有对物料进行能量集束作用的特性，通过高能束流与物料表面保持特定距离下的相对移动，可以实现物料的切割分离。磨料水射流切割为冷切割，激光、等离子切割为热切割，彼此的切割机制有较大差异，应用对象也有所不同，在板材（含管材）切割生产中，需要了解这些差异和特点。但是，由于涉及因素的多面性和复杂性，以及实验研究条件的局限性等，关于磨料水射流切割与激光、等离子切割的比较分析的应用基础研究较少。本文基于笔者的相关科研工作及相关技术文献，阐述磨料水射流及激光、等离子的切割原理和工艺特点，在切割对象、切割性能、断面性质和切割总成本方面对这三种切割技术进行比较分析，并由此阐明磨料水射流对板材切割所具有的适应性、合理性和经济性。
切割原理
磨料水射流切割原理
磨料水射流是磨料粒子与高速流动的水束互相混合而形成的液固两相介质射流。
磨料水射流的工作原理如图1所示。水介质在超高水压pg作用下，通过固定节流孔dn形成三倍于音速的高速水射流。并在混合腔内产生一定真空度，以便抽吸磨料进入混合腔，磨料与高速水流在混合腔内紊动混合，再通过混合管dm聚集形成磨料水射流。
 图1 磨料水射流切割原理
pg≤400MPa MAbr=200-500g/min dm=0.7-2mm dn≤0.4mm
磨料水射流是一种动能能源。在磨料水射流中，水射流作为载体使磨料通过混合管加速，磨料将极大地提高射流的功率密度。当载有巨大动能的磨料水射流喷射到被加工表面上，所产生的冲击力超过被加工材料的抗压强度时，材料就被分割开来。磨料水射流切割塑性材料是一种犁沟磨削过程，切割脆性材料则是一种冲蚀断裂过程。
激光、等离子切割原理
激光是一种光能能源。激光切割是以经过聚焦的具有极高能量密度（107～108W/cm2）的细小光束，对处于焦点面上的材料进行照射，使其迅速熔融、蒸发，并由光束同轴喷出的辅助气体帮助燃烧，吹扫熔渣，实现切断的一种高速、高精度的切割方法。
等离子是一种电能能源。等离子切割是利用电弧高度压缩产生的等离子高温（200000C以上），将被切金属迅速熔融，并由高速粒子流（300m/s）冲刷和吹除熔化的金属。
磨料水射流切割与激光、等离子切割的比较分析
工艺特点
磨料水射流切割与激光、等离子切割都是点切割，具有以下相同的特点：
①可以作为单点刀具，易于实现数控（NC）、计算机数控（CNC）自动化，且易于结合到柔性加工系统（FMS）中。②为无接触加工，不需要昂贵的模具。③能够进行全方位切割和复杂、细微形状切割。④编程简便，可群组排样，切割产能高。⑤减少加工工序或后序切削量。⑥切割力小，夹具简单，可从材料边缘起切。⑦对多种材料有高的切割速度。⑧切割质量高，切缝窄。⑨运动控制系统与执行机构相似，一定条件下可通用，执行机构可以是单轴、双轴或多轴。
激光、等离子切割同属热加工，磨料水射流切割属于冷加工。热切割加工存在的热影响区（HAZ）、热变性与热变形、热切割的局限性，以及热切割产生的其他弊端等不利因素，在采用磨料水射流切割时将被消除或减少。而激光切割的热影响区比等离子切割要小，一般情况下可以忽略不计。
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