Warunki cięcia wodą
Cięcie wodą może odbywać się w dość szerokim zakresie warunków, którymi manipuluje się w taki sposób, aby osiągnąć najwyższą efektywność procesu w stosunku do konkretnego materiału i celu obróbki. W ogromnym skrócie: obrabiarka pracuje w zamkniętej komorze, wykorzystując do obrabiania niemal dowolnego materiału strumień wody pod wysokim ciśnieniem, czasem wzbogacony właściwym dla danego materiału ścierniwem.
Przyjmuje się, że minimalnym ciśnieniem wymaganym dla procesu cięcia wodą jest około 4'000 bar. W sprzedaży są też jednak maszyny, których ciśnienie robocze może sięgać niemal 14'000 bar. Stosunkowo szerokim kanałem, a więc z niewielką prędkością (rzędu metra-kilki metrów na sekundę) woda zbliża się do dyszy. Jest to specjalnie ukształtowany element, którego centralnym elementem jest otwór o małej średnicy. W zależności od przeznaczenia głowicy mówimy o wielkościach rzędu 0,1-0,4 mm. Oczywiście woda pod takim ciśnieniem mogłaby uszkodzić powierzchnię materiału, z którego wykonywana jest dysza, a więc otwór wykonuje się w osadzonym w dyszy diamencie (rzadziej innym kamieniu szlachetnym). Jeśli chodzi o metody wykorzystujące dodatkowe ścierniwo, otwór dyszy może być rząd wielkości szerszy.
Ponieważ mniejsza średnica otworu dyszy w stosunku do kanału doprowadzającego powoduje dalszy wzrost ciśnienia, prędkość strumienia tuż za wylotem dyszy wynosi ponad 500 m/s. Strumień wody uderzający z taką siłą w miękki materiał może kształtować jego powierzchnię. Dla materiałów twardszych stosuje się dodatkowe ścierniwa, przy czym tu istnieją dwie odmienne nieco technologie, które wyróżnia się właśnie ze względu na chwilę podania ścierniwa. W technologii abrasive water jet ścierniwo podawane jest bezpośrednio za dyszą wodną w obszarze tak zwanej dyszy mieszającej. Technologia abrasive water suspension jet natomiast wykorzystuje rozdzielenie przepływu wody za dyszą, z czego część (ok 10%) przechodzi ze zbiornik ze ścierniwem, porywając jego fragmenty (zazwyczaj ścierniwem jest granat) i mieszając się z większością przepływu w dyszy dławiącej trafia ostatecznie do głowicy roboczej. Druga technologia ma tę przewagę nad pierwszą, że ziarna ścierniwa są wyraźnie lepiej rozpędzone, a więc mają większą energię i pozwalają na obróbkę jeszcze twardszych materiałów. W tym przypadku dysza wykonana jest zwykle z węglików spiekanych, których nawet tak silny strumień tnący nie jest w stanie szybko uszkodzić.
Podstawowym warunkiem efektywnego wykorzystywania strumienia tnącego jest zachowanie niewielkiej i stałej odległości między dyszą a obrabianym elementem. W zdecydowanej większości przypadków nie przekracza ona 1-1,5 mm. Warunki dostosowuje się jednak nie tylko do charakterystyki materiału, ale także do oczekiwanych rezultatów: otwory precyzyjne, gładkokrawędziowe, wycina się strumieniem o mniejszej prędkości, natomiast im wyższa prędkość strumienia, tym mniej regularne brzegi nacięcia. Modyfikuje się także szerokość strumienia tnącego. Tutaj rozwiązanie jest zawsze kompromisem pomiędzy prędkością a jakością cięcia. Dodatkowo trzeba tak dobrać udział masowy ścierniwa, żeby zwiększyć efektywność cięcia. Istnieją gotowe kalkulatory i tabele, które dla różnych materiałów pozwalają wyznaczyć prędkość strumienia i średnicę kryzy. Każdy taki szacunek jest obarczony pewnym błędem choćby ze względu na niejednorodność wielu materiałów, niemniej jednak pozwala na szybkie przejrzenie dostępnych opcji pod kątem optymalnego rozwiązania.
