Nước có thể "cắt ngọt" bê tông, thép. Tin được không?

Khó ai có thể tưởng tượng rằng nước "mềm" có thể xuyên thủng thép, bê tông. Thậm chí nước còn có thể cắt và định hình các loại vật liệu cứng như các loại máy cắt gia công bằng tia lửa điện, tia laser và plasma. Tạo sao nước có thể làm được điều đó?

Đây là phương pháp gia công bằng thủy động lực học còn gọi là cắt bằng tia nước (tên tiếng Anh là Water Jet Cutting - WJC). Tức là tia nước được tạo ra ở áp suất cực lớn để gia công (cắt và định hình) vật liệu.

Phương pháp gia công bằng thủy động lực học còn gọi là cắt bằng tia nước.

Bằng hệ thống van tạo áp suất cực lớn, các nhà khoa học đã cho ra đời một máy gia công bằng thủy động lực học có vai trò như một cái cưa vô cùng sắc bén, cắt ngọt rất nhiều vật liệu mà không sinh ra nhiệt.

Tia nước dùng để cắt vật liệu có áp suất từ 100 đến 620 MPa, tốc độ tia nước phun ra là vô cùng lớn, từ 400 đến 1.000 mét trên một giây có thể "cắt ngọt" thép, inox, bê tông... với độ chính xác cực cao.

Để rút ngắn thời gian thi công với những vật liệu dày và cứng, người ta đã pha một số loạt chất cực mịn khác vào nước để quá trình cắt diễn ra nhanh hơn.

Phương pháp gia công cắt lạnh này không hề bị hạn chế bởi độ dày của vật liệu cần gia công, nó có thể cắt vật dày lên đến 20 inch (khoảng 50,8 cm).

Hãy xem nguyên lý hoạt động của chiếc máy cắt lạnh qua hình ảnh dưới đây:

Hình: Cadcamcae.edu.vn.

Cấu tạo vòi phun. (Hình: Thaodocongtrinh.vn.)

Mohamed Hashish, một nhà khoa học gốc Ai Cập đã phát minh ra phương pháp gia công cắt lạnh này vào năm 1970. Tại phòng thí nghiệm ở Mỹ, Mohamed Hashish đã nghĩ ra việc dùng áp suất cao và gia tăng các hạt mài (hỗn hợp thêm vào trong nước) để tăng khả năng và thời gian cắt vật liệu của nước.

Tiến sĩ Mohamed Hashish thí nghiệm máy cắt bằng tia nước tại phòng thí nghiệm Flow ở Mỹ.

Sau 10 năm, với ưu điểm không sinh nhiệt, gia công được ở nhiều bề mặt phức tạp, tạo hình nghệ thuật dễ dàng hơn so với các phương pháp gia công sinh nhiệt khác, gia công đạt độ chính xác cao, bề mặt phẳng... phương pháp gia công cắt lạnh được ứng dụng rộng rãi trong hàng loạt các ngành hàng không, thực phẩm, công nghiệp ô tô, luyện kim, chế tạo máy, nghệ thuật tạo hình...

Ngoài ra, cắt bằng tia nước không làm thay đổi cấu trúc bên trong của vật liệu gia công và không gây nóng lên vùng gia công của vật liệu, giúp vật liệu sau khi cắt không bị hỏng, thay đổi tính chất.

Hiện nay, phương pháp gia công cắt lạnh này chưa được sử dụng nhiều tại Việt Nam do chi phí cho thiết bị khá cao.

Màn cắt vật liệu siêu ngọt của máy cắt tia nước. Video: DaltonsWadkin/Youtube.

Những tạo hình nghệ thuật sau khi vật liệu được cắt bằng tia nước: