（一）磨料水射流的分类

水射流技术按用途可分为切割和清洗两大领域，主要体现在射流是否携带磨料和出口压力的大小。磨料水射流切割是在高压水射流中混入磨料粒子，经混合式管形成磨料射流对目标物体进行切割。在磨料射流中，水射流作为载体使磨料粒子加速，由于磨料硬度高、磨料水射流动能大、切割效能强，几乎可切割任何目标物体。与纯水射流相比，磨料水射流将纯水射流对物料的静压连续作用，改变为磨料粒子流对物料的高频撞击与冲蚀作用，其作用效果大为改观。磨料水射流的工作阶段如图3.12所示。

图3.12　磨料水射流的工作阶段

在一定压力范围内，磨料水射流的结构在沿射流可分为紧密段、核心段、破裂段、水滴段等四个阶段。在垂直于轴心的截面上，滞止压力与流速从最大值迅速减至边界上的最小值。紧密段紧靠喷嘴出口，在一定间距内形成了一个锥形的等速流核心区。该区域内射流的滞止压力、流速及密度基本保持不变，并随压力的增加有逐渐缩短的趋势。紧密段结束端面至等速流核心区消失的截面的一段射流为射流核心段。核心段射流的核心部分仍保持初始喷射速度，呈紧密状态。由出口端面至核心段结束的阶段称为初始段，切割工作主要在初始段内完成。

按照磨料添加的途径，水射流切割技术可分为前混合式磨料切割技术和后混合式磨料切割技术。而前混合式磨料切割技术属于磨料水射流的一种，该项技术的基本原理就是通过一定的技术手段，将具有一定粒度的磨料粒子加入高压水管路系统中，使磨料粒子与高压水进行充分混合后再经喷嘴喷出，从而形成具有极高速度的磨料粒子流。由于这种含有磨料的射流是在水射流喷射之前就完成了磨料与高压水的混合过程，故称之为前混合式磨料切割。与后混合式磨料切割相比，前混合式磨料切割因磨料与水混合得充分、均匀，磨料粒子的加速时间长，获得的能量高，从而大大改善了液固两相介质的混合效果。磨料在喷射前能较均匀地混合于水流中，可以获得很高的动能，从而使其冲蚀物料的效果大大提高，同时也降低了泵的工作压力。在完成同样切割任务的前提下，前混合式磨料切割与后混合式磨料切割相比，其压力可降低一个数量级。此外，前混合式磨料切割还具有磨料可以回收利用、切割比能耗较低等优点。

（二）磨料水射流的选取依据

对于排爆作业而言，应用磨料水射流对爆炸物的切割操作必不可少。由于后混合式磨料水切割设备体积、重量均非常庞大，其应用范围受到了很大局限，通常在工厂固定区域使用，很难实现机动化。前混合式磨料水切割设备的各分系统之间关联程度高、布局紧凑，其设备小巧便携、运输方便、不受使用地点限制，而且可自带驱动力，可在无动力环境下作业，能迅速完成切割任务（见表3.5）。由于操作简单、作业空间小、切割安全可靠、无安全隐患，前混合式磨料切割技术是国际上公认的一项新型、环保、实用的高新技术。因此，将便携式前混合式磨料切割设备作为排爆机器人的排爆系统进行设计和选型，具有独特的安全性和适用性，其主要特点如下。(www.daowen.com)

表3.5　前混合式磨料切割技术与后混合式磨料切割技术的区别

1.精度高、应用范围广

前混合式磨料切割技术是一种新型、便携、精度高的磨料水射流切割技术，其将压力系统、磨料系统、控制系统等一体化集成，可根据目标的具体要求进行准确切割。切割作业过程中无任何热量产生，可广泛应用于高危环境下的爆炸物处理、军工废旧弹药销毁、反恐破障、消防救援，以及石油、天然气管道、油罐的切割等领域，具有很强的实战和推广价值。

2.重量轻

前混合式磨料切割设备的体积比传统后混合式磨料切割设备缩小了若干倍，主机重量小于110 kg，1～2人就可以操控，可实现快速移动，自带动力源实现无电环境作业，针对特定目标，主机配合切割夹具进行作业。

3.远程遥控

前混合式磨料切割设备可实现远程遥控和手工控制两种作业方式，在必要时可通过远程遥控方式对发生装置进行控制，直接对目标物体进行准确切割，以便在高危作业情况下保证操作人员的人身安全。