热力辅助磨料射流切割金属的正交试验

为提高射流切割金属的表面质量,提出一种热力辅助磨料射流切割金属的方法。采用万用电炉加热靶物至既定温度,后用前混合磨料水射流进行切割。选取45号钢为靶体材料,并采用拟水平正交表L_9(3~4)对射流的切割靶距、移动速度、温度、喷嘴压强等4个因素进行三水平试验,以不平度平均高度R_Z作为实验指标。实验结果表明,影响因素主次顺序为温度、喷嘴压强、切割靶距、移动速度,得出优方案为温度31℃、喷嘴压强25 MPa、切割靶距5 mm、移动速度100 mm/min,为进一步分析热力辅助对磨料射流切割机制的影响奠定一定的试验基础。     

磨料水射流切割工艺参数的实验研究

磨料水射流切割中影响切割深度的因素很多,各工艺参数的选择和合理搭配对切割结果有很大影响,并且难以用精确的数学模型来描述.以磨料水射流切割混凝土为例,考察了射流压力、进给速度、靶距、磨料流量、磨料粒径和材料性能等工艺参数对最大切割深度的影响.结果表明:(1)切割深度与射流压力呈线性增长关系;(2)在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,但当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;(3)切割深度随磨料粒径的增加呈先增加后减小的规律,存在一极值点;(4)切割深度随切割速度的增加呈指数衰减;(5)存在一最佳靶距,超过这个界限值时,随着靶距的增大,切割深度急剧减小;(6)混凝土试件抗压强度的抗压强度越大,切割深度越小.     

磨料水射流切割铝合金质量模型研究

通过理论研究,分析了磨料水射流去除材料机理及其影响因素。采用正交设计法,进行铝合金切割试验。以切割断面的表面粗糙度值为研究对象,对测得的试验数据进行极差分析。分析结果显示,射流压力、切割速度和磨料流量对切口表面粗糙度的影响较大;靶距和磨料粒子的尺寸对切口表面粗糙度的影响次之。用回归分析方法,建立了磨料水射流切割铝合金材料的表面粗糙度模型。通过试验验证,模型的误差在1.98%~5.14%之间。     

磨料水射流切割石材加工表面质量的试验研究

文中对高压磨料水射流切割石材的加工表面质量进行了试验研究,分析了水射流压力、靶距、切割速度和磨料流量对加工表面质量的影响。结果表明:当水射流压力增大时,光滑区切割深度增大,而表面粗糙度先减小后增大;当靶距增加时,表面粗糙度增大,而切割光滑区切割深度减小;当切割速度增加时,表面粗糙度增大,而光滑区切割深度迅速减小;当磨料流量增加时,表面粗糙度减小,而切割表面的光滑区深度先增大后减小。     

磨料水射流的切割机制

研究了100MPa～400MPa高水压下磨料水射流（AWJ）的切割机制。根据射流与材料之间的相互作用过程,建立和验证了AWJ切割过程模型。揭示了典型材料的切割特征（切割深度、切口宽度和冲蚀量）与切割变量（水压、靶距和切割速度等）的相关规律,以及磨料、材质两大因素的影响。获得了结果对AWJ切割技术的开发和应用具有指导意义和实用价值。     

基于淹没环境的超高压后混合磨料水射流切割试验研究

利用超高压水射流切割试验系统,在80～280MPa压力范围内进行淹没磨料水射流切割试验研究,通过试验及数据分析,验证了后混合淹没磨料射流切割的可行性,得出了磨料粒径和质量流量、射流压力、靶距、切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律,对于脆性和塑性材料,试验中各参数对切割深度的影响基本一致.结果表明:在试验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势,并且相同试验工况下淹没射流切割深度要大于非淹没状态.试验结果为超高压淹没磨料水射流的实际应用和研究提供了参考.     

磨料水射流切割钛合金材料的试验研究北大核心CSCD

针对传统工艺对钛合金等难加工材料切割存在诸多弊端的问题,应用磨料水射流(AWJ)技术切割难加工材料可以有效避免工件温度积聚及刀具损伤等,在非淹没条件下对钛合金材料进行切割加工,通过正交试验法对试验结果进行分析,得出水射流压力、靶距及喷嘴移动速度在切割过程中的影响权重,并对3个加工参数进行排序,优化出最佳加工参数组合为A_(3)=280 MPa、C_(1)=10 mm、B_(1)=200 mm/min。试验表明,AWJ技术可显著提高材料的去除率,有利于钻屑的回收利用。对切割过程中的几何因素、动力学特性及材料物理性质进行量纲分析,依据相似第二定律(π定理)建立磨料水射流切割深度与各因素之间的无量纲函数关系式,给出各影响参数的耦合关联性。分析磨料水射流切割钛合金材料最优参数,对磨料水射流技术应用于切割难加工材料有一定的实际意义。     

基于磨料水射流的氧化锆陶瓷切割研究

为了保证工程陶瓷类硬脆材料在达到一定切割质量的同时最大程度地提升切割效率,以射流压力、靶距、横移速度和切割次数为变量,基于田口试验设计方法,设计了磨料水射流切割氧化锆陶瓷的正交试验。利用白光干涉仪测量切口表面形貌,利用Minitab软件统计试验数据并进行分析,探究射流压力、靶距、横移速度和切割次数四项工艺参数对切口锥度和切口深度的影响规律,并在此基础上针对切割质量与切割效率探究最优的工艺组合。工艺参数对切口锥度、切口深度影响程度的主次顺序为横移速度>射流压力>切割次数>靶距,工艺参数对质量—效率综合影响程度的主次顺序为射流压力>横移速度>切割次数>靶距。综合分析切割质量与切割效率,得到最优工艺参数组合：射流压力300MPa,靶距2～10mm,横移速度100mm/min,切割次数1次。磨料水射流对工程陶瓷具有良好的切割效果,研究结果为陶瓷类硬脆材料切割质量与切割效率的提升提供工艺参数选择依据,具有一定的理论意义和工程实际应用价值。     

磨料水射流切割混凝土的深度预测模型

在对磨料水射流切割混凝土分析基础上,应用BP人工神经网络理论,建立磨料水射流切割基于射流压力、靶距、磨料粒径、磨料流量、磨料喷嘴直径、磨料喷嘴长度及横移速度等射流参数的深度模型,通过模型预测结果与实验结果的比较,验证模型具有一定的精度,为实际运用和进一步研究提供参考。     

高压磨料水射流切割效率与表面粗糙度的试验研究

磨料水射流切割技术应用的关键是正确选取工艺参数。因工艺参数较多且各参数与切割效率和表面粗糙度之间存在着复杂的非线性关系,给合理参数的选取带来困难。为探求主要工艺参数水压力、磨料流量、进给速度和靶距与切割效率及表面粗糙度的内在联系,对水射流切割铝合金和不锈钢进行了试验研究,研究结果为水射流切割工艺参数的选取提供一定参考依据。     

Effects of process parameters on surface roughness in abrasive waterjet cutting of aluminium

Abrasive waterjet cutting is a novel machining process capable of processing wide range of hard-to-cut materials. Surface roughness of machined parts is one of the major machining characteristics that play an important role in determining the quality of engineering components. This paper shows the influence of process parameters on surface roughness (R_a) which is an important cutting performance measure in abrasive waterjet cutting of aluminium. Taguchi’s design of experiments was carried out in order to collect surface roughness values. Experiments were conducted in varying water pressure, nozzle traverse speed, abrasive mass flow rate and standoff distance for cutting aluminium using abrasive waterjet cutting process. The effects of these parameters on surface roughness have been studied based on the experimental results.     

磨料射流切割机的试验研究

本文介绍了前混合式磨料射流切割机的结构,工作原理以及用该机对金属和非金属材料进行的切割试验,指出射流工作压力、喷射靶距、喷嘴横移速度、磨料重量比浓度等是影响工作能力的主要因素,喷嘴直径及其内腔结构、磨料粒子尺寸等也是影响割缝宽度及表面形态的因素.试验对此表明,它比纯高压水射流和后混合式磨料射流切割机性能优越,是一种新型的、有广阔应用前景的工业切割设备.     

微磨料气射流成形加工表面粗糙度的研究

通过微磨料气射流成形加工玻璃试验,研究了工艺参数及其交互作用对加工表面粗糙度的影响,建立了表面粗糙度的回归模型。结果表明,气压对表面粗糙度的影响最显著,其次是靶距和喷嘴横移速度的交互作用、气压和靶距的交互作用以及靶距,而气压和喷嘴横移速度的交互作用、喷嘴横移速度对表面粗糙度的影响相对较小。表面粗糙度随着气压的增加而增大,随着靶距和喷嘴横移速度的增加先减小后增大。选用中低气压和较大靶距的组合有利于降低表面粗糙度。方差分析和残差检验的结果表明回归模型可以有效地预测表面粗糙度。     

Modelling the erosion rate in micro abrasive air jet machining of glasses

Micro abrasive jet machining (MAJM) is an economical and efficient technology for micro-machining of brittle material like glasses. The erosion of brittle materials by solid micro-particles is a complex process in which material is removed from the target surface by brittle fractures. The rate of material removal is one of the most important quantities for a machining process. Predictive mathematical models for the erosion rates in micro-hole drilling and micro-channel cutting on glasses with an abrasive air jet are developed. A dimensional analysis technique is used to formulate the models as functions of the particle impact parameters, target material properties and the major process parameters that are known to affect the erosion process of brittle materials. The predictive capability of the models is assessed and verified by an experimental investigation covering a range of the common process parameters such as air pressure, abrasive mass flow rate, stand-off distance and machining time (for hole machining) or traverse speed (for channel machining). It shows that model predictions are in good agreement with the experimental results.     

工艺参数对磨料水射流加工性能的影响

影响高压磨料水射流加工效果的主要因素是水压力、磨料参数、喷嘴的横向移动速度和喷嘴悬高等。采用新的工艺可以有效提高加工效率和加工质量，这些新工艺主要包括：多次切割、倾角切割和喷嘴往复摆动切割。     

PENETRATION ABILITY OF ABRASIVE WATERJETS IN CUTTING OF ALUMINUM-SILICON CARBIDE PARTICULATE METAL MATRIX COMPOSITES

This article presents a set of studies performed on aluminum-silicon carbide particulate metal matrix composites prepared by adding 5, 10, 15 and 20% of SiC in aluminum alloy and processed with abrasive water jets that are formed with garnet and silicon carbide abrasives of 80 mesh size. These studies are essentially meant to assess the penetration ability of abrasive water jets on different compositions of Al-SiC _p MMCs produced by stir casting method. Abrasive waterjet cutting experiments were conducted on trapezoidal shaped specimens of different composites as well on the constituent materials i.e., 100% aluminum alloy and 100% SiC specimens by varying water pressure, jet traverse speed and abrasive mass flow rate, each at three different levels. The percentage contribution of individual and combined effects of process parameters on penetration ability was analyzed by means of analysis of variance. Contribution of waterjet pressure and traverse speed on jet penetration in these meaterials are found to be more than abrasive flow rate. Among the interaction effects, waterjet pressure and jet traverse speed combinations contribute more to jet penetration. The results presented in this study can be used to build statistical models that can predict the depth of penetration of jet in different MMCs. This study also highlights the need to choose suitable abrasive mass flow rates and jet traverse speeds for effective processing of MMCs with abrasive water jets.     

磨料水射流切割断面质量的研究

磨料水射流(AWJ)在难加工材料切割中得到广泛应用，但由于切割断面存在斜条纹限制了AWJ的应用。研究了射流压力和切割速度对塑性和脆性材料切割断面质量的影响规律，通过对AWJ切割机理和切割过程的分析，探讨了AWJ切割断面的形貌特征及其形成机理，认为是射流断面磨料动能的分布不均和射流的偏转滞后造成了AWJ切割断面斜条纹和曲线及尖角处的尖端，可以通过喷头摆动进给和切割速度补偿两种控制设计方案来实现AWJ的高效切割。     

Abrasive waterjet machining simulation by SPH method

Abrasive waterjet machining (AWJM) is a non-conventional process. The mechanism of material removing in AWJM for ductile materials and existing erosion models are reviewed in this paper. To overcome the difficulties of fluid–solid interaction and extra-large deformation problem using finite element method (FEM), the SPH-coupled FEM modeling for abrasive waterjet machining simulation is presented, in which the abrasive waterjet is modeled by SPH particles and the target material is modeled by FE. The two parts interact through contact algorithm. The creativity of this model is multi-materials SPH particles, which contain abrasive and water and mix together uniformly. To build the model, a randomized algorithm is proposed. The material model for the abrasive is first presented. Utilizing this model, abrasive waterjet penetrating the target materials with high velocity is simulated and the mechanism of erosion is depicted. The relationship between the depth of penetration and jet parameters, including water pressure and traverse speed, etc., are analyzed based on the simulation. The results agree with the experimental data well. It will be a benefit to understand the abrasive waterjet cutting mechanism and optimize the operating parameters.     

磨料浆体射流切割机床及切割性能研究

将磨料浆体射流技术应用于切割领域，研制出相应的切割机床，避开了国外该项技术中的高压动密封问题，并对该机床的切割性能进行了正交试验，同时，将磨料浆体射流机床与前混合磨料水射流机床的切割性能进行了比较研究,　研究表明，影响磨料浆体射流切割性能的主要因素依次是切割速度、切割压力和靶距；在相同切割条件下，磨料浆体射流机床与前混合磨料水射流机床的切割力大致相同，但磨料浆体射流机床的切割质量明显好于后者，切割能耗大大低于后者。