面向大平面光学玻璃的射流抛光喷嘴设计

射流抛光是应用于先进光学制造业的一种新的加工方法,喷嘴是射流抛光设备的重要元件。传统的针形喷嘴加工效率较低,不能满足大平面光学玻璃的加工需求。为此,设计了新型喷嘴以提高射流抛光效率,对不同结构参数的喷嘴进行了数值模拟。模拟结果表明:新型喷嘴可满足大平面光学玻璃的加工需求;选择较小的喷嘴出口宽度、较大的喷嘴收缩角度和收缩段长度可有效地提高射流抛光的加工效率。     

低压自激振动空化喷嘴射流特性研究

自激振动喷嘴兼有空化射流和脉冲射流的双重优点,利用FLUENT对喷嘴进行射流特性计算,优化得到适合于低压水冲洗系统的自激振动喷嘴结构参数。结果表明:所设计的低压自激振动喷嘴可以产生空化射流效果,当出口直径d=3 mm、谐振腔长度L=6.3 mm、锥角θ=30°时,喷嘴空化发展速度快,适宜于近距离空化清洗;锥角θ=60°时,空化效应发展较慢,射程相对较远,适宜于远距离的空化清洗。研究结果为低压自激振动空化喷嘴的结构设计提供了参考。     

等离子喷涂射流对飞行粒子的影响

利用Spraywatch热喷涂监控仪对等离子射流的形貌进行了观察,对飞行粒子的速度、温度进行了测量,并把等离子喷涂射流的产生、脉动和射流对粒子的作用进行了分析研究.结果表明:射流脉动主要是由于电孤大尺寸分流和卷吸作用造成的,改善射流脉动可以减小射流中粒子的速度和温度梯度,进而可以提高等离子喷涂的质量.     

空气射流喷嘴结构优化与破拱试验研究

为快速有效冲击破坏料仓出口上方形成的料拱,设计出一种能形成高速空气射流的收缩-扩张喷嘴。为探究喷嘴结构参数对空气射流速度的影响,采用正交试验与CFD数值模拟相结合的方法,优选出收缩段锥度60°、喉部直径2 mm、入口直径12 mm的喷嘴,并对其进行射流速度测试,测试结果与数值模拟结果的平均相对误差为4.8%。最后通过实验验证了空气射流冲击流化结拱粉体的有效性和快速性,并利用Fluent分析了射流冲击渗透粉体的区域,模拟结果与实验结果一致,揭示了空气射流与粉体颗粒相互作用的过程机制,为料仓破拱时合理布置射流喷嘴提供理论指导。     

超声辅助磨料水射流加工机制及去除模型研究

为了增强磨料水射流的加工效果,设计了超声辅助微细磨料水射流加工系统。通过喷嘴内变幅杆的超声振动,将声能与射流压力能叠加,增强磨料水射流的脉动行为,形成脉冲射流。通过数值计算的方法研究了流场轴线上的声压分布及磨粒在流场中的运动特性,探究了脉冲射流的加工机制及硬脆材料去除机制。通过切槽实验分析了系统压力、振幅及靶距对冲蚀深度的影响规律,实验结果证明,施加超声振动可有效降低系统压力,最佳靶距为8～10 mm。基于实验结果,利用MATLAB建立了硬脆材料的去除深度预测模型。     

PB-BBD响应面法优化全金属水力振荡器性能的研究

目前从各类水力振荡器的现场应用看,普遍存在压耗偏大的问题,使钻井液辅助破岩的能力降低。基于自激涡流振荡的原理,设计了一种全金属水力振荡器,为充分发挥其性能,降低压耗,需对振荡器内部结构进行优化。通过Plackett-Burman设计对内部各结构参数进行了筛选试验,确定显著影响参数为射流道宽度、工具厚度和出口直径,再用Box-Behnken Design响应面法对显著影响参数进行分析,得到全金属水力振荡器内部结构参数的优化组合为射流道宽度14 mm、工具厚度41.432 mm、出口直径为46 mm,最后通过数值分析验证了优化方法的有效性。     

低压条件下的等离子射流特性分析

低压等离子喷涂由于具有特殊的射流特性,以及可以沉积组织均匀的特殊结构涂层而备受关注.涂层的形成受到等离子射流特性的影响,比如焓值、温度、速度等.研究中利用热焓探针技术在环境压力为3 kPa的条件下,测量了Ar-H₂等离子体不同轴向位置射流中心的焓值和压力,并且进一步计算了射流的温度和速度,以及表征等离子体对粉体加热能力的努森数.结果表明,等离子射流在距离喷嘴出口12.5 mm处的温度为11 000 K;400 mm处降为7 000 K;等离子射流速度在喷嘴出口处25 mm左右达到最大值,约为2 000 m/s;喷嘴外部等离子射流的努森数处于过渡区,对粉体的加热能力较低.     

进出油阻尼孔对偏转板射流阀射流流场的影响

应用CFD软件对偏转板射流阀进出油阻尼孔不同参数条件下的射流流场进行数值模拟,得出偏转板射流阀内部射流速度、压力的分布特征和不同阻尼孔参数D_1、D_2、L_1、L_2对射流速度、压力的影响规律。研究发现:射流速度由喷嘴处的最大值先逐渐减小,在0.8 mm位置处又上升到仅次于喷嘴射流速度的较大值;射流压力先增大后又在0.8 mm位置处减到较小值,最后在两接收口间阀体处达到射流压力最大值。参数D_1对通过V型导流窗口的射流流量、射流压力和恢复压差起决定性作用;增大参数D_2时射流速度曲线向上平移而射流压力曲线向下平移。参数L_1对射流压力有影响而参数L_2对射流场的影响可以忽略。研究结果为高性能偏转板射流伺服阀的工程设计和优化提供参考。     

场致射流微细放电加工的机理研究

提出了一种利用动态场致射流作为工具电极进行微细放电加工的方法。该方法是利用工件和喷嘴之间的电势差形成高压电场,使喷嘴出口的带电液滴同时受到表面张力和电场力的作用,带电液滴形成泰勒锥。在强电场力作用下,泰勒锥顶端产生一束极微细的电解液射流。当场致射流喷射到工件表面附近时,高压电场击穿射流尖端与工件间的气体介质,产生放电现象,工件表面放电点局部材料因放电所产生的热量而熔融、气化,从而产生材料蚀除。     

水射流激光加工对7075铝合金影响规律的试验研究

为实现对大厚度材料的高质量加工,采用自主研发的水射流红外激光加工系统,研究在不同工作距离下水射流激光对7075铝合金的切割深度、切缝宽度、表面粗糙度的影响规律.结果表明:随着工作距离增加,第一道切深从0.698 mm缩短至0.498 mm,切穿的缝宽度从75.32μm增加至81.85μm,而切深增加速率和表面粗糙度值均呈现先增加后减小的趋势.基于试验结果分析,在工作距离6 mm处可实现深度10.437 mm的7075铝合金打孔加工,孔半径为1.028 mm,平均加工次数35次,为实现大厚度材料的加工奠定了基础.     

Effects of pulsating water jet impact on aluminium surface

It is well known that the collision of a high-velocity liquid mass with a solid generates short high-pressure transients which can cause serious damage to the surface and interior of the target material. To take advantage of this fact in the high-speed water jet technology, a special method of the generation of the high-speed pulsating water jet was developed recently and tested extensively under laboratory conditions. The method is based on the generation of acoustic waves by the action of the acoustic transducer on the pressure liquid and their transmission via pressure system to the nozzle. In this paper, results of investigation of the process of interaction of the pulsating jet and the aluminium sample are presented. Aluminium samples were exposed to pulsating jets generated under various operating conditions (such as operating pressure, stand-off distance and excitation amplitude of the acoustic generator). The effects of pulsating water jet impact on the aluminium surface were studied using methods of optical microscopy and image analysis. Topography of the surface created by the action of pulsating jet and characteristics of the surface were measured by the optical surface measuring system. Based on the analysis of obtained results, likely mechanism of the aluminium surface erosion and disintegration by the action of the pulsating water jet is discussed in the paper.     

工程陶瓷引弧微爆炸加工技术参数分析及性能特点

从系统组成、工作原理、工艺参数、技术特点等方面,介绍了一种新开发的适用于工程陶瓷材料粗加工的引弧微爆炸加工技术,分析了影响加工过程的典型工艺参数,总结了该技术的性能特点。引弧微爆炸加工系统的主要部件为专用脉冲电源及微爆炸发生器,系统工作时生成的微爆炸等离子体射流具有高温高压特性,作用于陶瓷材料表面生成一个圆形蚀坑。加工过程中的工艺参数主要包括喷嘴孔径、工作电流、工作气压、工作脉宽及工作距离。该技术具有低成本、工艺灵活、热损伤小、加工范围广及加工后表面粗糙等特点。     

水射流冲击压力最佳喷距数值仿真及试验研究

基于水射流冲击模型,应用Fluent流体分析软件对喷嘴射流冲击力进行数值仿真,得出不同喷距对射流冲击压力的影响。结果表明：在低压连续水射流条件下,出口直径为2 mm的喷嘴在喷距为50 mm时产生的射流冲击压力最大;并通过实验验证射流仿真模型的正确性和有效性。     

Characteristics of atmospheric pressure plasma jet generated by compact and inexpensive high voltage modulator

An atmospheric pressure plasma jet has been successfully generated using a compact high voltage modulator driven by 12 V alkaline batteries. A jet nozzle was composed of a quartz tube with two cylindrical electrodes. The grounded electrode was rolled on the tube and the powered one was inserted in the tube for discharging at lower voltage. V-Q Lissajous analysis of the plasma jet indicated that energy and power consumed for the plasma generation were linear along the distance between the electrodes. Length of the plasma plume from the tip of the tube was 11 mm for the gap length of 5 mm and the input voltage DC of 12 V. At the input voltage, the energy and power consumed for the plasma generation were 4.1 μJ and 0.12 W, respectively. Optical emission spectroscopy analysis of the plasma showed that the plasma contained hydroxyl radicals and exited nitrogen molecules which are chemically active species. The plasma jet can be applied to plasma cleaning for material surface though was generated with the alkaline batteries.     

针型喷嘴射流特性研究

运用FLUENT流体仿真软件的VOF两相流模型对针型喷嘴在不同入口压力、不同打击距离的喷嘴射流流场进行数值分析,得到针型喷嘴射流流场的速度和被清洗件承受的压力分布云图和压力分布曲线,研究针型喷嘴射流参数的变化对射流流场速度及压力的影响规律。结果表明:随着入口水压的增加,射流最大速度和被清洗件上承受的压力值增加,但增加趋势逐渐减小;随着打击距离的增加,清洗范围略微增大,被清洗件上承受的压力值减小,但减小程度逐渐下降;进而得出当入口压力为30 MPa,打击距离在90～100 mm范围内的针型喷嘴具有最佳清洗效果。     

基于BP神经网络L M优化算法的喷液式线切割工艺参数优化

为了解决大能量切割时常因放电极间供液不足而出现干切和断丝的现象,提出在工作液高压浇注供液方式的基础上,增添跟踪喷液辅助系统。该系统可减少或消除供液喷嘴与切割表面间的喷液流失,提高工作液的极间进入量和极间平均流动速度,进而改善极间放电条件。在搭建的喷液系统上进行了正交优化试验,研究了功放管数、脉冲间隔、切割厚度、脉冲宽度、运丝速度等因素对切割效率的影响,确定了线切割优化工艺参数,获得了200 mm~2/min以上切割效率。借助L-M优化算法的BP神经网络搭立了线切割加工工艺网络预测模型,预测精度较高,为跟踪喷液式高速走丝线切割机的高效切割提供了可靠的工艺参数预测模型,满足实际加工需要。     

超声辅助微细磨料水射流加工装置的研制及实验研究

为了提高磨料水射流的加工性能,设计了超声辅助微细磨料水射流加工系统,磨料供给采用前混合方式。超声喷嘴装置是该系统的关键,并研究了其加工机理,利用超声振动产生具有空化效应的脉冲水射流,通过脉冲射流的高强度动压力作用和空化作用以提高磨料水射流的加工能力。变幅杆是超声装置的核心部件,通过有限元分析验证变幅杆的性能,确保变幅杆能够有效且准确地工作。冲蚀实验证明:超声振动作用可以提高冲击力及材料去除率。然而,随着振幅的增加,表面质量下降。