淹没磨料水射流切缝形貌研究

分析研究了淹没磨料水射流对花岗岩切割所成的切缝,发现淹没状况下切缝断面存在一宽度常数区;利用Hurst指数和R/S分析法得出了切缝形成过程中的时间相关性与随机性,得出切缝底部不仅存在时间相关性,且随着进给速度的减小,随机性增强、相关性减弱的结论。     

预测磨料水射流切割质量模型的研究

磨料水射流(AWJ)是高速水与磨料混合对材料进行加工的一种新型冷态高能切割技术,有着广阔的应用前景。但因其流态的特性,使得切割质量存在一些缺陷。为了提高工件表面质量和生产效率,在优化选择切割工艺参数组合的基础上,获得大量实验数据,试图建立能够精确预测切割质量的网络模型。通过程序对模型拓扑结构的改进,使得模型预测的切割质量更准确,很好地满足加工需要。     

磨料水射流切割技术及其应用

阐述了磨料水射流的切割原理及低压磨料水射流切割机的工作原理和主要构造。并详细论述了低压磨料水射流切害虫机具有结构简单、操作方便、切缝质量好、切割效率高,并能对复杂图形实现智能化切守旧等优点,它是切割玻璃、陶瓷、大理石及花岗石等难切割材料的理想设备。     

摆振磨料水射流切落能力的试验研究

采用正交试验的方法,通过对摆振磨料水射流切落煤岩的试验及结果的分析,初步探索了摆振磨料水射流切落煤岩的特点,验证了摆振磨料水射流的可行性及其高效、低耗的切落特点,为摆振磨料水射流的实际应用提供了理论依据.     

磨料水射流钻削深小盲孔的试验研究

论述用连续磨料水射流钻削深小孔的试验研究.磨料水射流的加工领域非常广泛,它可以在许多材料上进行加工,加工的主要优点是加工时不产生切削热,加工过程非常灵活.所采用的钻削加工是在不同材料上进行的,随着钻削时间的不同,可观察到钻孔的深度和直径都不同.孔的深度和直径与钻削时间呈幂甬数关系增大.根据试验结果可以创建一个经验模型,预测在不同钻削时间,钻孔的深度和直径的大小.     

磨料水射流抛光生物陶瓷曲面实验

生物陶瓷在人体组织、器官替换,修复及功能完善等生物医疗领域具有广泛的应用,但由于陶瓷材料的高硬度和高脆性,使得它的加工相比金属就困难许多,而且直接将其用于人体需要高的表面质量。文章采用正交试验设计方法对生物陶瓷曲面进行磨料水射流抛光实验,通过对实验数据的极差分析和方差分析找到抛光的最佳工艺参数组合,并探讨影响抛光工件表面粗糙度的三个主要工艺参数与生物陶瓷表面质量之间的关系。最后建立了生物陶瓷表面粗糙度的预测模型,并通过实验进行了验证。     

磨料水射流切割质量的神经网络预测

磨料水射流切割质量影响因素较多,难以建立有效的理论模型,结合实验结果,建立磨料水射流切割质量的神经网络预测模型。结果表明,对于所给定切割参数,该模型能快速、准确、可靠地预测出切割质量。     

磨料水射流数控机床的研究与开发

介绍了磨料水射流技术广泛的应用及前景,并详细地介绍了磨料水射流数控切割机床的总体结构、工作原理和机构设计。     

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。     

磨料水射流加工技术的应用展望

磨料水射流（AWJ）加工技术作为一门新兴的特种加工技术与其他加工技术相比具有很多优点。这里论述了通过有关加工机理模型的建立和设备的改进以及合理的操作方法,能使磨料水射流技术的优点充分发挥出来的方法。     

基于改进BP网络的磨料水射流切割质量研究

目前建立的磨料水射流切割质量数学模型,对厚板材切割时,其加工精度和表面质量较难控制.基于BP神经网络学习理论,通过对网络权值和阀值进行四种方法的改进,目的是改善网络误差反向学习性能,建立低误差收敛精度、快训练速度的最佳切割质量模型.在获取大量样本数据的基础上,对最佳改进BP网络模型进行训练、预测,结果表明该模型能够快速、准确、可靠地预测磨料水射流切割质量.     

微磨料水射流切割头装置设计与研究

传统磨料水射流切割头的磨料靠负压吸入,可靠性差、吸入不均匀、流量不能精确控制。采用螺杆泵输送原理,设计了一种新型微磨料水射流切割头装置及控制系统。该装置采用螺杆泵主动送料,螺杆由步进电机驱动,单片机发出的控制脉冲控制步进电机的转速,步进电机的转速与磨料流量一一对应,从而将磨料定量、连续地送到切割头混合腔,实现磨料流量的精确控制。在混合腔的排出通道上设置单向阀门,解决了喷嘴堵塞后高压水直接进入磨料罐引起磨料输送系统失效问题。     

磨料水射流对金属材料去除力和去除模型的研究

磨料水射流抛光技术作为一种新型技术,广泛应用于表面抛光加工作业中,利用含有细小磨料粒子的抛光液在高压作用下,与工件表面发生冲击、冲蚀而去除材料,以达到抛光目的。采用单颗粒磨料粒子使材料产生塑性变形模型来研究磨料水射流对金属材料的去除力,通过对纯水射流冲击材料的作用力和射流中磨料射流对材料的作用力以及接触应力的理论推导,得出磨料射流中轴线上磨料颗粒去除金属材料最大打击力和最大剪应力以及最大拉应力;通过建立伯努利方程,得到射流压力与金属材料的剪切力和拉应力的直接关系,为工程上磨料水射流抛光喷嘴设计和泵压选择提供了理论参考依据。     

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.     

微磨料水射流机床悬臂梁的有限元分析

微磨料水射流切割机床的切割精度与机床数控平台、数控系统精度以及水射流工艺参数直接有关,同时还与安装水射流切割头及其附件的悬臂梁刚度和绕曲变形有关.针对微磨料水射流机床的重要部件悬臂梁进行了Solidworks三维建模,基于ComsWorks进行了静态和模态分析.分析表明,微磨料水射流切割机床悬臂梁固有一阶、二阶、三阶和四阶频率分别为20Hz、31Hz、91Hz和104Hz.为了避免引起共振,负载频率应以一定幅度错开其固有频率.现有悬臂梁结构具有足够的刚度.     

磨料射流切割钻杆的喷嘴设计

在高含硫油气田中,为避免剪切闸板发生硫化物应力腐蚀开裂,采用前混合磨料射流替代剪切闸板切割钻杆.将S135钻杆51/2″作为研究对象,选取圆锥带圆柱段型喷嘴.通过分析磨料粒子在喷嘴内的加速过程,对喷嘴的结构参数进行了系统研究,得出啧嘴的加速性能和收敛性能达到最佳时的具体结构尺寸.并且计算出磨料颗粒与钻杆材料接触时的最大剪应力,校核了设定参数在理论上的可行性.     

Fracture mechanics-based model of abrasive waterjet cutting for brittle materials

Advanced engineering ceramic materials such as silicon carbides and silicon nitride have been used in many engineering applications. The abrasive waterjet is becoming the most recent cutting technique of such materials because of its inherent advantages.In the present study, two elastic-plastic erosion models are adopted to develop an abrasive waterjet model for cutting brittle materials. As a result, two cutting models based on fracture mechanics are derived and introduced. The suggested models predict the maximum depth of cut of the target material as a function of the fracture toughness and hardness as well as the process parameters.It is found that both models predict the same depth of cut within a maximum of 11%, for the practical range of process parameters used in the present study. The maximum depth of cut predicted by the suggested models are compared with published experimental results for three types of ceramics. The effect of process parameters on the maximum depth of cut for a given ceramic material is also studied and compared with experimental work. The comparison reveals that there is a good agreement between the models' predictions and experimental results, where the difference between the predicted and experimental value of the maximum depth of cut is found to be an average value of 10%.Nomenclature C abrasive efficiency factor, see equation (16) - C ₁,C ₂ c ₁/4/3, c₂/4/3 - c ₁,c ₂ erosion models constants, see equations (1) and (2) - d _a local effective jet diameter - d _j nozzle diameter - d _S infinitesimal length along the kerf - f ₁ ( _E ) function defined by equation (7) - f ₂ ( _E ) function defined by equation (8) - f ₃ ( _e ) function defined by equation (14) - g ₁ ( _E ) f ₁( _e )/f ₃ ² ( _e ) - g ₂ ( _e ) f ₂( _e /f ₃ ² ( _e ) - H Vickers hardness of the target material - h maximum depth of cut - K _c fracture toughness of target material - k kerf constant - M linear removal rate, dh/dt - m mass of a single particle - abrasive mass flow rate - water mass flow rate - P water pressure - Q total material removal rate, see equation (11) - R abrasive to water mass flow rates - r particle radius - S kerf length - u traverse speed - V material volume removal rate (erosion rate) - V idealised volume removal by an individual abrasive particle - particle impact velocity - ₀ initial abrasive particle velocity - x,y kerf coordinates - local kerf angle, Fig. 1 - _E jet exit angle at the bottom of the workpiece, Fig. 1 - particle density - _w water density On leave from: Mechanical Engineering Department, Suez Canal University, Egypt.On leave from: Mechanical Power Engineering Department, Alexandria University, Egypt.     

Predictive depth of jet penetration models for abrasive waterjet cutting of alumina ceramics

A study of the depth of jet penetration (or depth of cut) in abrasive waterjet (AWJ) cutting of alumina ceramics with controlled nozzle oscillation is presented and discussed. An experimental investigation is carried out first to study the effects of nozzle oscillation at small angles on the depth of cut under different combinations of process parameters. Based on the test conditions, it is found that nozzle oscillation at small angles can improve the depth of cut by as much as 82% if the cutting parameters are correctly selected. Depending on the other cutting parameters in this study, it is found that a high oscillation frequency (10–14 Hz) with a low oscillation angle (4–6°) can maximize the depth of cut. Using a dimensional analysis technique, predictive models for jet penetration when cutting alumina ceramics with and without nozzle oscillation are finally developed and verified. It is found that the model predictions are in good agreement with the experimental results with the average percentage errors of less than 2.5%.     

淹没磨料水射流中磨料破碎状况分析

磨料水射流中的磨料在冲蚀破碎后,颗粒的分布在一定范围内表现出自相似的分形特征.对颗粒分布进行测定并分析,得出磨料水射流中磨料颗粒在喷嘴内有破碎发生,且颗粒愈大破碎愈强烈,分析得出颗粒的分形维度可作为磨料破碎状态的一个重要指标,应用于对颗粒破碎程度的评定.     

淹没磨料水射流与非淹没磨料水射流冲蚀破岩效果比对分析

磨料水射流的冲蚀能力主要依赖于磨料颗粒所获得的能量,对非淹没磨料水射流和淹没磨料水射流的冲蚀实验结果进行比对,从能量角度和磨料颗粒速度变化角度分析了造成非淹没磨料水射流和淹没磨料水射流的冲蚀效果差异的原因。