喷嘴直径对水射流切割性能影响的实验研究

水射流磨料喷嘴是磨料颗粒加速的关键部位,喷嘴直径对射流有重要影响.通过实验研究了喷嘴直径与射流切割性能的关系.研究结果表明:(1)试件的切口深度和切口宽度随喷嘴直径的减小基本上呈线性减小;(2)同一压力下,减小喷嘴直径会降低射流的切割比能耗;(3)试件在射流移动方向的直线度及切13角的大小均与喷嘴直径无关.在相同压力下,喷嘴直径减少使射流穿透能力降低,从而使切割质量下降;(4)从能耗、节约被加工材料、切割效率和设备投资等多方面因素考虑,对于普通材料切割的喷嘴直径较佳选择为φ0.6～1.0 mm,由于喷嘴直径小于?0.2mm时射流切割能力显著降低,因此不宜进行?0.2mm以下的磨料射流切割.     

磨料水射流切割工程陶瓷的机理及实验分析

通过对磨料水射流切割机理及形貌分析,从理论上探讨了磨料水射流形成的液固两相射流是具有一定冲蚀动能的冷态单点动能能源,可对工程陶瓷材料进行冲蚀切割,并发现磨料水射流冲蚀材料的破坏主要是由气蚀破坏、磨料水射流的冲击作用,磨料水的动压作用以及引起的疲劳破坏和水楔作用所致.利用高压磨料水射流切割设备对工程陶瓷进行切割实验,分别对三氧化二铝、碳化硼、碳化硅等工程陶瓷材料进行切割,分析了压力、喷嘴横移速度、靶距等切割参数对其切深的影响.结果表明:磨料经冲蚀工程陶瓷以后,如石榴石磨料经冲蚀作用之后,可重复利用价值很小.     

水射流喷嘴内表面形状对切割性能的影响研究

磨料水射流在喷嘴中运动并得到加速,喷嘴内表面形状对射流影响显著。通过仿真与试验比较圆柱形、圆锥形、锥直形和流线形4种喷嘴的切割性能,结果表明:圆柱形喷嘴射流加速过程短,衰减快,切割效果差;圆锥形喷嘴射流加速过程长,衰减过程缓慢,有较长的射流核心段,具有一定的应用价值;锥直形、流线形两种喷嘴的加速过程与衰减过程无显著差异,射流核心段较长,实际切割能力并没有显著差别;在锥直形喷嘴中,出口圆柱段喷嘴长径比为3～4较合适。     

磨料射流喷嘴压力场与速度场的研究

为提高磨料射流抛光加工过程中的可靠性和效率,对在磨料射流加工中起到重要作用的喷嘴进行研究具有重要的意义。该文在分析喷嘴射流机理的基础上,针对典型的喷嘴进行仿真研究,得到了喷嘴内部压力场和速度场的分布情况,同时采用有限元对喷嘴结构参数进行数值模拟分析与比较,得出不同结构参数对于流体性能的影响。最后对该仿真方法的可靠性进行了实验验证,并给出了误差率,证明了在该文中所使用的仿真方法具有可靠性,为进一步研究磨料射流喷嘴提供了实用的价值和有效的方法。     

高压水磨料射流切割的力学特性与模型

通过理论分析与实验测定，分析和建立了高压水磨料射流切割的力学特性与模型，得到水射流的流量系数为０．７５，磨料射流的平均流速系数为０．９５。认为水射流主要通过水介质的滞止动压进行切割，磨料射流主要通过磨粒的冲击动压进行切割。给出了射流切断面积速度与材料破坏能量的关系曲线。     

磨料射流加工技术的发展与研究现状

与其他加工技术相比,磨料射流因具有无热损伤、高柔性、材料适用性强等特点,一直是国内外学者研究的热点。近年来,磨料射流被广泛用在微切割、微流道制备、表面抛光等领域,其发展趋势已经由宏观尺度向微观尺度转变,由粗加工向精加工转变。从射流的本质或根源来看,传统技术主要分为(磨料)水射流、浆体射流和磨料气射流。首先对上述各射流技术的发展背景、工作原理进行了综述。此外,还介绍了最近出现的多相射流和高压浆体射流等新技术。面对复杂的应用需求,如何挑选出合适的射流技术是一个难题。鉴于此,对各磨料射流技术的射流速度、工作压力、射流束直径、侵蚀轮廓和加工机理进行了深入分析和比较。最后对各磨料射流技术在微流道制备和表面光整加工等领域的应用情况以及存在的问题进行了论述,并详述了多相射流和浆体射流在表面抛光方面的优缺点。结果表明,磨料气射流拥有低压高速的优点,可以快速地去除材料。磨料气射流的缺点是射流易发散,需要结合掩模制备微流道。目前,掩模磨料气射流能加工宽度低至10 μm的微流道。浆体射流和磨料水射流的射流束直径已经可低至50 μm,能直接在表面刻蚀出大于50 μm的微流道。抛光应用中,浆体射流的材料去除率远低于磨料气射流,但表面粗糙度要好。考虑到两者的优点,多相射流试图在磨料气射流和浆体射流之间建立一个桥梁。同时,与浆体射流的W形侵蚀轮廓相比,多相射流的U形侵蚀轮廓更有利于表面抛光。     

高压水磨料射流切割的力学特性与模型

通过理论分析与实验测定，分析和建立了高压水磨料射流切割的力学特性与模型，得出水射流的流量系数为０．７５，磨料射流的平均流速系数为０．９５。认为水射流主要通过水介质的滞止动压进行切割，磨料射流主要通过磨粒的冲击动压进行切割。给出了射流切断面积速度与材料破坏能量的关系曲线。     

磨料种类和粒径对钢板表面的形貌影响

本文通过实验分析了磨料水射流加工中磨料种类和粒径对热轧Q235钢板表面形貌的影响。采用高压数控水切割设备进行表面除鳞,实验中采用石榴石和棕刚玉两种磨料,并对不同的磨料粒径60目,80目,120目进行了对比分析,射流压力76 MPa、喷射距离50 mm、磨料体积浓度20%、喷嘴尺寸1 mm保持不变。结果表明,石榴石比棕刚玉的材料去除能力更强,且钢板的表面划痕宽度和长度随着磨料粒径的减小而减小,加工范围随着磨料粒径的减小而增大。     

磨料水射流对硬质合金切割深度的试验研究

通过用高压磨料水射流对硬质合金进行切割,以单因素试验的形式分析了射流压力、切割速度、磨料流量、靶距对硬质合金材料切割深度的影响。在单因素试验的基础上,选定各因素的水平进行正交试验,通过极差分析对加工参数进行优化。结果表明:各因素对切割深度的影响主次关系依次为射流压力、切割速度、磨料流量、靶距;获得最大切割深度的最优工艺参数为:射流压力280 MPa、切割速度50.8 mm/min、磨料流量545 g/min、靶距5 mm,此时实测切割深度为0.70 cm,达到最佳效果。      

微磨料空气射流加工技术的发展

微磨料空气射流加工(MAJM)技术是对硬脆材料进行微细加工的一种非常有潜力的技术，特别是对复杂的三维微细结构的加工。微磨料空气射流加工技术是基于传统的喷砂技术发展起来的，通过由空气喷射磨料微粒形成高速气流冲击工件表面而去除工件材料。与其它的加工技术相比，微磨料空气射流加工具有环境友好、易于控制、无热影响区、切口质量好等优点。本文介绍了此技术的基本加工原理、特点以及加工过程中的影响因素，论述了微磨料空气射流加工的材料冲蚀机理和切口特征。重点分析了一些主要的加工参数，例如空气压力、磨料材料、尺寸、供给率、喷嘴的形状和尺寸、喷射距离以及工件材料，对切削性能和切口特征的影响。并提出了微磨料空气射流加工技术中有待进一步深入开展的研究工作。