超高压磨料水射流工艺参数优化实验研究

为了提升磨料射流的切割效率,通过研制的超高压磨料水射流切割系统开展了不同工艺参数对石灰岩的切割效果研究。结果表明:随着水射流压力的增加,切割深度首先表现为线性增大,然后增速逐渐放缓;最佳磨料流量参数为0.6 kg/min;最佳初始射流靶距为5 mm;磨料射流的切割深度随喷嘴横移速度呈下降趋势;随着射流切割角度的增加,切割深度呈现出“M”型变化趋势,在80°时切割深度达到最大值;基于正交试验进行极差分析,明确工艺参数对切割深度的影响权重由大到小依次为水射流压力、喷嘴横移速度、磨料流量、喷嘴切割角度和射流靶距,得出最佳的切割参数组合为水射流压力400 MPa,磨料流量0.8 kg/min,喷嘴横移速度1 mm/s,射流靶距6 mm,射流切割角度80°。

超高压后混合磨料水射流喷嘴优化数值模拟研究

为了提升磨料水射流系统切割坚硬厚顶板的效率,利用数值模拟软件研究了喷嘴结构参数对磨料颗粒的速度及其分布的影响规律。结果表明:随着水喷嘴直径的增加,磨料的出口速度增大,在出口截面上,磨料颗粒主要集中在水射流外边界区域;当磨料入口角度和位置分别为60°和3 mm时,磨料颗粒的速度最大,轴线区域集中度最好。基于以上规律,对影响因素进行正交实验及方差分析,得出最优参数为水喷嘴直径1 mm,磨料入口位置为0 mm,角度为60°。通过割缝实验对比,发现喷嘴优化后割缝宽度减小了12.0%,深度增大了26.5%。