基于后混合式磨料水射流切割机理的探讨

阐述了磨料射流的构成以及磨料射流的混合机理、理想的磨料水射流混合过程和实际的混合过程、切割动能理论。讨论了切割工艺参数、磨料参数、物料的性能参数对切割深度的影响。

新型后混合式磨料水射流系统的研制

提出一种新型后混合式磨料水射流系统,是对传统后混合式磨料水射流系统的重大改进和发明。采用ANSYS Fluent对所提出的新型喷射系统进行了流场仿真,分析两个磨料入口都与大气相通和一个磨料入口与大气相通、一个磨料入口与浆体溶液相连,对这两种方式喷射系统流场进行了对比分析,并通过相应的试验验证了其流场仿真的正确性,为新型后混合式磨料水射流系统的研制提供了理论基础。然后,研制出了新型后混合式磨料水射流系统,该磨料水射流系统由供压系统、喷射系统、搅拌与输送系统组成,并进行了浆体溶液输入量测试和磨料混合效果测试,试验测试表明,该磨料水射流系统效果好、磨料混合均匀、能够实现磨料浓度的任意调节和精确控制。因此,该新型后混合式磨料水射流系统优于传统的后混合式磨料水射流系统,必将促进后混合式磨料水射流系统的更加广泛的应用。

基于后混合式磨料水射流磨料颗粒运动研究

为了改善后混合式磨料水射流的切割性能,以固液两相流理论为基础,通过FLUENT模块对喷嘴内磨料的运动进行建模和数值分析。以聚焦管内的单个颗粒为研究对象,优化传统的颗粒相控制模型,获得磨料颗粒在喷嘴内基本的运动情况。研究表明,磨料颗粒吸入混合腔后通过各相之间的碰撞进入高压射流,形成液固两相流。两相流形成初期,磨料颗粒的速度在高压水射流的携带作用下迅速上升。由于混合腔内部结构突变等原因,颗粒相速度浮动较大且处于非稳态。当颗粒通过收敛段进入聚焦管后,颗粒相速度以指数形式逼近射流相速度并逐渐稳定。但由于存在沿程能量损失等因素,颗粒相速度与射流相速度始终存在滑移,最终颗粒相速度仍略小射流相速度。

后混合式磨料水射流的磨料供给系统

对后混合式磨料水射流的磨料供给方式进行了研究,并对影响喷头作业效率的磨料因素进行了改进,实际应用结果表明,磨料输送系统工作可靠、效率高,满足每个喷头磨料供应的浓度的一致性、可靠性和高效率的要求。

混合式湿磨料射流对线材表面处理的实验研究

通过对比前混合式以及后混合式高压水磨料射流的特点,结合两者的优点,将后混合式高压水磨料系统中的干磨料用湿磨料代替,对线材表面进行去除效率实验,研究不同磨料质量百分浓度和不同磨料流量对线材表面去除效率的影响。实验分析表明,磨料的质量百分浓度和磨料流量并不是越大越好,在磨料质量百分浓度为60%,磨料流量为20mL/s时,对线材表面去除效率达到最大值。

高压水射流切割混凝土试验研究

对于高压水射流切割工艺参数的研究,主要是为了提高其切割效率。试验主要研究行刀速度与靶距两个关键参数对高压水射流切割混凝土切割深度的影响,获得该型高压水射流切割机床在切割混凝土时的最佳靶距范围应在30~40mm之间,并分析后混合式射流切割机床具有最佳靶距的原因。这些研究成果为后续试验提供了重要的参数依据。’