大厚度材料磨料水射流切割工藝研究.pdf

1、具有“冷、軟”加工特性的磨料水射流切割技術(shù)以其獨(dú)特的工藝優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)代切割工業(yè)中占有越來越重要的地位。由于固液兩相射流自身的“柔性”特點(diǎn),加工質(zhì)量和效率受工藝實(shí)現(xiàn)過程相關(guān)因素波動(dòng)的影響較為明顯,特別是在切割厚度增大時(shí),切口錐度、斷面波紋等工藝缺陷趨于嚴(yán)重。
　　目前,磨料水射流切割工藝應(yīng)用研究集中于提高精度和效率兩個(gè)方向,本課題正是在此背景下提出,探索在現(xiàn)有加工條件下實(shí)施大厚度材料高效切割并保證一定表面質(zhì)量的有效途徑。課題研究主要手段

2、和過程包括:
　　(1)以行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀為依據(jù),在工藝?yán)碚撋戏治鲅芯看蠛穸炔牧夏チ纤淞髑懈钪写嬖诘娜毕菁捌渖稍?在切割機(jī)理、射流結(jié)構(gòu)特性、磨粒受力及運(yùn)動(dòng)規(guī)律、關(guān)鍵技術(shù)等方面尋求解決方法;
　　(2)制訂合理工藝參數(shù)組合,設(shè)計(jì)切割正交試驗(yàn),對(duì)45號(hào)鋼和大理石作為塑性、脆性兩種材料的典型代表進(jìn)行切割試驗(yàn)。采集實(shí)際參數(shù),對(duì)射流壓力、切割速度、靶距和磨料體積濃度等主要參數(shù)進(jìn)行四因素四水平極差正交直觀分析,獲得影響因素的主次順序以

3、及最優(yōu)化參數(shù)組合。對(duì)所采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,確定切割深度、切割質(zhì)量方程;
　　(3)基于FLUENT工程流體分析軟件,對(duì)磨料水射流的內(nèi)外流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬仿真分析,為噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)改進(jìn)、工藝參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù);
　　(4)在前面研究的基礎(chǔ)上,提出適合大厚度材料加工的磨料水射流切割改進(jìn)設(shè)備的總體設(shè)計(jì)方案。對(duì)目前影響加工效率和質(zhì)量的關(guān)鍵部件如噴嘴組件、磨料供給裝置等進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),為仿真結(jié)果的試驗(yàn)驗(yàn)證創(chuàng)造條件;
　　(5

4、)綜合工藝參數(shù)、設(shè)備、環(huán)境等影響因素,提出適合大厚度材料加工的前混合磨料水射流切割工藝參數(shù)優(yōu)化組合并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文從理論分析、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬、結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)優(yōu)化多角度對(duì)大厚度材料磨料水射流切割工藝進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明,對(duì)現(xiàn)役加工設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性局部改進(jìn)和參數(shù)組合優(yōu)化,切割效率可提高50％左右,且加工質(zhì)量明顯改善。我國(guó)面臨針對(duì)性新型設(shè)備開發(fā),本研究拓展了磨料水射流切割技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,并為其市場(chǎng)推廣提供了有