高精度金属板带除鳞实验平台开发及除鳞工艺研究

发布时间：2020-01-31 10:26

【摘要】：磨料水射流加工技术具有无污染、工艺适用性强、加工成本低等优点,在切割、清洗、除锈等行业都得到了广泛的应用。如果能把磨料水射流加工技术成功应用到大规模的板带生产线上替代酸洗进行除鳞,将会实现较好的环境效益和经济效益。针对目前磨料水射流除鳞的理论和实验研究相对较少,本文通过理论、模拟和实验的方式对磨料水射流除鳞相关工艺参数的影响规律进行了研究,并在此基础上开发了磨料水射流除鳞的专用实验装置,为磨料水射流除鳞的研究和实际应用提供参考。主要研究内容如下:(1)依据射流的径向和轴向速度分布规律,推导出射流中任意质点处的射流速度,并在此基础上建立了射流速度与相关工艺参数之间的关系;进而以射流速度为中间量,依据液-固两相流动力学特性,建立磨粒速度与各工艺参数之间的关系式;最后以磨粒速度为中间量,通过建立塑性材料和脆性材料的加工模型,得到磨粒冲击力与各工艺参数之间的关系,为准确分析和精确控制加工结果提供了理论依据。(2)利用FLUENT软件模拟了喷射距离、喷射压力和喷射角度等工艺参数对流场特性的影响,分析了各工艺参数对磨粒的冲击速度和冲击宽度的影响。(3)利用LS-DYNA软件模拟了单颗磨粒在不同的冲击速度、冲击角度和磨料粒径等参数下冲击工件,以进一步掌握相关工艺参数对冲击面的影响规律。(4)在特定工艺参数下进行磨料水射流除鳞实验,提取实验结果中除鳞宽度和除鳞横截面形貌等数据,并与模拟得到的磨粒冲击宽度和冲击速度等分布规律进行对比分析,进一步分析各工艺参数对除鳞效率和除鳞均匀性的影响。(5)在相关理论、模拟和实验的基础上,设计了磨料水射流除鳞实验台,完成高压泵、喷嘴等核心部件的计算选型,模拟验证了水力旋流器对不同粒径磨料进行分离的可行性。本文通过理论分析、数值模拟及实验研究,进一步掌握了磨料水射流的运动规律及其对冲击加工的影响,有利于尽快实现磨料水射流技术替代酸洗除鳞,促进绿色生态环保型高精度智能化除鳞装置的开发与应用。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG664

【参考文献】

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本文编号：2575012