磨料水射流切割机理及质量提升方法研究
发布时间：2021-01-16 18:41
磨料水射流具有超强的切割能力,可实现对绝大部分难切削材料的切割,但射流切割后的工件往往存在拖尾、切口锥度等质量缺陷,限制了该技术的进一步应用和发展。本文从射流的结构及能量分布入手,分析了射流的冲蚀特性及其对材料的破坏去除机理,研究了切割缺陷的形成机理及主要特性,剖析了工艺参数对各项切割指标影响的根本原因及内在联系,多角度构建模型并给出了工艺参数的快速选择策略,提出了多种可改善切割质量的切割方法,并探索了提升切割效率的堆叠切割方法。主要内容如下:（1）磨料水射流加工机理研究及冲蚀特性分析。分析射流的结构特征和磨料颗粒、射流速度及射流能量的分布规律,分别从磨料颗粒和水的角度研究射流冲蚀难切削材料的破坏去除机理,结合磨料水射流冲蚀的各项特性,提出了基于倾角冲蚀的磨料水射流冲蚀特性分析模型,并基于该模型分析了磨料颗粒的冲击和剪切作用对材料破坏去除的影响,验证了磨粒冲击作用在材料破坏去除过程中的主导地位。（2）拖尾和切口轮廓的形成机理及其相关特性研究。分析基于射流能量径向分布的拖尾形成理论的不足,基于被广泛认可的切割台阶形成理论,提出了拖尾形成机理,并对比验证了理论下的拖尾形貌;分析射流的有效冲...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
后混合磨料水射流加工系统
如图7-1所示,根据第四章的研究,切割深度随横移速度的变化并不是线性的,随着横移速度的增加,切割深度先急剧降低后缓慢减小并趋于稳定。射流对具有一定厚度工件材料的切割,若当横移速度为U2d时射流所能达到的切割深度是工件厚度值的两倍,横移速度提升到Ud后,切割深度迅速降低至工件的厚度值,此时可刚好实现对工件材料的切断。横移速度的提升所减少的切割时间为:
不同的堆叠策略对最终的切割结果必然会存在较大的影响,在所有被堆叠工件宽度一致的前提下,材料的种类和厚度是堆叠策略需要考虑的主要因素:若被堆叠工件的材料种类和厚度都相同,则只需要考虑堆叠总厚度对切割结果的影响;若被堆叠工件的材料种类或者厚度有所不同,则还需要研究堆叠次序对切割结果的影响。如图7-2所示。不同于常规的磨料水射流切割,堆叠切割涉及到层与层之间的过渡以及材料与材料之间的过渡,过渡区域的切割特性和切割质量对整体切割质量有很大的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金激光打孔及切割工艺研究[J]. 侯红玲,吴辰,吕瑞虎,李巧. 应用激光. 2019(04)
[2]光纤激光切割06Cr19Ni10不锈钢质量控制研究[J]. 魏同学. 模具技术. 2019(04)
[3]镍钛合金管激光切割热影响区域中微裂纹分析[J]. 刘艳文,施小立,罗丹,胡君源,李晓玲. 热处理技术与装备. 2019(03)
[4]表面强化技术在金属材料中的研究现状[J]. 李保军,伍玉娇,龙琼,龙绍雷. 热加工工艺. 2019(06)
[5]磨料水射流光整身管表面方法[J]. 涂炯灿,薛百文,王常龙,昝博勋. 兵工自动化. 2019(03)
[6]基于回归分析的磨料水射流加工深度预测研究[J]. 黄涛涛,何雪明,陈泽华,张荣,纪小刚. 制造业自动化. 2019(01)
[7]YAG激光切割不锈钢切缝宽度影响因素分析[J]. 史尧臣,周宏,于雪莲,张龙飞. 制造技术与机床. 2018(12)
[8]高压水射流技术在刀具清洗中的应用研究[J]. 敖培云. 时代农机. 2018(11)
[9]基于磨料水射流的C/SiC复合材料切槽加工实验研究[J]. 孟凡卓,刘谦,田欣利,唐修检,王龙,吴乐乐. 组合机床与自动化加工技术. 2018(11)
[10]高压水射流切割技术发展及应用现状[J]. 刘海青,王志文,成明,胥薇,刘和剑,于希辰,职山杰. 机床与液压. 2018(21)
博士论文
[1]厚材料3D水射流精密切割切缝特性研究[D]. 王舒.重庆大学 2017
[2]超声振动辅助磨料水射流抛光冲蚀机理和工艺技术研究[D]. 吕哲.山东大学 2015
[3]超高压磨料水射流精密切割3D模型基础研究[D]. 吴逾强.重庆大学 2015
[4]高效软性磨粒流精密加工方法及其测控系统[D]. 许京雷.浙江工业大学 2012
[5]硬脆材料冲蚀机理及前混合微细磨料水射流抛光技术研究[D]. 刘增文.山东大学 2011
[6]硬脆材料曲面的磨料水射流抛光技术研究[D]. 车翠莲.山东大学 2011
[7]精密磨料水射流加工硬脆材料冲蚀机理及抛光技术研究[D]. 朱洪涛.山东大学 2007
硕士论文
[1]塑性材料前混合磨料射流钻孔特性研究[D]. 华江南.安徽理工大学 2018
[2]面向先进陶瓷材料精密磨削的磨料水射流金刚石砂轮修整技术研究[D]. 王冲.山东大学 2018
[3]高压水射流除锈工艺研究[D]. 赵连松.燕山大学 2018
[4]磨料水射流抛光加工工艺参数优化研究[D]. 陈正雄.江南大学 2017
[5]基于SPH/FEM的磨粒加速过程及材料去除机理研究[D]. 余丰.山东大学 2012
[6]高压水射流切割工艺参数的研究[D]. 耿鹏飞.燕山大学 2012
本文编号：2981336
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
后混合磨料水射流加工系统
如图7-1所示,根据第四章的研究,切割深度随横移速度的变化并不是线性的,随着横移速度的增加,切割深度先急剧降低后缓慢减小并趋于稳定。射流对具有一定厚度工件材料的切割,若当横移速度为U2d时射流所能达到的切割深度是工件厚度值的两倍,横移速度提升到Ud后,切割深度迅速降低至工件的厚度值,此时可刚好实现对工件材料的切断。横移速度的提升所减少的切割时间为:
不同的堆叠策略对最终的切割结果必然会存在较大的影响,在所有被堆叠工件宽度一致的前提下,材料的种类和厚度是堆叠策略需要考虑的主要因素:若被堆叠工件的材料种类和厚度都相同,则只需要考虑堆叠总厚度对切割结果的影响;若被堆叠工件的材料种类或者厚度有所不同,则还需要研究堆叠次序对切割结果的影响。如图7-2所示。不同于常规的磨料水射流切割,堆叠切割涉及到层与层之间的过渡以及材料与材料之间的过渡,过渡区域的切割特性和切割质量对整体切割质量有很大的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金激光打孔及切割工艺研究[J]. 侯红玲,吴辰,吕瑞虎,李巧. 应用激光. 2019(04)
[2]光纤激光切割06Cr19Ni10不锈钢质量控制研究[J]. 魏同学. 模具技术. 2019(04)
[3]镍钛合金管激光切割热影响区域中微裂纹分析[J]. 刘艳文,施小立,罗丹,胡君源,李晓玲. 热处理技术与装备. 2019(03)
[4]表面强化技术在金属材料中的研究现状[J]. 李保军,伍玉娇,龙琼,龙绍雷. 热加工工艺. 2019(06)
[5]磨料水射流光整身管表面方法[J]. 涂炯灿,薛百文,王常龙,昝博勋. 兵工自动化. 2019(03)
[6]基于回归分析的磨料水射流加工深度预测研究[J]. 黄涛涛,何雪明,陈泽华,张荣,纪小刚. 制造业自动化. 2019(01)
[7]YAG激光切割不锈钢切缝宽度影响因素分析[J]. 史尧臣,周宏,于雪莲,张龙飞. 制造技术与机床. 2018(12)
[8]高压水射流技术在刀具清洗中的应用研究[J]. 敖培云. 时代农机. 2018(11)
[9]基于磨料水射流的C/SiC复合材料切槽加工实验研究[J]. 孟凡卓,刘谦,田欣利,唐修检,王龙,吴乐乐. 组合机床与自动化加工技术. 2018(11)
[10]高压水射流切割技术发展及应用现状[J]. 刘海青,王志文,成明,胥薇,刘和剑,于希辰,职山杰. 机床与液压. 2018(21)
博士论文
[1]厚材料3D水射流精密切割切缝特性研究[D]. 王舒.重庆大学 2017
[2]超声振动辅助磨料水射流抛光冲蚀机理和工艺技术研究[D]. 吕哲.山东大学 2015
[3]超高压磨料水射流精密切割3D模型基础研究[D]. 吴逾强.重庆大学 2015
[4]高效软性磨粒流精密加工方法及其测控系统[D]. 许京雷.浙江工业大学 2012
[5]硬脆材料冲蚀机理及前混合微细磨料水射流抛光技术研究[D]. 刘增文.山东大学 2011
[6]硬脆材料曲面的磨料水射流抛光技术研究[D]. 车翠莲.山东大学 2011
[7]精密磨料水射流加工硬脆材料冲蚀机理及抛光技术研究[D]. 朱洪涛.山东大学 2007
硕士论文
[1]塑性材料前混合磨料射流钻孔特性研究[D]. 华江南.安徽理工大学 2018
[2]面向先进陶瓷材料精密磨削的磨料水射流金刚石砂轮修整技术研究[D]. 王冲.山东大学 2018
[3]高压水射流除锈工艺研究[D]. 赵连松.燕山大学 2018
[4]磨料水射流抛光加工工艺参数优化研究[D]. 陈正雄.江南大学 2017
[5]基于SPH/FEM的磨粒加速过程及材料去除机理研究[D]. 余丰.山东大学 2012
[6]高压水射流切割工艺参数的研究[D]. 耿鹏飞.燕山大学 2012
本文编号：2981336
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