高压磨料水射流切割碳纤维复合材料的试验研究

发布时间：2017-10-12 13:26

  本文关键词：高压磨料水射流切割碳纤维复合材料的试验研究

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【摘要】：高压磨料水射流技术是一种新兴的特种加工方式，它工艺适应性强、切割效率高、无环境污染，由于是冷态加工不产生残余应力，已经在许多行业中得到应用。因为各种材料的结构与性能各不相同，切割机理也存在差异，而目前对许多材料加工机理的研究并不成熟，使磨料水射流加工的应用受到制约。 本文以磨料射流理论为基础，利用多相流和动能理论对后混合式磨料水射流的混合机理进行了探讨，并对磨料粒子在水射流中的加速运动情况进行了分析讨论。本文结合切割碳纤维复合材料试验，，对高压磨料水射流切割碳纤维复合材料的切割机理以及产生分层失效的原因进行了分析。 利用单因素试验，研究了高压磨料水射流切割碳纤维复合材料的切割深度随射流压力、进给速度、靶距和磨料流量改变的变化规律，对切割深度随各工艺参数的变化情况产生的原因给出了合理的解释。 采用正交试验，对磨料水射流对碳纤维复合材料的切割深度和切割效率进行了工艺参数优化。优化结果表明各因素对两项工艺指标影响的显著水平相同，其中进给速度和靶距对两项工艺指标影响都较显著，其他工艺参数对两项工艺指标的影响都相对较小，但随进给深度的增加，切割深度减小，而切割效率增加。 以正交试验的数据为基础，建立了切割深度和切割效率的工艺经验模型，并进行了验证。切割深度模型和切割效率模型分别可以对不同参数下的切割深度和切割效率进行有效预测，可以应用于指导实际的加工。
【关键词】：磨料水射流 切割机理 碳纤维复合材料 工艺参数优化
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG664
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 本课题研究的目的及意义10-11
• 1.2 碳纤维复合材料的加工方式现状11
• 1.3 磨料水射流切割技术国内外的研究现状11-14
• 1.3.1 国外水射流切割技术的研究现状11-12
• 1.3.2 国内水射流切割技术的研究现状12-14
• 1.4 本课题研究的主要内容14-15
• 第2章 磨料水射流的加工系统和理论研究15-27
• 2.1 磨料水射流加工系统简介15-16
• 2.2 水射流的结构与参数分析16-18
• 2.2.1 射流的结构16-17
• 2.2.2 射流的基本参数17-18
• 2.3 固液二相混合理论18-23
• 2.3.1 磨料与射流的混合过程19
• 2.3.2 磨料粒子的加速19-21
• 2.3.3 混合后固液二相流的性质21-23
• 2.4 磨料水射流对碳纤维复合材料的加工机理研究23-26
• 2.4.1 碳纤维复合材料加工性能概述23
• 2.4.2 磨料水射流对复合材料的冲击破坏23-24
• 2.4.3 磨料的磨削作用对材料的去除24-25
• 2.4.4 对水射流加工复合材料机理的讨论25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 磨料水射流加工参数对切割深度的影响27-41
• 3.1 磨料水射流试验装置27-28
• 3.2 试验材料28-30
• 3.2.1 水射流加工中的磨料28-29
• 3.2.2 被加工材料29-30
• 3.3 试验条件30-31
• 3.4 试验结果的测量31-32
• 3.5 试验结果与分析32-40
• 3.5.1 射流压力对切割深度的影响32-34
• 3.5.2 进给速度对切割深度的影响34-36
• 3.5.3 靶距对切割深度的影响36-38
• 3.5.4 磨料流量对切割深度的影响38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 磨料水射流切割碳纤维工艺参数优化41-59
• 4.1 磨料水射流切割碳纤维工艺参数优化方法41-42
• 4.2 磨料水射流切割碳纤维的正交试验方案42-43
• 4.2.1 试验设备及材料42
• 4.2.2 正交试验工艺因素及水平的确定42-43
• 4.2.3 正交试验表的建立43
• 4.3 磨料水射流切割碳纤维工艺参数优化结果及分析43-50
• 4.3.1 极差分析44-46
• 4.3.2 方差分析46-50
• 4.4 磨料水射流切割工艺经验模型的建立50-58
• 4.4.1 经验模型的建立方法50-51
• 4.4.2 模型的建立51-53
• 4.4.3 显著性检验53-56
• 4.4.4 磨料水射流切割工艺经验模型的实验验证56-57
• 4.4.5 切割模型的应用57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 翁开明;晏辉;;谈谈水刀机结构和工作原理[J];石材;2014年01期

2 关砚聪;孟祥旺;王伟;;高压磨料水射流加工参数对石材表面粗糙度的影响[J];石材;2014年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张凤莲;磨料水射流切割工程陶瓷机理及关键技术的研究[D];大连交通大学;2010年

本文编号：1018973