旋转磨料射流喷嘴磨损机理与钻孔试验研究

发布时间：2020-04-23 04:34

【摘要】： 本论文从喷嘴磨损机理和钻孔效果两大部分对旋转磨料射流进行了探索性的研究。通过理论分析,提出在旋转磨料射流喷嘴的磨损中起决定作用的是磨粒磨损和冲蚀磨损。其中磨粒磨损是喷嘴内壁磨损的主要形式,而冲蚀磨损则在喷嘴入口端面的磨损中起主要作用,并分别对两种磨损机制进行了探讨。运用有限元法分析喷嘴的应力状态。结果表明:喷嘴应力最大值出现在锥段结束直段开始处,锥段应力较小且呈递增趋势,直段平均应力大于锥段,另外,入口端面的应力也较大。对比了旋转磨料射流喷嘴和普通磨料射流喷嘴的应力情况,结果表明:前者的最大应力远大于后者,这可以很好地解释旋转磨料射流喷嘴比普通射流喷嘴磨损严重的现象。研究各种参数对喷嘴磨损的影响规律,这些参数分别为:磨料的特性(磨粒形状、磨粒粒径、磨粒硬度、磨粒浓度)、喷嘴材质的性能与表面质量(喷嘴材料硬度、磨粒硬度H_α和喷嘴材料硬度H_m比、喷嘴加工质量)、喷嘴的结构参数(入口收缩角、喷嘴孔径)、射流工作参数(射流工作压力、射流流量)等。结果表明:参数的改变,不仅使射流结构带来质的变化,而且会给喷嘴的磨损率带来显著影响。为分析旋转磨料射流的钻孔性能,根据其结构特性,进行了一系列实验。考察了工作压力、靶距、喷嘴孔径、加旋件头数、加旋件螺矩、及加旋件中心孔对钻孔效果的影响。结果表明:旋转磨料射流的断面为环形,孔的形状近似为圆柱形且中间带一内锥,工作和结构参数的变化,将使圆环和孔的形状及半径发生规律性变化,此试验结果与理论分析一致。
【图文】：

系统原理图,磨料射流,前混合式磨料射流

磨料射流按水与磨料的混合方式可分为后混合式磨料射流和前混合式磨料射流两种类型。后混合式磨料射流系统原理如图1所示:图1后混合式磨料射流系统原理图 Fig.1ThePrineiPleofmi劝ngbehindstyleabrasivewaterjet高压水从喷嘴喷出，其轴向速度很高，靠抽吸作用吸入的磨料很难进入射流的中心部分，射流能量的利用率很低，磨料得不到很好的加速，且与水的混合效果较差，这种磨料射流的使用压力很高，射流的能量未得到充分的发挥。例如在切割金属时仍需ZooMPa以上的压力，这就限制了其应用范围。由于后混合磨料射流切割效率较低，并且容易导致堵塞。为了提高切割效率，降低泵压，人们又提出了前混合式磨料射流。1982年我校高压水射流研究所设计了前混合式磨料射流试验台[481，如图2所示:其工作特点是:从泵站出来的高压水

模型图,微切削,磨粒磨损,模型

屑堆积在犁出槽的两侧和前方，随之而来的其它磨粒形成其它形式的磨损，将堆积在沟槽附近的磨屑磨掉，完成微切削磨损过程[22][23][30l。磨粒对喷嘴材料的微切削磨损，可简化为下列模型115]，如图9所示，即有一刚性锥形微凸体或磨粒，在载荷尸作用下在金属表面压入到深度t，，形成的压印坑直径为Za‘。、/之心、/图9磨粒磨损的微切削模型 Fig.9Mieroeuttingmodelofabrasivewear由力的平衡有:n了T__/2厂二月m兀u式中:H，—被磨损材料的硬度。压入的磨粒切向移动导致材料的迁移，形成的磨沟截面积为A。:
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH117.1

【引证文献】