前混合磨料高压水射流切割靶距的研究.pdf

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1、液压气动与密封／2012年第2期前混合磨料高压水射流切割靶距的研究薛尚文黄镍洪啸虎王克李浪(解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京210007)摘要：对穿透不同材料固体时，切割深度、宽度等随靶距的变化进行试验研究，并从理论上分析前混合磨料高压水射流最佳切割靶距。最后求解出切割过程中，靶距与切割深度的公式，并得出可在切割介质中添加高分子聚合物的结论。关键词：前混合磨料水射流；靶距；切割深度中图分类号：TH137．1文献标识码：A文章编号：1008—0813(2012)02-0020—02ResearchontheDistanceofCuttinginPre——mixedA

2、brasiveWater-jetXUEShang-wenHUANGNieHONGXiao—huWANGKeLILang(EngineeringInstituteofCorpsofengineers，PLAUniv．ofSci．&Teeh．，Nanjing210007，China)Abstract：Whenwecutthroughthedifferentsolidmaterials，thecuttingdepthandwidthwillchangewiththedistance．Thispaper，willexperimentonthis，andgetthebestdis

3、tance．Finally，wegettheformulaoftherelationshipbetweencuttingdepthwiththedistance，andgetthatwecouldaddpolymerinthecuttingmedium．KeyWords：pre-mixedabrasivewater-jet；distance；cuttingdepth0引言实验条件：射流压力0-50MPa可调，喷嘴直径0．76mm，射流靶距0~20mm可调，磨料粒度为80目，磨磨料水射流是以高压水射流为载体．将磨料粒子料质量浓度18．4％。与水射流混合加速后实现对物料的作

4、用。射流压力、进射流靶距与切割深度的关系实验曲线如图2所给速度、靶距、磨料流量、磨料粒径等多项工艺参数对示。切割效果都有影响，本文仅研究靶距的变化与切槽深Ii度的关系。⋯十i---1前混合磨料高压水射流切割实验研究一广一一一一j一一—、(：一一一一～一一一一一’III、．_Ll前混合磨料高压水射流系统的结构示意图如图1所示三翁射流靶距s／mm图2射流靶距与切割深度的关系曲线在空气中，4～8ram之间存在最佳射流靶距相应的最大切割深度，其切割深度的最大值出现在射流靶距为6mm处．射流靶距大于12mm以后，增大射流靶距使1一水箱2一过滤器3一柱塞泵4一安全阀射流扩散面积增大

5、，被切割材料表面上的切槽宽度增5一压力表6、7-调节阀8一混合腔9一流化室lO一磨料截止阀11-磨料罐l2一单向阀13一喷嘴加，而切割深度明显变小。图1前混合磨料高压水射流系统的结构示意图如图3所示。最佳射流靶距相应的最佳切割宽度，其切缝最佳效果出现在射流靶距为4．5mm处，射流靶收稿日期：201l—o6—29距大于10mm以后，增大射流靶距使射流扩散面积增作者简介：薛尚文(1990一)，男，解放军理工大学工程兵工程学院硕士研大，切割效果明显下降。究生，研究方向是水下液压系统的关键技术与水射流切割。20HydraulicsPneumatics&Seals／No．2．20

6、l2实际过程是一致的。A实际上就是宽度Ue，显然的增大，会使有效直径D增大；而根据射流的动力特性，它又会使动压力减小。因此随着的增大，切槽深c度Z是增是减就取决于两者孰占主导地位。由此可以推断：在某些无量纲数的特定组合下，存在着一个最佳图3射流靶距与切割宽度的关系曲线靶距而使器=＼ZCt。I臌切槽深度达2理论分析到最大值。对某些无量纲数的若干种典型组合，计算后由前人理论我们得到靶距与切割深度的关系可知：式为：(1)，=口表明ZC~x⋯凋~函器一o．335∽(1-)[1-exp()】数，不存在最佳靶距。(1)(2)存在着几乎平行于轴的渐近线。强度数式中——材料的屈服强度；

7、￡，^——阻尼系数：越大，强度比：／tr越大，其渐近线就越靠近穿透速度。这个方程式说明，靶距对于切槽深度是有影响的。Cfpo轴Cfpo式(1)是复合无量纲方程，它包含了下列五个无量面。面z变化到20左右，即不再影响()．纲数：和(器)。(1)无量纲靶距；。(3)由结论b可知，在一定的范围内，摩擦系数C(2)屈服系数Sy；的变动，即百Cfp。的变动及(ZCtIo，并不影响()＼／叩一(3)压缩强度数：一orc；的变化，于是可采用各种减小Cf的途径，如采用高分子PO聚合物减阻技术，从而使所切割的板材厚度Z可以显(4)数Cfpo是摩擦系数、阻尼