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磨料水射流技术分类

磨料水射流技术分类
磨料水射流技术分类

磨料水射流切割是20世纪80年代迅速发展起来的新型水射流切割技术,是在高压水射流中加人磨料形成的。目前国内磨料水射流水下结构物切割技术,多数处于研究阶段。而国外一批海洋工程公司已经将该技术大量用于海洋石油等领域。磨料水射流技术可以分为以下种类:

1、前、后混合磨料射流

根据加入磨料方式的不同,将磨料射流分为前混合磨料射流和后混合磨料射流。

1)前混合磨料射流

前混合磨料射流的磨料与高压水在磨料罐中初步混合,处于拟流体状态,通过高压软管送到喷嘴。前混合磨料射流改善了磨料与水介质的混合机理,工作压力较低。

2)后混合磨料射流

后混合磨料射流切割系统,其磨料混合在喷嘴内部完成。因为磨料是在射流形成之后加入的,所以磨料与高速水很难充分混合,为了获得高速度的冲击磨粒,需要提高系统工作压力。

前混合磨料射流的磨料是通过高压软管与水一起输送,长距离应用时存在严重的管路磨损和堵塞问题,通常用于浅水。后混合磨料射流的磨料采用独立的软管进行输送,不存在高压水管堵塞问题,也不存在高压水管管路磨损严重的问题,适合钢结构水下切割尤其是深海切割的作业方式。

2、外切割和内切割

按作业环境内有无固体壁面的限制来分,水射流可外切割和内切割。

1)外切割

以管型结构的切割为例,外切割(从管型结构外部进行切割)是自由水射流。

2)内切割

管型结构等构件内切割时,作业环境受到固体壁面限制,是非自由水射流,而且是具有代表性的管中射流。

一般,海洋石油平台桩基、导管、套管管串等管型结构优先采用内切割,因为内切割不需要潜水员下水作业,因而通常成为业主的优先选择方式。但内切割常常因为土壤的作用而使得视觉监视困难,需要采用其它技术监测切割过程。

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水射流研究的现状与发展

水射流研究的现状与发展 “水滴石穿”的实质是微小的冲量对时间的积分。高压水射流加工技术正是利用相 同的原理,把动量加大,缩短时间,达到断石、断铁、切割的目的。人们在很早的时间 就开始利用很高压力的水进行材料的加工和切割。1870年前后,美国在加利福尼亚的金 矿中用增压后的水流开采矿石,俄国人也曾用水采煤。在上世纪60年代,密苏里大学 林业系的诺曼·弗朗兹教授发明了高压水射流的切割实验装置。该装置的核心是一个单 缸增压器,压力可以达到344.7MPa(s000opsi),用这样的高压水可以来切割木材。这 一装置引起包括著名的依格所尔公司在内的许多压力设备制造商和研究单位的兴趣。1971年第一台商用水切割试验机在杰克逊的阿尔顿纸品公司投入应用,用于切割层压纸管,其厚度达到12.7mln(0.sin),并且可以在纸管上切出各种形状。高压水切割技术的 真正的商品化应用是上世纪80年代初洛克韦尔飞机公司用水切割机来切割BI轰炸机的 钦合金零件,可以节约成本50%。目前许多国外的公司用高压水切割各种材料,甚至用 于军舰制造。 高压水除用于切割之外,还可用于除锈、清洗,以及建筑与道路施工等方面,涉及 到造船、航空、汽车、机械制造、轻工、城建等许多行业。 1987年洛克希德航空系统公司开发了四轴水切割机器人,用于石墨增强树脂、钦合 金板材以及薄壁大口径管材的切割。依格所尔公司的水切割系统与ASES的机器人组合 成汽车工业机器人,在瑞典得到应用,切割汽车车头的衬里、门板和地毯。在军工上, 美国人应用高压水切割军舰用异型橡胶零件,以及潜艇外贴降噪橡胶层。 高压水射流技术在国内的应用开始于上世纪80年代,并随着国际上水射流理论的 成熟和成功的商业化,国内对这项技术的认识也不断地加深,很多的专家学者〔52],对此开展了大量的研究和探讨,把国内的高压水射流切割技术不断推进。新型射流的应用和 研究得到很快的发展,在落煤、破岩、船舶除锈、喷射钻井、机场除胶和除漆等得到极 为迅速的推广。 2高压水射流切割工艺的特点及应用 高压水射流切割技术之所以能够迅速地在实践中得到应用和关注,是与其具备鲜明 的技术特点,能够满足日益增长社会生产的需求分不开的。 水射流加工是一种现代的有别于传统的加工方式。有两种类型:纯水射流(,厄terjet) 和磨料水射流(Abrasive研/aterjet)。水射流从切割纸板开始,到今天能广泛地应用于各种软硬材料,包括纸、食物、玻璃纤维、绝缘材料、塑料和复合材料。在WJ的切割过 程中,切割是超声速的冲蚀过程。WJ与AWJ的主要区别在于提高切割能力的一种磨料 介质。 在高科技日益发展的社会中,只有创新才会发展。高压水射流切割技术开拓了一个 大连理工大学硕卜学位论文 新的特种加工领域,可以轻松应对那些新奇的因为热影响和机械性能约束而不能切割的 材料。AWJ磨料水射流可以广泛地应用于材料的加工,如:钦金属、钢、铜、铝、石材、 玻璃和其他复合材料。AWJ还可以弥补其他加工方法的不足。使用AWJ预开孔可以提 高EDM(放电加工)的性能,其可以扩展EDM和激光加工对某些惰性和非传导材料的 加工能力。由于AWJ的反冲力较小,因此对易碎脆性材料的AWJ加工不必担心变形和 破碎。 高压水射流既不同于传统加工的铣、刨、磨、削,也有别于一般的剪切和冲裁。它 属于高能切割。高压水射流切割就是把高压水射流的动能作为切割能,对材料进行冲蚀

水射流技术原理

先进制造技术课程论文 论文题目:水射流切割的技术原理、设备、技术特点 及实际应用分析 系部: 专业: 班级: 学生姓名: 学号: 指导教师: xxx年月日

绪论 高压下,由喷嘴发出的高速水射流,具有很大的能量,足以切割坚硬的材料(包括金属和非金属);如果向水射流中加入某种固体硬颗粒,则称为磨料水射流,它具有更大的能量,可以切割更硬更厚的材料,这就是水射流切割技术的简单描述。尽管早在古代,人们就已懂得“滴水穿石”的道理,然而直本世纪60年代,才真正把这个简单原理变成水射流切割工业技术;而磨料水射流技术的应用,还不到10年时间,所以这是一项新兴技术。然而,近年来发展很快,迄今全世界已有几十个国家,共拥有大约2000个水射流切割系统。尽管如此,当前这项技术仍处于初级发展阶段,技术尚不成熟,在理论与实践方面,都有许多空白,有待填补。这项技术起步较晚的原因在于,它涉及到超高压技术,因而对材料、制造工艺、设计方法、理论分析、控制手段、经济承受力等提出了严格要求。开发和应用这项技术,与一个国家的综合发展水平和国力强弱有密切关系。我国已在近年里,逐渐开展研究和应用,尤其在理论研究方面,已取得许多成果,但在制造技术方面,却有较大差距,有待解决。多年的实践证明,水射流切割技术,独具特点,是现代机械加工及技术发展中不可缺少的组成部分,具有很强的生命力,必须充分予以重视,有计划地研究、开发和应用。 现代的高压水射流切割作为一门高新特技术涉及的学科领域较多,如超高压理论、流体动力学、特种材料、材料力学、弹性力学、制造工艺学、高压密封技术、自动控制理论等现代科技内容,其自身是一种标准的机电液一体化产品,其卓越的应用效果更集中体现在高科技产品制造上。某种意义上讲,水射流技术的研究与应用也成为了一个国家综合科技水平和经济实力的标志。

磨料射流的分类

一、磨料射流的分类 磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下被加速后,高速运动的磨料所形成的射流。 磨料流是指高速运动的磨料射流在空中所形成的轨迹的集合。 磨料射流可以有载体如喷砂机和高压水清理机中的压缩空气和压力水,也可以无载体,如抛丸机中的机械磨料射流。 根据射流动力的不同,磨料射流可以分为空气磨料射流、液体磨料射流、气液磨料射流和机械磨料射流四种。我们把四种磨料射流的特点归纳如下。 磨料射流的特点 四种射流动力体现在三类射流设备中,即喷砂机、高压水清理机和抛丸机。因此,除以上的分类外,目前各生产厂家还以产品即射流设备

按照喷砂机、高压水清理机和抛丸机三种产品进行分 的功能及用途 高速运动的磨粒来完成加工的,因为,磨料射流具有微微量切削加工和无 力和特点,因此,磨料射流具有以下的一般加工功能。的清理 化皮、残盐、残油等; 件的氧化皮、型砂等; 密铸件的氧化皮、型砂等; 残留物、微毛刺等; 皮、焊渣等; 型钢)的氧化皮、锈蚀层等; 的脱模剂、沉积物等; 的烧结残留物; 飞边;

物体表面的放射性元素; 桥梁、水电站闸板、船舶、建筑物;机场跑道的橡胶附着层; 火车车厢; 各种管道和容器罐; 旧机件的油污、附着物等; 集装箱的残漆、锈蚀层和附着物等;瓷器上错误的烧结层; 装饰表面的划伤……. 2 .工件表面涂覆前的前处理 喷漆、烤漆前; 喷塑前; 金属喷涂前; 镀锌、铬、镍前;氧化处理前; 探伤前……

的物理机械性能 面粗糙度; 为压应力; 滑状态; 动噪音; 擦系数…… 的光饰加工 面的抛光; 反射表面; 的抛光…… 射流的中应用最广泛的产品,喷砂机一般分为干喷砂机两大类,干喷砂机又可分为吸入式和压入式两类。 喷砂机 入式干喷砂机一般由六个系统组成,即结构系统、介质路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。

高压清洗机之国内外水射流技术现状

高压清洗机之国内外水射流技术现状 2008-11-25 09:42:01 (已经被浏览825次) 水射流技术是一种正在蓬勃发展、用途很广的高新技术。水射流技术的产业分类应属流体机械行业,但又有其独特的专业性。长沙司?一山研究院下属的高压水射流技术研究所,自1978开始高压水射流技术研究以来,在水射流切割技术与设备、水射流清洗技术与设备、水射流除鳞技术及设备冰射流执行机具及设备等方面作了大量的研究开发和推广应用工作,目前在努力拓展和开发水射流技术新的应用领域和范围。28年来取得了近20项科研成果,10多项专利,在国内外刊物上发表论文近白篇。我所现有水射流专业设计研究、生产、销售和服务人员近 国外一些工业发达国家的水射流技术很发达,形成了规模化的产业,特别是在美国、德国和日本专业化的水射流设备制造厂及配套和服务公司很多,在1960年代就不惜巨款投资进行研究和开发,并已在某些领域大力普及高压水技术,取得了满意的效果。这些国家水射流装备朝超高压、大流量、智能化、系列化发展,水射流切割、清洗、除鳞等已普及应用,破碎、制粉、浆体输送、注水、(旋喷)注浆、水刺和喷雾消防等不断得到推广,水射流技术和其核心设备往复柱塞泵及其附件的新应用还在继续开发和拓展,水射流技术和设备不断得到升级。 近10年来,我国的高压水射流技术取得了长足进步,一批研究机构、制造厂、配套和服务公司得到了一定的发展,…常规设备基本可替代进口,但与国外发达国家相比,规模和技术水平都还存在较大差距。目前,国内水射流清洗技术已在石油、石化、化工、轻工、冶炼厂和电厂等行业得到应用,改善了劳动条件,降低了能耗,提高了工作效率。水射流切割技术也因具有切缝窄、无热应力、无粉尘、易实现异形切割等优点在建材、航天航空、军工、文体用品、玻璃、皮革等行业用于材料的特种切割加工。水射流热轧除鳞工艺和设备在钢厂也得到了普及应用。目前由于各种原因,国内一些水射流技术的应用领域至今还是空白。因此,应大力开展水射流技术的开发和推广,研制出适合我国国情,并满足各部门工业需要 的水射流新工艺新设备。 2高压水射流的基本原理及应用范围 高压水射流的工作原理是,通过高压往复式柱塞泵把普通水增压到儿十、儿白甚至儿千个大气压后,从各种不同形状的喷嘴喷射出来,形成具有穿透能力很强的高速水射流,通过机、电、液汽或雷达等不同形式组合的机械、自动机构或智能化执行装置(机器人)用于各行各业的不同用途,此外通过高压水发生系统把浆体的压力升高到儿十甚至儿白个大气压后,可用于注水、注浆和管道输送。 本技术和设备可用于清洗、剥层、除垢、除锈、切割、钻孔、破碎、制粉、除鳞、铸件清砂、喷雾、浆体输送、注水、(旋喷)注浆、水刺和消防等各种用途,其应用领域非常广阔。目前它的应用范围已涉及到采矿、航空航天、有色冶炼、钢铁、电力、船舶、石油、化工机械及建材、建筑、轻工、食品等工业部门,还可以用于农业及医疗部门等等。如热轧钢材除鳞、管程换热器内外表面的清洗和维护,储罐、高压釜及容器的内部清洗,管束、管道及下水道的清洗,网格及板架除漆,钢表面的磨料水射流除鳞除漆除锈除垢,机场跑道除胶除漆,船舶和大型工业设备的维护,水力破碎钢筋混凝土,战场排雷、炮弹掏药,有利于环境的表面预处理以及水刺非织造布,医疗手术刀,油川用注水注浆、管道输送和喷雾消防等等。 随着人们对水射流技术的深入了解,各行各业不断研究开发出新的水射流应用方法和工艺,更先进和专用高效的水射流装备不断得到开发,应用范围还在迅速扩大。水射流技术及设备的应用有可能使某些工业部门中的一些主要生产环节发生重大的变革,采用先进的高压水射流技术取代传统的生产方式或工艺,可大幅度地提高生产率、降低生产成本、改善工作环境等。 3水射流切割技术与设备 高压水射流切割技术具有切缝窄、不产生热应力、无粉尘、易实现异形切割、儿乎可切割任何材料等优点。纯水射流可切割皮革、纸张、软木、塑料、效棉织品、石棉水泥制品等;磨料水射流具有更强的切割能力,可切割玻璃、陶瓷、不锈钢、钢筋混凝土、碳纤维复合材料及各种合金材料等。高压水射流切割技术与设

简述水射流加工技术发展与应用

简述水射流加工技术发展与应用 摘要:本文旨在介绍水射流加工技术的形成、发展史。明确水射流加工工艺的主要流程,了解其发展趋势。 关键词:冷加工高压水射流切割磨料 一、水射流加工技术发展史 人们认识水射流应该说还是从水的冲刷作用开始的。大雨能把田地冲出一道水沟,能剥落山岩,甚至能造成泥石流。河道出口久而久之便冲积成了三角洲。水对大自然的鬼斧神工表现在3个方面:使材料破裂、流动、去除。 水射流的应用起源于采矿业。早期利用水射流冲洗矿石中的泥土,蓄水运送并筛选矿石和直接周水射流冲刷煤层。由冲刷到破碎实际上是水射流的一个质变,前者是低压大流量,后者则是高压小流量。本世纪30年代已开始用水射流采煤。开始是用lOMPa以下的水射流冲采中硬以下煤层,至70年代已发展到用20~30MPa水射流慢速切割煤体,再后来就是高压至lOOMPa、超高压大于200MPa的水射流辅助采煤机、掘进机用于破碎落煤和破岩。 只有提高水射流工作压力才能使其广泛应用于大工业部门,这已成为人们的共识。20世纪70年代,高压水清洗和超高压水切割在同步发展。80年代,高压清洗已日趋完善,普及应用。超高压水射流切割工艺一直是水射流行业研究、追踪的热点。尤其在80年代末、90年代初期这类所谓“水刀”设备已经批量化、商品化,而且以机械于控制切割头为代表的产品已迅速达到了全自动、智能化的高水平。 水射流技术在向高压方向发展的同时,70年代末期国际水射流领域出现了一个引人注目的新动向,即从单一提高水射流压力,的观点开始转向研究如何提高和发挥水射流的潜力这方面来了。这就有了脉冲射流(水炮)、高温射流、磨料射流和摆振射流。这些射流与同等压力下的普通连续射流相比,显然大大提高了作业效率。80年代以来,磨料射流、空化射流、气水射流和旋转射流的进一步发展,将高压水射流技术推向一个新的阶段。水射流领域已经形成了一个以压力、功率为纵坐标、以射流形式为横坐标的技术与产品的甲而型谱。高压水射流技术的应用范围也由单纯的采矿业扩大到石油、化工、轻工、航空、建筑、冶金、市政工程和医学等领域。 高压水射流技术的发展大致可分为4个阶段:60年代处于以低压水射流采矿为主的初朝阶段,同时以静压试验和化工流程为主要目的的高压泵、增压器和高压管件(统称高压设备)的研制取得了许多商品化成果(它们的介质主要不是水),这为高压水射流技术的到来奠定了基础;70年代主要针对采煤机、清洗机开展了水射流工业试验,这时期的主攻方向是提高以水为介质的高压动设备的压力和可靠性,同时开发多种形式的射流,尤其自1972年开始两年一届的英国流体机械研究集团(BHRG)主办的国际承射流技术会议、自1981年开始两年一届的美国水射流技术协会( WJTA)主办的美国水射流技术会议和自1990年开始两年一届的国际水射流协会(ISWJT)和日本水射流协会(JSWJT)主办的亚太国际水射流技术会议等,极

磨料水射流技术分类

磨料水射流切割是20世纪80年代迅速发展起来的新型水射流切割技术,是在高压水射流中加人磨料形成的。目前国内磨料水射流水下结构物切割技术,多数处于研究阶段。而国外一批海洋工程公司已经将该技术大量用于海洋石油等领域。磨料水射流技术可以分为以下种类: 1、前、后混合磨料射流 根据加入磨料方式的不同,将磨料射流分为前混合磨料射流和后混合磨料射流。 1)前混合磨料射流 前混合磨料射流的磨料与高压水在磨料罐中初步混合,处于拟流体状态,通过高压软管送到喷嘴。前混合磨料射流改善了磨料与水介质的混合机理,工作压力较低。 2)后混合磨料射流 后混合磨料射流切割系统,其磨料混合在喷嘴内部完成。因为磨料是在射流形成之后加入的,所以磨料与高速水很难充分混合,为了获得高速度的冲击磨粒,需要提高系统工作压力。 前混合磨料射流的磨料是通过高压软管与水一起输送,长距离应用时存在严重的管路磨损和堵塞问题,通常用于浅水。后混合磨料射流的磨料采用独立的软管进行输送,不存在高压水管堵塞问题,也不存在高压水管管路磨损严重的问题,适合钢结构水下切割尤其是深海切割的作业方式。 2、外切割和内切割

按作业环境内有无固体壁面的限制来分,水射流可外切割和内切割。 1)外切割 以管型结构的切割为例,外切割(从管型结构外部进行切割)是自由水射流。 2)内切割 管型结构等构件内切割时,作业环境受到固体壁面限制,是非自由水射流,而且是具有代表性的管中射流。 一般,海洋石油平台桩基、导管、套管管串等管型结构优先采用内切割,因为内切割不需要潜水员下水作业,因而通常成为业主的优先选择方式。但内切割常常因为土壤的作用而使得视觉监视困难,需要采用其它技术监测切割过程。

磨料射流

磨料射流 一、磨料射流及射流设备 磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下被加速后,高速运动的磨料所形成的射流。磨料流是指高速运动的磨料射流在空中所形成的轨迹的集合。 磨料射流可以有载体如喷砂机和高压水清理机中的压缩空气和压力水,也可以无载体,如抛丸机中的机械磨料射流。 根据射流动力的不同,磨料射流可以分为空气磨料射流、液体磨料射流、气液磨料射流和机械磨料射流四种。我们把四种磨料射流的特点归纳如下。 射流种类磨料射流的特点 空气磨料射流 磨料自始至终是在压缩空气的作用下运动,压缩空气是磨料运动的载 体,磨料流为两相流。 液体磨料射流 磨料自始至终是在水的作用下运动,水是磨料运动的载体,磨料流为两 相流。 气液磨料射流 磨料是在压缩空气和水的共同作用下运动,这时,压缩空气和水共为磨 料运动的载体,磨料流为三相流。 机械磨料射流 磨料是在离心抛轮的作用下运动,磨料流中只有磨料颗粒,而无其它任 何载体,磨料流为单相流。 四种射流动力体现在三类射流设备中,即喷砂机、高压水清理机和抛丸机。因此,除以上的分类外,目前各生产厂家还以产品即射流设备进行分类,一般按照喷砂机、高压水清理机和抛丸机三种产品进行分类。 二、磨料射流功能及用途 磨料射流是靠高速运动的磨粒来完成加工的,因为,磨料射流具有微刃切削加工、微量切削加工和无余量加工的能力和特点,因此,磨料射流具有以下的一般加工功能。 功能用途 1 .工件表面的清理热处理后的氧化皮、残盐、残油等;黑(有)色铸造件的氧化皮、型砂等;无余量加工精密铸件的氧化皮、型砂等;机械加工件的残留物、微毛刺等;焊接件的氧化皮、焊渣等;冷、热轧钢板(型钢)的氧化皮、锈蚀层等;各种模具型腔的脱模剂、沉积物等;陶瓷元件表面的烧结残留物;塑料成型件的飞边;物体

水射流切削加工原理及其应用

水射流切削加工原理及其应用 ——先进制造技术概论学习报告 姓名:王升勇班级:10机制一班学号:105302129 摘要:水射流虽是很细的喷流,但是,单位面积上的加工能量却是极大的,在水射流中加入相应的磨料,形成水喷砂流,则喷砂切削碎岩的实用性就更强了。 关键词:高压水射流磨料 加工原理:利用高压水射流技术加工各种金属和非金属材料的基本原理,冲击切削工件。工艺特点:可以加工很薄很软的金属和非金属材料,不需要或易于二次加工,安全、环保,成本低、速度快、效率高,可实现任意曲线的切割加工,方便灵活、用途广泛。水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。 概述: 一、技术及其比较 1、超高压水射流技术 利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250-400Mpa压力,然后再通过内孔直径约0.15-0.35mm的宝石喷嘴喷射形成速度约为800-1000m/s的高速射流,俗称其为水箭,该水箭具有很高的能量,可用来切割软基性材料。如果再在水箭中加入适量的磨料则几乎可以用来切割所有的软硬材料。调整水射流的压力和流量,可以用其清洗各种物体,如除胶、除漆、除锈等,我们还可以利用超高压技术进行高压灭菌、食品保鲜等许多对人类有益的工作。超高压水切割的特点 可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工(除水切割外其它切割方法都会受到材料品种的限制);切割时不产生热量和有害物质,材料无热效应(冷态切割),切割后不需要或易于二次加工,安全、环保,成本低、速度快、效率高,可实现任意曲线的切割加工,方便灵活、用途广泛。水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。 2、水切割与激光切割比较 激光切割设备的投资较大,目前大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割,切割速度较快,精度较高,但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应;另外对有些材料激光切割不理想,如铝、铜等有色金属、合金,尤其是对较厚金属板材的切割,切割表面不理想,甚至无法切割。目前人们对大功率激光发生器的研究,就是力图解决厚钢板的切割,但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。水切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高,操作维修方便。 3‘水切割与等离子切割比较 等离子切割有明显的热效应,精度低,切割表面不容易再进行二次加工。水切割属于冷态切割,无热变形,切割面质量好,无须二次加工,如需要也很容易进行二次加工。 4、水切割与线切割比较 对金属的加工,线切割有更高的精度,但速度很慢,有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割,而且切割尺寸受到很大局限,水切割可以对任何材料打孔、切割,切割速度快,加工尺寸灵活。 5、水切割与其它切割方法比较 对一些金属零件可采取冲剪工艺方法,效率高、速度快,但需要特定的模具和刀具,水切割与该切割方法相比柔性好,可随时进行任意形状工件的切割加工,尤其在材料厚、硬度高等情况下,冲剪工艺将很难或无法实现,而用水切割方法则较为理想;火焰切割也是金属领域常用的切割工艺,切割的厚度范围非常大,但与水切割相比其热效应明显、切割表面质量和

水射流加工--论文

水射流加工 (大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028) 摘要 本文介绍了水射流加工的发展、原理、系统组成及在各个方面的应用前景。 关键词:水射流加工;切割;磨料;喷嘴。 1.,高压、超高压水射流的发展 水射流技术始于19世纪中叶,最初用于冲蚀土壤和开采金矿。早在1830年俄罗斯人就采用了大直径水射流冲开未固结的砂砾石金矿、冲洗淘金,1852-1884年这种技术在美 国加利福尼亚金矿得到了应用和发展。当时压力很低,仅几至十几个大气压。20世纪初,水射流技术开始用于开采其他金矿和用于水力采煤。 50年代,人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象中认识到,提高射流压力和速度能 够冲蚀较坚硬物料,并显著提高落煤效果,从而开始了较高压设备的研制和较高压射流的试验。60年代,随着较高压力柱塞泵和增压器的问世,开始研究射流动力学特征和喷嘴 结构。60年代末,美国国家科学基金资助了一项庞大的研究计划,诣在寻求一种高效 的切割破岩方法,研究人员提出并实验了25种新方法,如电火花、电子束、激光、火焰、等离子体、高压水射流等,最后专家一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法,后 来也只有这种方法得到了实际应用。进入70年代,各国开始大力研究高压水射流技术, 使该技术进入了迅速发展的新阶段。这期间,研究的重点是水射流破岩机理、脉冲射 流特性及水射流在切割、破岩、清洗上的应用,开始出现了水力辅助机械破岩、空化射流、磨料射流、间断射流等新型射流技术。进入80年代以来,随着激光测速、高速摄影、流 体显形、数值模拟等先进测试和研究手段的进步,高压水射流技术研究和应用得到更立为垂发展。磨料射流、空化射流、脉冲射流水力辅助机械破岩技术和基础理论、切割机理、 影响因素研究和分析进一步深入,并出现了气水射流、液态金属射流、液态气体(空气、 氮气、二氧化碳)射流、冰粒射流、超高压射流等特种射流,其应用范围也由当初的采矿、破岩、钻孔、清洗、除垢发展到金属和超硬材料切割、表面处理、研磨等,应用领域涉及煤炭、石油、冶金、化工、船舶、航空、建筑、电力、纺织、交通、市政医学等几十个工业部门及核废料、海洋等危险恶劣工作环境,自动化程度和切割精度有了显著提高。 二、水射流切割基本原理 水射流切割原理.可简单概括为:通过转能装置(泵或增压器),将发动机〔电机或内燃机)的机械能转变成水的压力能;再通过喷嘴小孔,喷出高速射流,将压力势能转换成动能;当高速水射流冲击被切材料时,动能又重新变成作用于材料表面的压力能。如果压力超过材料的破坏强度(门限压力),即可切断材料。 使水获得高压的装置.主要有两种形式:压力小于7OMPa ,可直接用多级离心泵或柱塞泵;70MPa 以上.多用增压器或动压式水炮 为了不致功率过高,流量较小常为认0.5~25L/min ;喷嘴直径常为0.1 一0 . 6mm ,目前多用人造宝石、碳化钨、陶瓷等耐磨材料制作;射流速度可达500 --l000m / s 的超音速。 由于工作介质(水)与周围介质(空气)之间,在射流发生时,进行剧烈的动量交换和紊动扩散,使得常用的非淹没连续自由射流,变成气液两相混合介质射流,机理复杂。除涉及经典流体力学外,更多地涉及到高速气液两相流、激波、水介质雾化、气液混合介质声速、

水射流加工

水射流加工 姓名: 王劲雄 专业: 08级机械设计制造及其自动化1班 摘要 水射流加工技术是近三十年来迅速发展起来的一门新技术。水射流切割工作原理是首先通过转能装置(泵或增压器),将发动机(电机或内燃机)的机械能转变成低速水的高压能;接着通过喷嘴小孔喷出高速射流,将压力能转换成高速水射流的动能;最后当高速水射流冲击加工工件时,动能又重新变成作用于材料表面的压力能,当该压力能超过材料的断裂强度时材料就被切割。水射流切割有以下一些优点:切割中无粉尘与烟雾污染;不会产生热变型;不需刃磨刀具,不需调整更换刀具;容易实现自动化;可加工热切削无法加工的材料,且不受材料厚度的限制;切缝小,切割质量好,成本低等。由于水射流切割技术有如上所述的优点,所以受到工程技术界广泛重视。在工业中推广应用,它与激光束、电子束和等离子切割,合称现代工业切割的四大高新技术。水射流除用于切割之外,还可用于除锈、清洗等方面,涉及到医学、国防、机械、城建等许多领域。本文重点讨论水射流加工的设备组成及应用方向,发展趋势,以及对水射流相关工艺参数的分析讨论等。 关键词 水射流加工 优点点 加工应用 工艺参数 第一章 工作原理及其基本机构 1.1工作原理 水喷射加工的基本原理是利用液体增压原理, 通过特定的装置 (增压器或高压泵) , 将动力源 (电动机)的机械能转换成压力能, 具有巨大压力能的水再通过小孔喷嘴将压力能转变成动能, 从而形成高速射流, 喷射到工件表面, 达到去除材料的加工目的。 如图1.1所示, 贮存在水箱中的水经过滤器 1 处理后, 由水泵抽出送至由液压机构驱动的增压器增压, 水压增高。然后高压水通过蓄能器, 使脉动水流平滑化。高压水与磨料在混合腔内混合后, 由具有精细小孔的喷嘴 (一般由蓝宝石制成) 喷射到由工作台固定的工件表面上, 射流速度可达300-900m/s (约为音速的1-3 倍) , 可产生如头发丝细的射流, 从而对工件进行切割、 打孔等。水喷射加工系统主要由增压、 供水、 增压恒压、 喷嘴管路、 数控工作台、 集水和水循环处理等系统构成。如果是磨料射流加工装置, 则还有磨料与水的混合系统。其中增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分, 增压器获得高压是利用大活塞与水活塞面积之差来实现的。增压器的工作原理图见图1.2。小大油出水/AAP P (P —压力;A—活塞面积) , 增压比即大活塞与小活塞面积之比, 通常为 (10-25):1,因此增压器输出高压水压力可达100-750MPa。集水器的作用主要是回收喷射水和磨料, 通过水循环处理系统处理后, 供水箱重复利用。一般在集水器内放入金属球, 从工件背面喷出的水射流, 经金属球的旋转对其产生缓冲作用, 从而使水射流的能量快速消减。

磨料射流割缝技术防突机理及应用_周东平

第33卷第7期重庆大学学报 Vo l.33No.72010年7月Jour nal of Cho ng qing U niv ersity Jul.2010 文章编号:1000-582X(2010)07-086-05 磨料射流割缝技术防突机理及应用 周东平,卢义玉,康 勇,夏彬伟 (重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400044) 摘 要:为改善李子垭南二井3102北机巷掘进碛头瓦斯预抽时间长、掘进速度慢的现状,通过 对磨料射流使煤(岩)体损伤模型及防突机理的分析,研究了磨料射流切割破碎煤(岩)体的过程;利用磨料水射流切割煤矸石的实验研究,确定了磨料射流切割煤矸石的各种参数,并研制了一套新型的适合于现场应用的磨料水射流割缝装置。现场试验表明:磨料射流能够切穿单轴抗压强度为62MPa 、60~80mm 厚度的煤层夹矸,在煤层中形成缝槽,增大了瓦斯涌出自由面,促使煤体大范围快速卸压,增强煤层透气性,首月内瓦斯单孔平均抽采量提高了2.83倍。 关键词:磨料水射流;割缝;透气性;掘进速度 中图分类号:T D 821 文献标志码:A Mechanism and application of protection against outburst for abrasive water jet slotting technology ZH OU Dong-ping ,LU Yi -yu ,KANG Yong ,Xia Bin -w ei (Key Laboratory for the Ex plo itation of Southw estern Resources &the Environmental H azard Control Eng ineering,Chong qing U niv ersity ,Chongqing 400044,P.R.China) Abstract:Aim ing at the status quo te o f long time fo r methane extraction and slow speed for lanew ay ex cavating in coal seams of Liziya south 2JH J w ell,abrasive w ater jet slotting techno logy is adopted to impr ove the methane deso rption and increase excavating speed in sem-i coal lanew ay.Through analyzing damage model and protection against outburst mechanism,the process o f Co a-l Ro ck M ass being cut and fractured is studied.T hrough lab test on abr asive w ater jet cutting coa-l bed gangue,a new abr asive w ater jet cutting device is successfully desig ned and m ade and all param eters are determined.It is show ed that abrasiv e w ater jet can cut thro ug h a coa-l bed gangue w ith thickness 60~80mm and uniax ial compressiv e streng th 62MPa.After cutting coal seams by abrasiv e w ater jet,the surface area for methane is enlarged and then coal seams pressure fell rapidly.T herefore the permeability and desorption of coal seams are greatly increased.T he results are as follow s:the average pr oductivity o f sing le -hole w as enhanced by 2.83tim es. Key words:abrasive w ater jet;slo tting;perm eability;ex cavating speed 我国的煤炭赋存地质条件复杂,主要依靠地下开采,随着开采深度的增加,煤层瓦斯含量逐渐 增加[1-3],煤层瓦斯压力增大,突出的危险性增高,防突难度越来越大。国内煤与突出多数发生在煤

链条式高压磨料射流外切割执行机构研究

?钻井技术与装备? 链条式高压磨料射流外切割执行机构研究? 傅景杰1一马认琦2一畅元江1一姬景齐1一刘秀全1 (1 中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心一2 中海油能源发展股份有限公司) 摘要:为进一步推广高压磨料射流切割技术在海上弃置作业中的应用,满足大尺寸管柱的切割作业需求,采用三维软件Solidworks对链条式高压磨料射流外切割执行机构进行设计,针对管柱竖放和横放工况进行链条所需张紧力及张紧余量计算分析,并给出推荐使用的管径范围;同时运用动力学分析软件ADAMS对机构进行动力学分析三分析结果表明:2种工况下链条所需张紧力均随被切管柱管径增大而增大,链条张紧余量随管径增大而减小;横放工况下链条所需最大张紧力大于竖放工况三随着被切管柱管径的增大,链条最大张紧力出现位置与水平线之间夹角呈减小趋势,并且逐渐趋近于16 7?;切割机构沿管柱周向运动,没有发生滑动,运行平稳,满足切割要求三所得结论可为高压磨料射流外切割执行机构优化提供参考三 关键词:高压磨料射流;切割工具;弃置作业;执行机构;链条式;张紧力 中图分类号:TE52一文献标识码:A一doi:10 16082/j cnki issn 1001-4578 2017 04 004StudyontheChain?typeToolforExternalCuttingBased onHighPressureAbrasiveWaterJetTechnology FuJingjie1一MaRenqi2一ChangYuanjiang1一JiJingqi1一LiuXiuquan1(1 CenterforOffshoreEquipmentandSafetyTechnology,ChinaUniversityofPetroleum(Huadong);2 CNOOCEnergyTechnol?ogy&ServicesLimited) Abstract:Tofurtherpromotetheapplicationofhigh?pressureabrasivewaterjetcuttingtechnologyintheoff?shoreabandonmentoperation,tomeettherequirementsoflarge?sizecasingcuttingoperations,thethree?dimen?sionalsoftwareSolidworkshasbeenusedtodesignthechain?typetoolforexternalcuttingbasedonhighpressureabrasivewaterjet.Andtherequiredtensionandtensionmarginofthechainunderverticalandhorizontalconditionshavebeengiven.Therecommendedcasingdiameterrangehasalsobeengiven.Atthesametime,thekineticanaly?sisonthemechanismhasbeenconductedusingADAMSsoftware.Theresultsshowthat,therequiredtensionofthechainunderthetwokindsofworkingconditionsincreaseswiththeincreaseofthepipediameter,whilethetensionmarginofthechaindecreases.Themaximumrequiredtensionunderthehorizontalconditionislargerthanthatun?dertheverticalcondition.Asthediameterofthepipeisincreased,theanglebetweenthepositionofthemaximumtensionofthechainandthehorizontallinedecreasesandgraduallyapproaches16 7?.Thecuttingmechanismmovesinthecircumferentialdirectionwithoutsliding,andoperationssmoothly,meetingthecuttingrequirements.Theconclusionisareferencefortheoptimizationofhigh?pressureabrasivejetexternalcuttingactuator.Keywords:highpressureabrasivejet;cuttingtool;abandonmentoperation;actuator;chaintype;tension 0一引一言 20世纪90年代以来,水射流切割技术以其独特优势与激光二电子束及离子束等切割技术合称为现代工业四大高新切割技术[1]三凭借清洁二安全二高效及强劲等特点,水射流切割技术在采矿业二机械制造业二航天业及军工行业等应用广泛[2-3]三王 61 一一一一一一石一油一机一械 CHINAPETROLEUMMACHINERY 一一 2017年一第45卷一第4期 ?基金项目:中海油能源发展股份有限公司科技项目 磨料射流切割管柱执行机构研制 (HFKJ-GJ2015009)三万方数据

磨料水射流抛光加工工艺参数优化研究

磨料水射流抛光加工工艺参数优化研究 磨料水射流抛光加工是在磨料水射流切割基础上演变而来的一种新型特种加工方法,相比于传统的机械抛光技术以及许多当代抛光技术,磨料水射流是唯一的一种冷加工方法,具有无工具磨损、无污染、反作用力小、加工柔性高、工件不会产生热变形等优越性。而且,传统的抛光加工技术在加工细长管、异型曲面等复杂零部件时,因其抛光头无法触及,导致其加工难度大,甚至无法实现抛光处理。 因此,有必要对磨料水射流抛光加工技术进行深入研究。本文基于液固两相流模型和流体仿真数学模型,通过仿真和实验等手段分别探讨了磨料水射流冲蚀工件的喷嘴内外流场,磨料水射流抛光工艺参数对工件表面质量的影响规律,并在传统的优化方法基础上引进人工智能算法对抛光加工参数进行了优化。 主要研究内容如下:(1)磨料水射流液固二相流基本特性研究。基于射流流体理论、小孔口射流及射流边界层基础理论,探究了磨料水射流液固二相流的基本特性、水射流及磨料水射流的主要特征参数,重点探讨了磨料水射流中水射流和磨料射流分别对目标靶件的作用力,分析了磨料水射流冲蚀破坏去除材料的过程及材料去除机理;(2)基于流体仿真数学模型的磨料水射流冲蚀仿真分析。 利用Fluent软件数值模拟分析了水射流喷嘴外部流场,探讨了水射流喷嘴外部流体的流动特性,对比了纯水射流和磨料射流在相同条件下冲蚀工件时的速度、体积、压力及壁面剪切力分布特征,并通过冲蚀钢板、生物陶瓷的对比实验进行了验证,进行了磨料水射流冲蚀喷嘴内外流场的仿真分析,研究了变角度、变靶距及变压力下的磨料水射流冲蚀喷嘴外流场的速度、压力及壁面剪切力分布特征,并在相同条件下进行了实验初步验证;(3)磨料水射流抛光工艺参数对工件表

水射流加工

水射流加工 摘要:水射流加工是利用高压高速水流对工件的冲击作用来去除材料的,有时简称为水切割,或俗称为水刀。水射流加工技术具有生产效率高、加工质量好、加工清浩环保等优点,但水射流加工的一次性初期投资较高。目前己广泛用于汽车制造、航空航天、国防军工、石油采矿、机械加工等领域。,水射流切割配合数控执行机构可精确切割加工任意复杂形状工件。 Water jet machining is the use of high speed water flow effect on the impact of the workpiece to remove material, sometimes referred to as water cut, or commonly known as water knife. Water jet machining technology with high efficiency, good quality, environmental advantages, such as processing qing hao, but the water jet machining one-time initial investment is higher. Has been widely used in automotive, aerospace, national defense, petroleum mining, machinery processing etc. , water jet cutting with numerical control actuator can be precisely cut arbitrarily complex shape workpiece. 关键词:水射流发展原理应用 1.前言 水射流加工作为一种较新的特种加工方法,己越来越广泛地应用于我们的实际生活中,如汽车制造、航空航天、石油采矿等诸多领域。水射流加工具有生产效率高、加工质量好,加工清洁环保等优越性,在将来的社会发展中,水射流加工也必将越显重要。本文就水射流加工的基本原理、分类、应用等作一个粗略的介绍,让更多的人认识、了解水射流加工。 2.水射流加工 2.1 水射流加工技术起源 “水滴石穿”体现了在人们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力,然而,作为一项独立而完整的加工技术,高压水射流(WJ)、磨料水射流(AWJ)的产生却是最近三十年的事,

250 MP a超高压磨料射流井下内切割技术-

?海洋石油装备? 250MPa超高压磨料射流井下内切割技术? 马认琦一李一刚一王一超一鞠少栋一刘占鏖一徐鸿飞 (中海油能源发展工程技术公司) 一一摘要:海上油气生产设施弃置需要配置高效二安全环保的切割处理技术及设备,高压磨料射流井下切割技术用于海上弃井作业优势明显三阐述了国内外磨料射流切割技术在海洋油气生产设施弃置领域的应用与发展现状,对比分析了国内外磨料射流井下切割设备及其性能参数,介绍了国内现有低压与250MPa超高压磨料射流井下内切割核心技术及配套设备三现场应用结果表明,低压与超高压250MPa磨料射流井下内切割技术及设备满足作业要求三 关键词:超高压;磨料射流;弃井作业;井下内切割 中图分类号:TE249一文献标识码:A一doi:10 16082/j cnki issn 1001?4578 2015 10 012DownholeInnerCuttingTechnologyBasedon250MPa UltraHighPressureAbrasiveWaterJet MaRenqi一LiGang一WangChao一JuShaodong一LiuZhan ao一XuHongfei (CNOOCEnergyTech?Drilling&ProductionCompany) Abstract:Thedecommissionofoffshoreoilandgasproductionfacilitiesisindemandofhighefficient,safeandenvironmentallyfriendlycuttingtechnologyandequipment Highpressureabrasivewaterjetcuttingtechnologyhaveobviousadvantagesonoffshorewellabandonment Thestatusoftheapplicationanddevelopmentofdomesticandforeignabrasivewaterjetcuttingtechnologyinoffshoreoilandgasproductionfacilitiesdecommissionarede?scribed Comparativeanalysesareconductedonthedomesticandforeigndownholeabrasivewaterjetcuttingequip?mentandperformanceparameters Thecoretechnologiesandequipmentoftheexistingdomesticlowpressureand250MPaultra?highpressureabrasivewaterjetdownholeinnercuttingtechnologyareintroduced Fieldapplicationresultsshowedthatthelow?pressureand250MPaultra?highpressureabrasivewaterjetinnercuttingtechnologyandequipmentcouldmeettheoperationrequirements Keywords:ultrahighpressure;abrasivewaterjet;wellabandonmentoperation;downholeinnercutting 0一引一言 目前,中海油部分工程设施的设计寿命已经达 到或接近拆除期三2020年,几乎所有2002年以前 建设的油气田都将进入废弃期[1]三海上油气生产设施弃置首先要解决的技术难题是对结构设施的切 割拆除,不但要考虑可供使用的技术二成本二安全 性二可靠性以及必须遵守的法律法规等问题,而且 还必须重点考虑环境保护问题三因此,配置高效二安全二环保的废弃井切割处理技术和设备是海上平台安全拆除的前提和保障三高压磨料射流切割技术作为弃井切割新技术,在国外海洋石油工业领域得到了广泛应用,而我国高压及超高压磨料射流井下切割技术目前尚处于起步阶段[2-3]三 笔者在总结磨料射流切割技术发展现状的基础上,对比分析了国内外磨料射流井下切割设备组成及性能参数,介绍了中海油能源发展工程技术公司(以下简称工程技术公司)现有低压与超高压磨料射流井下内切割技术及配套设备三 05 一一一一一一石一油一机一械 CHINAPETROLEUMMACHINERY 一一 2015年一第43卷一第10期 ?基金项目:中国海洋石油总公司项目 高压磨料射流井下切割机具研制 (CNOOC-KJ125ZDXM12LTD03NFGC2014-06)三

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