高压水射流技术的应用和发展

用高压水射流作为工具,对各种金属、非金属材料进行切割,是近年来迅速发展起来的新工艺,目前已在国外得到广泛应用,国内也日益受到人们的关注。本文着重介绍高压水射流切割工艺的独特优点,以及发展前景,为高压水射流的深入研究和工业应用提供参考。     

高压水射流切割效能研究

高压水射流切割效能受到多方面的影响,针对目前使用的高压水射流设备和技术,分析了影响高压水射流切割效能的因素,并提出一些提高措施。     

高压水射流数值模拟及混凝土路面切割试验研究

探讨了高压水射流的切割机理,并对圆形喷嘴高压水射流垂直冲击水泥混凝土建立了流体动力学模型,进行了数值模拟。通过对模拟结果的分析,得到射流喷嘴最大出口压力和量纲一冲击高度对水泥混凝土在滞止点及其附近压力值的影响。根据结果选取主要参数,设计制造出高压水切割设备并且完成水泥混凝土试块的切割试验。试验达到预期效果,证明此高压水切割设备工作的有效性。     

水泥混凝土路面高压水切割理论及试验研究

探讨了高压水射流的切割机理,并且对圆形喷嘴高压水射流垂直冲击水泥混凝土建立了流体动力学模型,进行了数值模拟.通过对模拟结果的分析,得到射流喷嘴最大出口压力和量纲一冲击高度对水泥混凝土在滞止点及其附近压强值的影响.根据结果选取主要参数,设计制造出高压水切割设备并且完成水泥混凝土试块的切割试验.试验达到预期效果,证明此高压水切割设备工作的有效性.     

高压水射流切割技术和前混切割设备

高压水射流切割技术和前混切割设备北京京龙水刀集团遇罗文用高压水射流可以开采矿石和煤，近十多年来，研制的高压水射流切割设备，可以精确的切割钢铁、石头、玻璃、陶瓷等坚硬的材料，俗称“水刀”。“水刀”的用途很广，例如：在食品行业，用它切割年糕、果脯之类的食...     

前混合磨料水射流切割金属火雷管研究

磨料水射流切割作业具有高能、冷态、点割、非接触等特点,在有防爆要求的危险场合下进行切割作业有独特的优势。分析磨料水射流切割雷管金属外壳的磨损机制,并分析磨料水射流切割雷管的安全性;运用前混合磨料水射流对工程中常见的金属火雷管进行冷切割实验,取得了预期的效果。     

高压水射流切割技术

本文简略介绍了所研制成功的600MPa高压连续水射流发生器的工作原理及结构特点;对切割参数作了分析探讨,并列出了各种金属及非金属材料的切割数据。试验表明:射流压力至500MPa范围内的纯水射流,能满足大多数非金属材料的切割要求,切割效果较好;射流压力至300MPa范围内的磨料射流,适用于切割任何一种坚硬的金属及非金属材料,也取得了较好的切割效果。     

磨料水射流切割技术分析及研究

分析磨料水射流切割技术的基本原理和切割机理;可寻求影响高压水射流切割技术的相关规律。     

基于高压水射流清洗技术的研究

高压水射流技术发展迅速,并广泛的应用于工业清洗、除锈、切割等方面.高压水射流清洗技术因其无污染、成本低、应用广而备受人们重视.为了更加有效应用高压水射流进行表面清洗,本文分析了高压水射流清洗技术的优点、清洗原理、清洗参数的确定、高压水系统装置的组成,为更好地应用高压水射流提供了设计依据.     

浅析高压水射流加工技术及应用

高压水射流是一项在工业上应用广泛的技术.介绍了高压水射流技术加工特点及应用,分析了高压水射流切割加工机理,简单介绍了该技术在机械加工领域中的应用状况,通过本文的论述,能够使高压水射流技术从业者更加了解高压水射流加工技术以及相关原理.     

磨料射流切割机的试验研究

本文介绍了前混合式磨料射流切割机的结构,工作原理以及用该机对金属和非金属材料进行的切割试验,指出射流工作压力、喷射靶距、喷嘴横移速度、磨料重量比浓度等是影响工作能力的主要因素,喷嘴直径及其内腔结构、磨料粒子尺寸等也是影响割缝宽度及表面形态的因素.试验对此表明,它比纯高压水射流和后混合式磨料射流切割机性能优越,是一种新型的、有广阔应用前景的工业切割设备.     

硬岩掘进机高压水耦合破岩影响因素实验研究

硬岩掘进机(TBM)在硬岩甚至超硬岩段掘进时,采用高压水射流辅助破岩成为一种有效提高破岩效率的新的研究方向。由于高压水射流破岩受诸多因素影响,作用规律复杂,其破岩机理一直未能被准确揭示。主要利用正交实验方法研究水射流压力、喷嘴直径、喷嘴移动速度对破岩沟槽深度与沟槽宽度的影响,同时结合刀盘贯入度优化水射流压力、喷嘴直径、移动速度等关键参数,探索高压水射流与岩石耦合破岩规律,为进一步揭示破岩机理提供依据。     

淹没式喷嘴反推力测量及其系柱试验装置设计

喷水推进具有噪声低、空泡性能好、易于矢量调节等优点，已成为水下机器人（ROV）推进技术的研究热点。喷水推进依靠喷嘴将泵产生的压力能转化为高压水动能，产生的反推力是压力和黏性阻力作用在高压腔以及喷嘴上的综合效果，该反推力的大小是推进性能研究的重点。对几种不同形状和参数的喷嘴反推力进行仿真和试验对比。采用Fluent软件对喷嘴进行流场内部仿真，并且通过后处理文件计算出喷嘴的反推力大小。现有测量喷嘴反推力的相关试验装置与实际工况存在较大差异，根据螺旋桨系柱推力试验方法，提出并设计一种新的喷嘴反推力测试装置。该试验装置动力由岸基高压海水泵源供给，通过溢流阀调节喷嘴入口压力，喷嘴固定在ROV框架上，利用拉力传感器测量ROV框架在喷嘴射流驱动下的系柱拖力，进而得到喷嘴射流反推力与输入压力的关系。该试验装置为在水淹没条件下研究喷水推进系统提供了试验条件。     

磨料浆体射流技术及其切割性能试验研究

提出了在低压下应用磨料浆体射流技术的切割系统,该系统采用了新型的添加剂材料配制浆料,经试验分析,可取代高聚物类添加剂。系统采用一种特殊的高压料罐来传递压力,使浆料与高压传递介质互不掺混,各自独立循环使用。试验研究了低压磨料浆体射流切割不同材料时切割速度与切割深度的关系,对比了不同直径喷嘴的切割能力。对切割比能耗进行了计算与分析,结果显示在同等切割能力下,该种切割技术比能耗小,切割成本低,切割质量好,且使用小直径喷嘴,优势更为明显。     

Finite element simulation of high-pressure water-jet assisted metal cutting

Experimental studies have shown that improved metal cutting efficiency can be obtained when a high-pressure water/coolant jet is injected at the tool–chip interface. The pressure exerted on the chip face by the jet is expected to reduce, for example, friction along the tool–chip interface, temperature rise in the chip and the workpiece, the cutting force, and residual stress in the finished workpiece, leading to a longer tool life and a better surface integrity for the finished workpiece. This paper presents the results of finite element simulations of high-pressure water-jet assisted orthogonal metal cutting, in which the water jet is injected directly into the tool–chip interface through a small hole on the rake face of the tool. The mechanical effect of the high-pressure water jet is approximated as a pressure loading at the tool–chip interface. The frictional interaction along the tool–chip interface is modeled by using a modified Coulomb friction law. Chip separation is modeled by a nodal release technique and is based on a critical stress criterion. The effect of temperature, strain rate and large strain is considered. Cooling effect of the high-pressure jet on the temperature distribution is modeled with a convective heat-transfer coefficient. The effect of water jet hole position and pressure is studied. Contour plots showing the distributions of steady-state temperature and stress and the residual stress are presented. The simulation results show a reduction in temperature, the cutting force and residual stresses for water-jet assisted cutting conditions. The mechanical effect of the water jet is found to reduce the contact pressure and shear stress along the tool–chip interface and also the contact zone length for certain water jet hole locations.     

Design and evaluation of high-pressure nozzle assembly for laser cutting of thick carbon steel

Laser cutting of carbon steel is extensively used across a range of industries, due to its advantage of high speed, low kerf and high quality. Currently, a 1-kW carbon dioxide (CO₂) laser with its subsonic nozzle assembly can be used only to cut steel plates up to around 10 mm. This paper aims to design and evaluate a high-pressure supersonic laser cutting nozzle assembly, which can enable a 1-kW CO₂ laser to cut steel of up to 50 mm thickness. Basic gas dynamic and compressible flow equations were used to design the supersonic nozzle assembly. The flow of the high-pressure gas jet inside the nozzle assembly was investigated using computational fluid dynamics (CFD), and the structural integrity of the high-pressure nozzle assembly was ensured using finite element analysis (FEA). The gas flow pattern at the exit of the nozzle assembly was computed and compared with the experimental observation made through a shadowgraph technique. Laser cutting experiments were performed with the developed supersonic nozzle assembly to demonstrate cutting of 50-mm-thick low carbon steel with 1-kW CO₂ laser.     

磨料水射流仿真分析与试验研究

为有效保持油田的稳产增产,磨料水射流技术逐渐被应用于油田生产。磨料水射流切割利用高速混砂液体的射流来完成切割作业,具有安全、多能、环保、便捷、高效的特点。本文对前混式磨料水射流切割的喷嘴结构进行了优化设计计算,采用计算流体力学的方法,利用CFD仿真软件,对不同喷嘴类型﹑喷嘴长度和不同锥角角度的喷头的工作情况进行数值模拟和仿真。对仿真结果进行分析并对不同喷嘴进行试验测试,得出了较好的锥直形喷嘴结构,为高效率与较好切割效果喷嘴的研制提供了依据。借助数学软件,对锥直形喷嘴的工作参数进行验证,得到切割深度与靶距、横移速度、压力的规律,证明仿真结果的准确性。     

磨料浆体射流切割机床及切割性能研究

将磨料浆体射流技术应用于切割领域，研制出相应的切割机床，避开了国外该项技术中的高压动密封问题，并对该机床的切割性能进行了正交试验，同时，将磨料浆体射流机床与前混合磨料水射流机床的切割性能进行了比较研究,　研究表明，影响磨料浆体射流切割性能的主要因素依次是切割速度、切割压力和靶距；在相同切割条件下，磨料浆体射流机床与前混合磨料水射流机床的切割力大致相同，但磨料浆体射流机床的切割质量明显好于后者，切割能耗大大低于后者。     

超高压水射流盘式清洗装置工作效率试验研究

利用高速水射流的冲击动能,可以实现钢制结构表面除漆除锈的目的。通过理论分析并计算出影响清洗效率的主要参数的最优值,采用试验分析方法验证喷嘴孔径、单喷嘴靶距、射流压力等清洗参数的优选结果。根据最优清洗参数,进行清洗盘行进速度与压力对清洗效果的影响的试验;研究清洗盘工作时喷嘴的运动,提出一种清洗盘喷嘴布置结构设计,以及一种新型清洗盘工作的运动方式。