割嘴是火焰射吸式割炬的关键部件,主要应用钢板、铁板、铜板以及其他的金属材料的切割,具有广泛的应用市场。割嘴属于易损件,每年用量很大,其结构设计的好坏、加工材料的选用、加工方法以及工艺参数的选用将直接影响到最终的割嘴性能。本文依次对割嘴的内管、管座、外壳进行形状改进,设计了新型割嘴。通过割嘴流体的速度矢量图可知,改进前的割嘴、第一次改进的割嘴、最终改进的割嘴流速依次增加,其最高流速分别为684 m/s、782 m/s、901 m/s。最终改进的新型割嘴无论是高压氧的出气口流速还是混合气体的出气口流速都较前两者有了提升。由速度云图可知,在空气中,改进前的割嘴、第一次改进的割嘴、最终改进的割嘴喷射速度最高分别达到638 m/s、630 m/s、700 m/s。观察空气中速度云图的形状,可以看出最终改进的新型割嘴喷射速度改善明显且更适合切割,其火焰形状更为集中,这样在切割时的冲击力和温度更集中,使得切割速度更有效率,切割能力更强。从而证明最终改进的新型割嘴的设计可行。加工原料由铜改为316L不锈钢,采用金属粉末注射成型工艺进行加工,并通过ANSYS FLUENT流体仿真软件对新型割嘴进行注射成型模拟,综合压力分析、速度分析、温度分析模拟结果得出,最终改进的新型割嘴的最佳工艺参数为注射压力110 MPa,注射速度0.82 m/s,模温300 K,即常温。两相分析结果也表明注射速度为0.82 m/s是可行的。根据模拟结果进行新型割嘴的实际生产,其加工过程主要为注射成型、脱脂、烧结。最后对生产的成品进行密度、硬度、使用寿命、微观形貌图等进行分析测试。注射成型按照模拟的最佳工艺参数进行设定;脱脂采用溶剂脱脂和热脱脂相结合的方式,溶剂脱脂是将割嘴的生坯放入三氯乙烯溶剂中浸泡7小时,脱脂温度为70?C,热脱脂是从室温用1 h升温到220?C并保温2 h,然后以1?C/min加热至500?C并保温2 h;烧结温度选择以5?C/min升温至1360?C并保温1 h,然后以10?C/min降至室温。新型割嘴的材料内部存在较多的孔隙等缺陷,但孔隙尺寸不大,其相对密度有95.61%。新型割嘴出口、内部以及出口各个区域的平均维氏硬度分别为108 HV、105 HV、109 HV,其硬度均高于传统割嘴的硬度。平均使用寿命在200小时左右,远高于普通割嘴40小时的平均使用寿命。因此结果表明此割嘴具有良好的性能,从而证明该工艺参数是符合生产要求的。