【摘 要】
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微细磨料水射流(MicroAbrasiveWaterJet,MAWJ)加工技术由于没有工具磨损、反作用力小、加工柔性高、工件不会产生热变形等特点,具有重要的研究价值和广阔的发展前景。本文在微细
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微细磨料水射流(MicroAbrasiveWaterJet,MAWJ)加工技术由于没有工具磨损、反作用力小、加工柔性高、工件不会产生热变形等特点,具有重要的研究价值和广阔的发展前景。本文在微细磨料水射流加工过程中加入辅助磁场,降低射流的发散程度,提高射流的准直性,使磨料速度增加,进而提高抛光效率。主要研究内容如下: 研制了微细磨料水射流辅助磁场发生装置。采用理论计算、数值模拟和试验验证的方法,设计出适合微细磨料水射流加工的磁场发生装置;通过设计磁场线圈的主要参数,数值模拟磁场分布得出相关规律,并进行试验验证。结果表明,所设计磁场线圈在喷嘴轴线附近产生了均匀轴向分布的磁场,因而为磁性磨料在喷嘴内的加速和有序排列提供了积极的外部环境。 开展了基于COMSOLMultiphysics数值模拟软件的磁场辅助磨料水射流流场分布规律研究。利用该软件中的流场模块、粒子追踪模块和AC/DC模块对磁场作用下射流流场分布进行数值模拟,并模拟了磁性磨料在射流流场中的运动轨迹。结果表明施加辅助磁场后,射流的扩散明显减弱,集束效果改善,磨料在射流中的运动速度增加了约10%。分析了射流压力、磨料流量、励磁电流等参数对射流流场分布的影响规律,结果表明,射流压力和励磁电流对射流流场分布影响较大。 开展了磁场辅助微细磨料水射流抛光陶瓷材料试验研究。利用单因素和交互正交试验法研究了磁场辅助微细磨料水射流抛光陶瓷材料的工艺参数。试验结果表明,施加磁场辅助后工件材料抛光效率增加,加工后表面质量有所改善。同时也分析了各加工参数对氧化铝陶瓷表面粗糙度的影响规律,结果表明,射流压力、励磁电流和磨料粒径对抛光后的表面粗糙度影响较大,随着射流压力的增大陶瓷表面粗糙度先减小后增大;励磁电流越大,陶瓷表面粗糙度越小;磁性磨料越细,表面粗糙度越小。
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