高端裝備產業(yè)的發(fā)展對表面強化技術提出了更高的要求。高壓水射流作為一種濕式綠色噴丸強化新工藝,具有效率高、成本低、柔性高、質量好、無污染等優(yōu)點,擁有廣闊的應用前景。本文面向塑性金屬材料,開展高壓水射流的表面強化工藝優(yōu)化研究。對比分析純水射流和磨料水射流的沖擊特性,研究射流強化機理,分析工藝參數(shù)對強化質量的影響規(guī)律,構建高壓水射流表面強化質量預測模型,在此基礎上優(yōu)化工藝參數(shù),并探索了磨料水射流間接強化的可行性。主要研究內容如下:（1）高壓水射流基礎理論及表面強化機理研究。分析射流的結構及能量分布,宏觀和微觀相結合,研究純水射流與磨料水射流的強化機理;基于Mises屈服理論,構建射流強化力學模型,給定臨界裂紋損傷與臨界塑性變形的邊界條件。（2）噴嘴內外流場數(shù)值模擬�；谟嬎懔黧w動力學構建噴嘴內外流場仿真模型,分析不同射流壓力與靶距條件下的速度場與壓力場分布規(guī)律,分析純水射流中水相的速度衰減與界面沖擊,研究磨料水射流中磨料相與水相的速度衰減、速度滑移與界面沖擊,印證了射流結構能量分布規(guī)律,明確了磨料相為磨料水射流的主要能量載體。（3）工藝參數(shù)對強化質量的影響規(guī)律。分析射流壓力、靶距、進給量及橫... 

【文章來源】：江南大學江蘇省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型的關鍵核心零部件

最新的研究主要是超高精度加工、射流強化以及射流技術在新材料上的推廣應用。水射流一般可以分為連續(xù)射流與非連續(xù)射流[26]，連續(xù)射流是最普通的射流種類，而非連續(xù)射流主要指的是脈沖射流。水射流依據(jù)有無添加磨料顆�？梢苑譃榧兯淞髋c磨料水射流，而磨料水射流存在兩種混合方式，可分為前混合和后混合磨料水射流，此外冰粒射流也可以算作一種特殊的磨料水射流[27]。根據(jù)外部環(huán)境介質的不同，分為淹沒射流（射流與周圍介質物理性質相同）與非淹沒射流（射流與周圍介質物理性質不同）。1.2.2工作原理（1）純水射流圖1-2為純水射流的工作原理圖，純水射流相較于其他類型的水射流比較簡單，高壓泵流出的高壓水經(jīng)由高壓管路，最后直接從水噴嘴射出，由于純水射流能量較小，且高壓水從水噴嘴射出后，能量衰減迅速，很少用于金屬去除性加工。圖1-2純水射流工作原理圖（2）前混合磨料水射流圖1-3為前混合磨料水射流的工作原理圖，在前混合磨料水射流中，磨料和水有兩次混合機會。第一次混合發(fā)生在磨料罐，從高壓泵流出的高壓水一部分直接流入磨料罐，使罐內磨料處在一種“擬流體”的流化狀態(tài)。第二次混合發(fā)生在混合腔，磨料罐中的水和磨料混合物進入混合腔，與從高壓泵流出的另一部分高壓水發(fā)生二次混合，最終形成穩(wěn)定的射流束從噴嘴射出。在前混合所得到的射流束中，水相與速度相速度十分接近，磨料顆粒從高速水流中獲得大量能量，高壓水的能量轉換效率很高，在噴嘴出口位置磨

第一章緒論3料顆粒集中分布在射流核區(qū)域。雖然前混合磨料水射流的混合效果顯著且加工能力優(yōu)秀，但其對高壓管件的磨損也十分嚴重，經(jīng)濟適用性不高。圖1-3前混合磨料水射流工作原理圖（3）后混合磨料水射流圖1-4為后混合磨料水射流的工作原理圖，后混合磨料水射流的發(fā)生結構相比于前混合簡略許多，過程中只存在一次混合，發(fā)生在混合腔內。從高壓泵流出的高壓水直接經(jīng)由水噴嘴進入混合腔，在高速流動的水流附近會產生低壓，并產生吸附作用，使得磨料罐中的磨料顆粒被吸入混合腔內與水混合。但由于磨料顆粒的初速度很低，經(jīng)過混合加速后，仍無法達到與水相同的速度，磨料不能完全集中在射流核中，混合效果不及前混合。但綜合考慮設備成本與經(jīng)濟適用性，后混合磨料水射流亦有其廣闊的使用空間。圖1-4后混合磨料水射流工作原理圖1.2.3水射流表面強化的優(yōu)勢與傳統(tǒng)噴丸、激光熔覆、激光淬火或熱噴涂技術相比，高壓水射流表面強化具有其獨特的優(yōu)勢[28-30]：（1）冷態(tài)加工：高壓水射流的水相可以在加工過程中對工件表面實時冷卻降溫，因此在高壓水射流表面強化中不會出現(xiàn)熱損傷、熱變形等問題。（2）環(huán)境友好：純水射流和磨料水射流的主要構成為水相與磨料相，材料環(huán)保，在強化過程中沒有產生毒性氣體、光污染、噪音污染等，作業(yè)環(huán)境好。（3）加工柔性高：高壓水射流表面強化技術不僅可應用于各類金屬材料，還可用于強化各種復雜曲面、狹窄凹槽、微小部件等，表現(xiàn)出很強的適應性。（4）特殊環(huán)境加工：可實現(xiàn)對水下或易燃環(huán)境下零部件的表面強化。

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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