本文關鍵詞：基于磨料水射流技術的除銹實驗研究

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【摘要】：隨著工程材料在工業(yè)生產中的廣泛應用,人們對其表面質量的要求日益增高。工程材料在長時間使用或儲存的過程中,表層會產生少量腐蝕物、塵埃、油垢等雜質,如不及時處理,不僅會降低設備的使用壽命,而且會產生一定的安全隱患。針對工程材料的銹蝕問題,許多學者嘗試采用各種技術進行除銹作業(yè),而傳統(tǒng)的除銹作業(yè)存在污染嚴重、除銹不徹底等缺點。本文通過對傳統(tǒng)除銹方式的分析得出各種除銹方式的優(yōu)劣,并將磨料水射流(AWJ)技術應用于銹蝕鋼板的除銹作業(yè)。AWJ技術因其特有的冷態(tài)加工、精度高、無污染等優(yōu)點廣泛應用于各個領域。如今,國外已有80%的工業(yè)清洗均采用AWJ技術,然而國內仍然以化學方法為主,因此研究AWJ除銹技術具有較高的價值。本文采用AWJ技術對SPA-H銹蝕鋼板進行除銹作業(yè),并對AWJ除銹機理和模型進行分析,討論了磨料水射流去除材料的兩種理論模型,即磨損模型和變形模型。同時,對AWJ除銹特性進行分析,主要研究單個磨料顆粒沖擊材料表面時的運動方程、沖擊能量以及材料破碎時的壓力和速度。通過分析磨料水射流去除材料的物理模型和切口模型,得到去除材料過程中工藝參數與切深、橫移速度、材料切口的具體關系,為本次實驗參數選擇提供一定的依據。本文設計20組單一變量實驗對SPA-H銹蝕鋼板進行表面除銹處理。以靶距(S)、射流壓力(P)、橫移速度(V)、磨料流量(M)四個加工參數為實驗可變因素,分析加工參數與除銹效率和比能耗的關系。AWJ鋼板表面除銹實驗表明:在實驗選定參數范圍內,射流壓力P和橫移速度V與除銹效率成正比,與比能耗成反比。除銹效率和比能耗曲線交疊處即為射流壓力和橫移速度的最佳工作參數點。隨著磨料流量M或靶距S的增加,除銹效率在開始階段逐漸上升,當到達峰值后轉而開始下降。比能耗的變化趨勢與除銹效率的變化趨勢剛好相反。由于AWJ除銹實驗中比能耗越小越好,除銹效率越高越好,因此,磨料流量和靶距都應存在一個最佳值。本文針對AWJ除銹操作設計了9組正交實驗,利用極差分析法(R法)對實驗數據做數據處理,進而得到影響實驗結果的參數主次順序。實驗表明:在實驗選定參數范圍內,射流壓力P對除銹效率的影響最大,然后是靶距S、橫移速度V、磨料流量M;在實驗室選定條件下,通過極差分析,得到了獲得最大除銹效率的最佳工藝參數組合。本文為獲得除銹效率的預測模型,采用MATLAB軟件對9組正交實驗數據進行回歸分析,得出工藝參數與除銹效率之間的預測模型η=0.0740S~(0.4199)P~(0.5670)V~(0.4048)M~(-0.1474)。為對預測模型進行可靠性驗證,隨機設計9組驗證實驗,得到除銹效率預測模型的相對誤差最大值為9.41%,在允許的誤差范圍之內。綜上所述,在實驗選定參數范圍內,本研究獲得的AWJ除銹效率預測模型可以為后續(xù)AWJ除銹作業(yè)提供一定的指導。
【關鍵詞】：磨料水射流 SPA-H銹蝕鋼板 除銹效率 正交實驗
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG664
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-27
• 1.1 工程材料的銹蝕10-12
• 1.2 除繡技術概述12-17
• 1.2.1 常用除銹技術及發(fā)展趨勢12-16
• 1.2.2 除銹的作用及標準16-17
• 1.3 磨料水射流技術17-23
• 1.3.1 AWJ技術原理18-22
• 1.3.2 AWJ技術的特點22-23
• 1.4 AWJ清洗除銹技術國內外研究現(xiàn)狀23-25
• 1.5 課題研究意義與研究內容25-27
• 1.5.1 課題研究目的和意義25
• 1.5.2 課題研究的主要內容25-27
• 2 基于AWJ除銹技術理論研究27-40
• 2.1 AWJ去除材料機理分析27-32
• 2.1.1 AWJ去除材料物理模型27-29
• 2.1.2 AWJ去除材料數學模型29-32
• 2.2 AWJ除銹理論分析32-36
• 2.2.1 水射流沖擊靶件材料的微觀模型34-35
• 2.2.2 除銹過程的工作效率35-36
• 2.3 AWJ除銹工藝參數分析36-39
• 2.3.1 射流參數36-37
• 2.3.2 除銹工藝參數37-39
• 2.4 本章小結39-40
• 3 基于AWJ技術的除銹實驗研究40-56
• 3.1 實驗設備概述40-46
• 3.2 實驗材料的選擇46-47
• 3.3 AWJ除銹實驗方案設計47-50
• 3.3.1 AWJ實驗方案47-48
• 3.3.2 AWJ除銹實驗參數48-50
• 3.4 AWJ除銹實驗結果分析50-55
• 3.4.1 射流壓力對除銹效率和比能耗的影響50-51
• 3.4.2 磨料流量對除銹效率和比能耗的影響51-53
• 3.4.3 靶距對除銹效率和比能耗的影響53-54
• 3.4.4 橫移速度對除銹效率和比能耗的影響54-55
• 3.5 本章小結55-56
• 4 AWJ除銹工藝參數的回歸分析56-66
• 4.1 AWJ除銹的實驗設計56-58
• 4.1.1 實驗方法選擇56-57
• 4.1.2 實驗因素及因素水平值的確定57
• 4.1.3 AWJ除銹正交實驗表設計57-58
• 4.2 AWJ除銹工藝參數優(yōu)化結果與分析58-61
• 4.2.1 實驗結果的極差分析58-60
• 4.2.2 極差分析結果60-61
• 4.3 AWJ除銹效率的回歸分析61-62
• 4.3.1 AWJ除銹效率的模型建立61-62
• 4.3.2 AWJ除銹效率模型數據的分析處理62
• 4.4 AWJ除銹回歸模型的實驗驗證62-64
• 4.4.1 實驗內容63
• 4.4.2 實驗結果分析63-64
• 4.5 本章小結64-66
• 5 結論與展望66-68
• 5.1 結論66
• 5.2 展望66-68
• 參考文獻68-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研成果71-72
• 致謝72-73

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