一、磨料射流的分类 磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下被加速后，高速运动的磨料所形成的射流。 磨料流是指高速运动的磨料射流在空中所形成的轨迹的集合。 磨料射流可以有载体如喷砂机和高压水清理机中的压缩空气和压力水，也可以无载体，如抛丸机中的机械磨料射流。 根据射流动力的不同，磨料射流可以分为空气磨料射流、液体磨料射流、气液磨料射流和机械磨料射流四种。我们把四种磨料射流的特点归纳如下。 磨料射流的特点 四种射流动力体现在三类射流设备中，即喷砂机、高压水清理机和抛丸机。因此，除以上的分类外，目前各生产厂家还以产品即射流设备
按照喷砂机、高压水清理机和抛丸机三种产品进行分 的功能及用途 高速运动的磨粒来完成加工的，因为，磨料射流具有微微量切削加工和无 力和特点，因此，磨料射流具有以下的一般加工功能。的清理 化皮、残盐、残油等； 件的氧化皮、型砂等； 密铸件的氧化皮、型砂等； 残留物、微毛刺等； 皮、焊渣等； 型钢)的氧化皮、锈蚀层等； 的脱模剂、沉积物等； 的烧结残留物； 飞边；
物体表面的放射性元素； 桥梁、水电站闸板、船舶、建筑物；机场跑道的橡胶附着层； 火车车厢； 各种管道和容器罐； 旧机件的油污、附着物等； 集装箱的残漆、锈蚀层和附着物等；瓷器上错误的烧结层； 装饰表面的划伤……. 2 ．工件表面涂覆前的前处理 喷漆、烤漆前； 喷塑前； 金属喷涂前； 镀锌、铬、镍前；氧化处理前； 探伤前……
的物理机械性能 面粗糙度； 为压应力； 滑状态； 动噪音； 擦系数…… 的光饰加工 面的抛光； 反射表面； 的抛光…… 射流的中应用最广泛的产品，喷砂机一般分为干喷砂机两大类，干喷砂机又可分为吸入式和压入式两类。 喷砂机 入式干喷砂机一般由六个系统组成，即结构系统、介质路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。
目前，高压清洗机在我国各个工业领域已经逐渐得到推广应用，而且呈逐步扩大趋势。其重要部件高压喷嘴是高压清洗机应用中获得高能量利用率的关键因素之一，对高压水射流的清洗质量有明显的影响。经过实验，如果喷嘴的质量差或者耐磨性不够，将引起高压水射流质量恶化，最终导致设备大部分功率浪费掉。 首先，喷嘴是流体射流的发生元件，它的功能不但是把高压泵或增压器提供的静压转化为水的动压，而且应保证水射流具有优良的流动特性与动力特性。其次，喷嘴又是清洗除垢的执行元件，其传输功率会影响清洗效果，因此喷嘴在高压清洗机整体中的作用至关重要。 一、连续水射流清洗喷嘴的种类及结构介绍： 1、按内孔横截面形状可分为：圆锥收敛形、圆锥圆柱形和流线型喷嘴等； 2、按出水射流形状可分为：圆柱型、扇形、锥形、雾化型等。 其中，圆锥圆柱形喷嘴由于其流量系数大，是目前最常用的高压喷嘴，结构图如下： 圆锥收敛形喷嘴 圆锥收敛形喷嘴
。 特点：射流聚集性差，适用于中、低压水射流，制作材料一般采用合金钢。圆锥带圆柱形喷嘴 特点：射流聚集性较好，适用于中、低压水射流，制作材料一般采用合金钢。收敛扩散形喷嘴
特点：产生有效的空化作业，适用于中、低压淹没水射流，制作材料一般采用合金钢。 喇叭口形喷嘴 特点：射流穿透力强，适用于高压和超高压水射流，制作材料为宝石。 流线形喷嘴 ；
特点：射流聚集性好，阻力小，设计、加工难度大，制作材料一般采用合金钢。 二、喷嘴流量、压力、喷孔孔径的关系： 高压清洗机当喷射压力与喷嘴孔径设定后，喷射流量可按照如下公式计算： 公式(1) 喷枪喷嘴取，柔性喷杆取。 通过公式(1)可看出，当喷嘴直径确定后，只有压力达到一定值时，流量才达到泵的排量，其关系曲线如下图：
目前常用的超光滑表面加工方法，是由传统的研磨抛光加工技术改进而来的，如浴法抛光、浮法抛光等，此类方法材料去除率低，也能够达到亚纳米量级的表面粗糙度，但很难避免机械接触式抛光对工件表面带来的亚表面损伤和加工变质层。各种基于新原理的抛光方法逐渐被提出，如离子束抛光、等离子体辅助化学抛光、液体喷射抛光、磁流变抛光、化学机械抛光和弹性发射加工等。其中日本大阪大学学者发明的弹性发射加工方法利用工件材料与磨料之间发生固相反应实现原子级材料去除，被认为是获得最高表面质量的加工方法，可以达到RMS 0.1nm 的表面粗糙度，但其加工效率很低，并且设备复杂，维护成本高。纳米颗粒射流抛光是借鉴了弹性发射加工的去除原理的一种超光滑表面加工方法，结合数控技术可以实现光学零件纳米级粗糙度、无表面损伤的精确抛光，但仍然存在抛光效率不高的问题。 光学元件的加工一般都需要三大基本步骤：铣磨、精磨和抛光，其中铣磨和抛光是最主要的两道工序。抛光的目的是在去除表面破坏层的同时精修面形。现行的抛光理论认为抛光是三种作用的结果：磨料与工件之间的机械磨削、抛光液的化学作用和工件表面的热流动。这些理论对于超光滑表面加工已经不完全适用，基于新原理的超光滑表面加工方法不断涌现。 液体喷射抛光技术：液体喷射抛光技术(Fluid Jet Polishing, FJP)是近几年提出的用于加工脆性材料光学元件的新方法。液体喷射抛光技术系统如图1-4 a)所示，其思想源于磨料射流加工技术，高压泵加速混有磨料粒子的抛光液，利用磨料粒子对工件表面材料的冲击和剪切作用实现材料去除。该方法通过控制液体喷射的压力、方向及驻留时间实现对工件面形的定量修正。
水射流常用术语词汇表 A Abrasion 磨耗，磨损Abrasive 磨料Abrasive jet 磨料射流Abrasive nozzle 磨料喷嘴Abrasive particle 磨料颗粒Abrasive suspension jet 磨料浆体射流Advanced ceramics 高级陶瓷 Air jet 空气射流Autoclave 蒸压器，高压釜 B Back thrust 后推力，后座力Blasting 喷射Borehole 扩孔，孔眼Breaking 破裂，碎裂Brinell hardness 布式硬度Brittle material 脆性材料 Bur 毛刺，鳞片 C Cannon 炮，短粗管Carbon dioxide 二氧化碳Cavitation 空化Cavitation erosion 空蚀，汽蚀Cavitating jet 空化射流Centrifugal pump 离心泵Chemical erosion 化学冲蚀Check valve 单向阀Chipping 碎片，碎屑Cleaning 清洗，清净CMC 羧甲基纤维素Coal mining 采煤，采矿Coating removal 涂层清除Composite 复合物，复合材料Compressive strength 抗压强度Concrete 混凝石，混凝土Continuous jet 连续射流Contraction 收缩 Control valve 控制阀Culmination 顶点，极点 Cut 切割，切削Cutting 切割，切屑 D Deburring 去毛刺，除鳞Decommissioning 拆除Decontamination 净化，清除Descaling 除垢，除锈Discharge 排出，排量Discharge coefficient 流量系数Dismantling 拆卸，拆除Disposal 处理，废弃Drilling 钻进，钻孔Droplet impact 液滴冲击Ductile material 塑(韧)性材料Dump valve 卸荷阀，切断阀Dwell time 停滞时间Dynamic pressure 动压力 E EDM machining 点火花加工Elasto-plastic method 弹塑性方法
高压清洗机之国内外水射流技术现状 2008-11-25 09:42:01 (已经被浏览825次) 水射流技术是一种正在蓬勃发展、用途很广的高新技术。水射流技术的产业分类应属流体机械行业，但又有其独特的专业性。长沙司?一山研究院下属的高压水射流技术研究所，自1978开始高压水射流技术研究以来，在水射流切割技术与设备、水射流清洗技术与设备、水射流除鳞技术及设备冰射流执行机具及设备等方面作了大量的研究开发和推广应用工作，目前在努力拓展和开发水射流技术新的应用领域和范围。28年来取得了近20项科研成果，10多项专利，在国内外刊物上发表论文近白篇。我所现有水射流专业设计研究、生产、销售和服务人员近 国外一些工业发达国家的水射流技术很发达，形成了规模化的产业，特别是在美国、德国和日本专业化的水射流设备制造厂及配套和服务公司很多，在1960年代就不惜巨款投资进行研究和开发，并已在某些领域大力普及高压水技术，取得了满意的效果。这些国家水射流装备朝超高压、大流量、智能化、系列化发展，水射流切割、清洗、除鳞等已普及应用，破碎、制粉、浆体输送、注水、(旋喷)注浆、水刺和喷雾消防等不断得到推广，水射流技术和其核心设备往复柱塞泵及其附件的新应用还在继续开发和拓展，水射流技术和设备不断得到升级。 近10年来，我国的高压水射流技术取得了长足进步，一批研究机构、制造厂、配套和服务公司得到了一定的发展，…常规设备基本可替代进口，但与国外发达国家相比，规模和技术水平都还存在较大差距。目前，国内水射流清洗技术已在石油、石化、化工、轻工、冶炼厂和电厂等行业得到应用，改善了劳动条件，降低了能耗，提高了工作效率。水射流切割技术也因具有切缝窄、无热应力、无粉尘、易实现异形切割等优点在建材、航天航空、军工、文体用品、玻璃、皮革等行业用于材料的特种切割加工。水射流热轧除鳞工艺和设备在钢厂也得到了普及应用。目前由于各种原因，国内一些水射流技术的应用领域至今还是空白。因此，应大力开展水射流技术的开发和推广，研制出适合我国国情，并满足各部门工业需要 的水射流新工艺新设备。 2高压水射流的基本原理及应用范围 高压水射流的工作原理是，通过高压往复式柱塞泵把普通水增压到儿十、儿白甚至儿千个大气压后，从各种不同形状的喷嘴喷射出来，形成具有穿透能力很强的高速水射流，通过机、电、液汽或雷达等不同形式组合的机械、自动机构或智能化执行装置(机器人)用于各行各业的不同用途，此外通过高压水发生系统把浆体的压力升高到儿十甚至儿白个大气压后，可用于注水、注浆和管道输送。 本技术和设备可用于清洗、剥层、除垢、除锈、切割、钻孔、破碎、制粉、除鳞、铸件清砂、喷雾、浆体输送、注水、(旋喷)注浆、水刺和消防等各种用途，其应用领域非常广阔。目前它的应用范围已涉及到采矿、航空航天、有色冶炼、钢铁、电力、船舶、石油、化工机械及建材、建筑、轻工、食品等工业部门，还可以用于农业及医疗部门等等。如热轧钢材除鳞、管程换热器内外表面的清洗和维护，储罐、高压釜及容器的内部清洗，管束、管道及下水道的清洗，网格及板架除漆，钢表面的磨料水射流除鳞除漆除锈除垢，机场跑道除胶除漆，船舶和大型工业设备的维护，水力破碎钢筋混凝土，战场排雷、炮弹掏药，有利于环境的表面预处理以及水刺非织造布，医疗手术刀，油川用注水注浆、管道输送和喷雾消防等等。 随着人们对水射流技术的深入了解，各行各业不断研究开发出新的水射流应用方法和工艺，更先进和专用高效的水射流装备不断得到开发，应用范围还在迅速扩大。水射流技术及设备的应用有可能使某些工业部门中的一些主要生产环节发生重大的变革，采用先进的高压水射流技术取代传统的生产方式或工艺，可大幅度地提高生产率、降低生产成本、改善工作环境等。 3水射流切割技术与设备 高压水射流切割技术具有切缝窄、不产生热应力、无粉尘、易实现异形切割、儿乎可切割任何材料等优点。纯水射流可切割皮革、纸张、软木、塑料、效棉织品、石棉水泥制品等;磨料水射流具有更强的切割能力，可切割玻璃、陶瓷、不锈钢、钢筋混凝土、碳纤维复合材料及各种合金材料等。高压水射流切割技术与设
射流曝气器 射流曝气器是向曝气池内曝气的废水装置，是废水活性污泥法生物处理系统曝气装置的一种类型。由水泵将泥、水混合液打入射流曝气器喷嘴，并高速喷出，在射流曝气器内，氧转移过程的实现是在这个射流曝气器喷嘴周围使压缩空气（或空气直接吸入）与泥水混合液混合并在吼管中强烈搅动，气泡被粉碎成雾状，继而在扩散管中由于速头变成压头，微细气泡进一步被压缩，氧即迅速转移到混合液，从而强化了氧的转移过程，氧转移效率可提高到30-35%以上。思源水业工程射流曝气器。 结构参数： 1、喷嘴形状。喷嘴形状有多种，如圆薄壁孔板形、流线形、圆锥形收缩及多孔喷嘴等。其中以流线形喷嘴效率最好，但因其加工困难，所以不如圆锥形喷嘴使用范围广泛。圆薄壁孔板形喷嘴的射流紧密段较短，射流具有较高的破裂率，所以其喉嘴距较短。由于喷嘴口径的尺寸对射流器的影响很敏感，因此要考虑防锈问题，一般喷嘴的材料常用不锈钢、铜或者其它材料进行镀铬处理。 2、喷嘴收缩角(对圆锥形收缩喷嘴而言)或喷嘴直径。由于射流器的工作介质为污水或污水与活性污泥的混合物，从防止喷口堵塞方面来考虑，喷口直径不宜太小，但从射流器在整个曝气池中曝气与气液的均匀性以及在操作运转的灵活性等方面考虑，喷口直径也不宜过大。一般直径为25mm左右为宜。 3、吸气室。它是喷嘴和喉管共同的固定基础，进气管与之相连。吸气室一般为圆筒状，气体截面积为喷嘴出口面积的6～10倍。根据吸入流体与工作液体的流动方向可把吸气管设计成与工作液体平行或斜交(垂直)两种。一般认为吸入气体的进入方向和工作水的进入方向之夹角以40～60°为好，夹角线与喷嘴管轴线交点宜在喷嘴之前，这样可防止进气直径冲击入射水。 4、喉管进口段。它把吸气室与喉管连接起来。为了减少被吸入气体的能量损失，一般采用收缩圆锥形或光滑曲线形，其收缩角在13～120°之间。当喉管喷嘴面积比m(m指喉管截面与喷口截面之比)小时，收缩角取小值；喉管喷嘴面积比m大时，收缩角取大值。也有人认为收缩角宜在30～60°之间。 5、喉嘴距，即喷嘴出口断面到喉管入口断面之间的距离。这段距离对射流器充氧效果来说是不利的，故要求做得越短越好。它一般在(0.5～2)d喷嘴的范围内。当喉管较短时，适当增大喉嘴距，可以防止射流穿透喉管而不起混合作用。 6、喉管长径比(L/D)及喉管喷嘴面积比(m)。用射流器来曝气，喉管是一个关键部件。由于引射介质为空气，按照曝气充氧的要求，一方面希望气泡被“切割”越小越好，这就要求工作介质与引射介质之间要进行剧烈的紊动混合作用。喉管的适当长度及大小(一般用喉管截面与喷口截面之比m来表示)，对加强氧的转移作用以及为充分发挥活性污泥的生物学特性具有重要作用。另一方面也希望能抽吸更多的气体，以满足废水生物处理的供氧要求，前者要求混合管的直径偏小为佳，而后者要求偏大为好，两者之间的要求看似矛盾，但从氧的转移及动力消耗这两方面来考虑，两者之间又存在着一个最佳值，因为自吸充氧，混合管直径要求不宜过大，否则高速射流在混合管部分不起紊动混合作用，而同时混合管的长度也不宜过小，否则射流会直接穿透混合管而不起混合、掺混作用。喉管的长度不但影响其本身的工作，而且影响在它后面的扩散管的工作：喉管越长，其中的摩擦损失越大，出口处速度分布越均匀，扩散管中的损失就越小：喉管越短，其中的摩擦损失越小，它的出口处速度越不均匀，它后面的扩散管中的损失就越大；为了减少摩擦损失和扩散损失，这样就存在一
磨料水射流抛光加工工艺参数优化研究 磨料水射流抛光加工是在磨料水射流切割基础上演变而来的一种新型特种加工方法,相比于传统的机械抛光技术以及许多当代抛光技术,磨料水射流是唯一的一种冷加工方法,具有无工具磨损、无污染、反作用力小、加工柔性高、工件不会产生热变形等优越性。而且,传统的抛光加工技术在加工细长管、异型曲面等复杂零部件时,因其抛光头无法触及,导致其加工难度大,甚至无法实现抛光处理。 因此,有必要对磨料水射流抛光加工技术进行深入研究。本文基于液固两相流模型和流体仿真数学模型,通过仿真和实验等手段分别探讨了磨料水射流冲蚀工件的喷嘴内外流场,磨料水射流抛光工艺参数对工件表面质量的影响规律,并在传统的优化方法基础上引进人工智能算法对抛光加工参数进行了优化。 主要研究内容如下:(1)磨料水射流液固二相流基本特性研究。基于射流流体理论、小孔口射流及射流边界层基础理论,探究了磨料水射流液固二相流的基本特性、水射流及磨料水射流的主要特征参数,重点探讨了磨料水射流中水射流和磨料射流分别对目标靶件的作用力,分析了磨料水射流冲蚀破坏去除材料的过程及材料去除机理;(2)基于流体仿真数学模型的磨料水射流冲蚀仿真分析。 利用Fluent软件数值模拟分析了水射流喷嘴外部流场,探讨了水射流喷嘴外部流体的流动特性,对比了纯水射流和磨料射流在相同条件下冲蚀工件时的速度、体积、压力及壁面剪切力分布特征,并通过冲蚀钢板、生物陶瓷的对比实验进行了验证,进行了磨料水射流冲蚀喷嘴内外流场的仿真分析,研究了变角度、变靶距及变压力下的磨料水射流冲蚀喷嘴外流场的速度、压力及壁面剪切力分布特征,并在相同条件下进行了实验初步验证;(3)磨料水射流抛光工艺参数对工件表
水射流加工 （大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028） 摘要 本文介绍了水射流加工的发展、原理、系统组成及在各个方面的应用前景。 关键词：水射流加工；切割；磨料；喷嘴。 1.，高压、超高压水射流的发展 水射流技术始于19世纪中叶，最初用于冲蚀土壤和开采金矿。早在1830年俄罗斯人就采用了大直径水射流冲开未固结的砂砾石金矿、冲洗淘金，1852-1884年这种技术在美 国加利福尼亚金矿得到了应用和发展。当时压力很低，仅几至十几个大气压。20世纪初，水射流技术开始用于开采其他金矿和用于水力采煤。 50年代，人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象中认识到，提高射流压力和速度能 够冲蚀较坚硬物料，并显著提高落煤效果，从而开始了较高压设备的研制和较高压射流的试验。60年代，随着较高压力柱塞泵和增压器的问世，开始研究射流动力学特征和喷嘴 结构。60年代末，美国国家科学基金资助了一项庞大的研究计划，诣在寻求一种高效 的切割破岩方法，研究人员提出并实验了25种新方法，如电火花、电子束、激光、火焰、等离子体、高压水射流等，最后专家一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法，后 来也只有这种方法得到了实际应用。进入70年代，各国开始大力研究高压水射流技术， 使该技术进入了迅速发展的新阶段。这期间，研究的重点是水射流破岩机理、脉冲射 流特性及水射流在切割、破岩、清洗上的应用，开始出现了水力辅助机械破岩、空化射流、磨料射流、间断射流等新型射流技术。进入80年代以来，随着激光测速、高速摄影、流 体显形、数值模拟等先进测试和研究手段的进步，高压水射流技术研究和应用得到更立为垂发展。磨料射流、空化射流、脉冲射流水力辅助机械破岩技术和基础理论、切割机理、 影响因素研究和分析进一步深入，并出现了气水射流、液态金属射流、液态气体(空气、 氮气、二氧化碳)射流、冰粒射流、超高压射流等特种射流，其应用范围也由当初的采矿、破岩、钻孔、清洗、除垢发展到金属和超硬材料切割、表面处理、研磨等，应用领域涉及煤炭、石油、冶金、化工、船舶、航空、建筑、电力、纺织、交通、市政医学等几十个工业部门及核废料、海洋等危险恶劣工作环境，自动化程度和切割精度有了显著提高。 二、水射流切割基本原理 水射流切割原理．可简单概括为：通过转能装置（泵或增压器），将发动机〔电机或内燃机）的机械能转变成水的压力能；再通过喷嘴小孔，喷出高速射流，将压力势能转换成动能；当高速水射流冲击被切材料时，动能又重新变成作用于材料表面的压力能。如果压力超过材料的破坏强度（门限压力），即可切断材料。 使水获得高压的装置．主要有两种形式：压力小于7OMPa ，可直接用多级离心泵或柱塞泵；70MPa 以上．多用增压器或动压式水炮 为了不致功率过高，流量较小常为认0.5~25L／min ；喷嘴直径常为0.1 一0 . 6mm ，目前多用人造宝石、碳化钨、陶瓷等耐磨材料制作；射流速度可达500 --l000m / s 的超音速。 由于工作介质（水）与周围介质（空气）之间，在射流发生时，进行剧烈的动量交换和紊动扩散，使得常用的非淹没连续自由射流，变成气液两相混合介质射流，机理复杂。除涉及经典流体力学外，更多地涉及到高速气液两相流、激波、水介质雾化、气液混合介质声速、
本科毕业设计（论文）通过答辩 摘要： 高压水射流技术是近三十年来发展起来的一项新技术，在采矿、冶金、石油、建筑、化工、市政建设及医学领域得到广泛应用并取得可喜的成果。从原理上讲，它与世隔绝我国煤矿中使用已久的水力采煤技术基本相同，都是把具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流，将这股射流作为工具进行切割、破碎和清洗物料。所不同的只是高压水射流的水压更高、喷嘴直径更细而已。水力采煤中使用的水压通常为5~15MP，水枪出口直径为15~30mm；而高水射的水压一般在30MP以上，有的高达数百兆帕，喷嘴直径则在2mm以下，最小的可达0.1mm。因此高压水射流可以在很小的区域内集中极大的能量，例如100MP的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌。 本毕业设计题目是水射流采煤机切割装置设计。主要阐述了高压水射流技术在采煤机上的应用之背景，优缺点和所需要解决的问题等方面的内容。 高压水射流和采煤机联合进行破煤是一门新技术，需要解决的问题还很多。本设计主要是关于喷嘴在滚筒上的布置，水路控制系统和高压旋转密封等方面作初步的尝试。设计了一种用高压水射流控制水路，水射流辅助截齿破煤的滚筒结构。 关键词：水射流；截齿；喷嘴；滚筒
1 水射流采煤综述 1.1高压水射流概述 煤炭作为我国一次能源的主体,它的持续、稳定和协调发展,无疑具有重大意义。采掘机械的技术水平则是发展煤炭工业中的关键环节。加强采掘机械的科学技术研究工作是煤炭工业增产、节约能源消耗、保障工人安全、高效率等方面的发展的重要技术手段。 高压水射流技术是近几十年来逐渐发展起来的一门新兴技术。它的应用发展日趋成熟和广泛。在这种形式下，人们试途将高压水射流技术应用于矿山机械中，特别是采掘机械中，已经取得初步成果。这必将推动煤炭工业的进一步发展。 高压水射流的基本原理是将具有一定的压力水通过直径较小的喷嘴形成的射流，并将这股射流作为工具进行破碎、切割和清洗等工作。一般水压在30MP以上，而喷嘴的直径仅在2mm以下。这样形成的水射流具有极高的能量，从而具有很强的打击力。高压水射流系统一般有如下几部分组成：压力源、喷嘴及其控制装置和连接它们的高压管以及其它。其附示意图如下： 图1-1
磨料水射流切割是20世纪80年代迅速发展起来的新型水射流切割技术，是在高压水射流中加人磨料形成的。目前国内磨料水射流水下结构物切割技术，多数处于研究阶段。而国外一批海洋工程公司已经将该技术大量用于海洋石油等领域。磨料水射流技术可以分为以下种类： 1、前、后混合磨料射流 根据加入磨料方式的不同，将磨料射流分为前混合磨料射流和后混合磨料射流。 1）前混合磨料射流 前混合磨料射流的磨料与高压水在磨料罐中初步混合，处于拟流体状态，通过高压软管送到喷嘴。前混合磨料射流改善了磨料与水介质的混合机理，工作压力较低。 2）后混合磨料射流 后混合磨料射流切割系统，其磨料混合在喷嘴内部完成。因为磨料是在射流形成之后加入的，所以磨料与高速水很难充分混合，为了获得高速度的冲击磨粒，需要提高系统工作压力。 前混合磨料射流的磨料是通过高压软管与水一起输送，长距离应用时存在严重的管路磨损和堵塞问题，通常用于浅水。后混合磨料射流的磨料采用独立的软管进行输送，不存在高压水管堵塞问题，也不存在高压水管管路磨损严重的问题，适合钢结构水下切割尤其是深海切割的作业方式。 2、外切割和内切割
按作业环境内有无固体壁面的限制来分，水射流可外切割和内切割。 1）外切割 以管型结构的切割为例，外切割(从管型结构外部进行切割)是自由水射流。 2）内切割 管型结构等构件内切割时，作业环境受到固体壁面限制，是非自由水射流，而且是具有代表性的管中射流。 一般，海洋石油平台桩基、导管、套管管串等管型结构优先采用内切割，因为内切割不需要潜水员下水作业，因而通常成为业主的优先选择方式。但内切割常常因为土壤的作用而使得视觉监视困难，需要采用其它技术监测切割过程。
水射流加工 姓名： 王劲雄 专业： 08级机械设计制造及其自动化1班 摘要 水射流加工技术是近三十年来迅速发展起来的一门新技术。水射流切割工作原理是首先通过转能装置(泵或增压器)，将发动机(电机或内燃机)的机械能转变成低速水的高压能；接着通过喷嘴小孔喷出高速射流，将压力能转换成高速水射流的动能；最后当高速水射流冲击加工工件时，动能又重新变成作用于材料表面的压力能，当该压力能超过材料的断裂强度时材料就被切割。水射流切割有以下一些优点：切割中无粉尘与烟雾污染；不会产生热变型；不需刃磨刀具，不需调整更换刀具；容易实现自动化；可加工热切削无法加工的材料，且不受材料厚度的限制；切缝小，切割质量好，成本低等。由于水射流切割技术有如上所述的优点，所以受到工程技术界广泛重视。在工业中推广应用，它与激光束、电子束和等离子切割，合称现代工业切割的四大高新技术。水射流除用于切割之外，还可用于除锈、清洗等方面，涉及到医学、国防、机械、城建等许多领域。本文重点讨论水射流加工的设备组成及应用方向，发展趋势，以及对水射流相关工艺参数的分析讨论等。 关键词 水射流加工 优点点 加工应用 工艺参数 第一章 工作原理及其基本机构 1.1工作原理 水喷射加工的基本原理是利用液体增压原理， 通过特定的装置 （增压器或高压泵） ， 将动力源 （电动机）的机械能转换成压力能， 具有巨大压力能的水再通过小孔喷嘴将压力能转变成动能， 从而形成高速射流， 喷射到工件表面， 达到去除材料的加工目的。 如图1.1所示， 贮存在水箱中的水经过滤器 1 处理后， 由水泵抽出送至由液压机构驱动的增压器增压， 水压增高。然后高压水通过蓄能器， 使脉动水流平滑化。高压水与磨料在混合腔内混合后， 由具有精细小孔的喷嘴 （一般由蓝宝石制成） 喷射到由工作台固定的工件表面上， 射流速度可达300-900m/s （约为音速的1-3 倍） ， 可产生如头发丝细的射流， 从而对工件进行切割、 打孔等。水喷射加工系统主要由增压、 供水、 增压恒压、 喷嘴管路、 数控工作台、 集水和水循环处理等系统构成。如果是磨料射流加工装置， 则还有磨料与水的混合系统。其中增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分， 增压器获得高压是利用大活塞与水活塞面积之差来实现的。增压器的工作原理图见图1.2。小大油出水／ＡＡP P （Ｐ —压力；Ａ—活塞面积） ， 增压比即大活塞与小活塞面积之比， 通常为 （１０-２５）：１，因此增压器输出高压水压力可达１００-７５０ＭＰａ。集水器的作用主要是回收喷射水和磨料， 通过水循环处理系统处理后， 供水箱重复利用。一般在集水器内放入金属球， 从工件背面喷出的水射流， 经金属球的旋转对其产生缓冲作用， 从而使水射流的能量快速消减。
磨料射流 一、磨料射流及射流设备 磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下被加速后，高速运动的磨料所形成的射流。磨料流是指高速运动的磨料射流在空中所形成的轨迹的集合。 磨料射流可以有载体如喷砂机和高压水清理机中的压缩空气和压力水，也可以无载体，如抛丸机中的机械磨料射流。 根据射流动力的不同，磨料射流可以分为空气磨料射流、液体磨料射流、气液磨料射流和机械磨料射流四种。我们把四种磨料射流的特点归纳如下。 射流种类磨料射流的特点 空气磨料射流 磨料自始至终是在压缩空气的作用下运动，压缩空气是磨料运动的载 体，磨料流为两相流。 液体磨料射流 磨料自始至终是在水的作用下运动，水是磨料运动的载体，磨料流为两 相流。 气液磨料射流 磨料是在压缩空气和水的共同作用下运动，这时，压缩空气和水共为磨 料运动的载体，磨料流为三相流。 机械磨料射流 磨料是在离心抛轮的作用下运动，磨料流中只有磨料颗粒，而无其它任 何载体，磨料流为单相流。 四种射流动力体现在三类射流设备中，即喷砂机、高压水清理机和抛丸机。因此，除以上的分类外，目前各生产厂家还以产品即射流设备进行分类，一般按照喷砂机、高压水清理机和抛丸机三种产品进行分类。 二、磨料射流功能及用途 磨料射流是靠高速运动的磨粒来完成加工的，因为，磨料射流具有微刃切削加工、微量切削加工和无余量加工的能力和特点，因此，磨料射流具有以下的一般加工功能。 功能用途 1 ．工件表面的清理热处理后的氧化皮、残盐、残油等；黑(有)色铸造件的氧化皮、型砂等；无余量加工精密铸件的氧化皮、型砂等；机械加工件的残留物、微毛刺等；焊接件的氧化皮、焊渣等；冷、热轧钢板(型钢)的氧化皮、锈蚀层等；各种模具型腔的脱模剂、沉积物等；陶瓷元件表面的烧结残留物；塑料成型件的飞边；物体
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920625923.4 (22)申请日 2019.05.05 (73)专利权人 桂林航天工业学院 地址 541004 广西壮族自治区桂林市七星 区金鸡路2号 (72)发明人 袁凯峰 周俊 王治国 卢伟 (74)专利代理机构 深圳汇策知识产权代理事务 所(普通合伙) 44487 代理人 迟芳 (51)Int.Cl. B05B 15/00(2018.01) (54)实用新型名称 一种水射流喷嘴罩 (57)摘要 一种水射流喷嘴罩。用于水射流的喷嘴不使 用时缺乏遮挡和防护，导致喷嘴易因外界磕碰、 腐蚀或其他影响而导致使用性能降低。本实用新 型包括锥形筒和网罩，所述锥形筒的大口端为插 口端，所述锥形筒的小口端处设置有网罩，所述 锥形筒内沿其内圆周方向设置有若干个柔性凸 起，若干个柔性凸起均靠近锥形筒的插口端设 置，每个柔性凸起与相邻的柔性凸起之间间隙设 置，所述锥形筒内沿其内圆周方向设置有吸水 片，吸水片靠近锥形筒的小口端设置。本实用新 型用于防护喷嘴。权利要求书1页 说明书4页 附图5页CN 209829386 U 2019.12.24 C N 209829386 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209829386 U 1.一种水射流喷嘴罩，其特征在于：包括锥形筒(1)和网罩(2)，所述锥形筒(1)的大口端为插口端，所述锥形筒(1)的小口端处设置有网罩(2)，所述锥形筒(1)内沿其内圆周方向设置有若干个柔性凸起(4)，若干个柔性凸起(4)均靠近锥形筒(1)的插口端设置，每个柔性凸起(4)与相邻的柔性凸起(4)之间间隙设置，所述锥形筒(1)内沿其内圆周方向设置有吸水片(5)，吸水片(5)靠近锥形筒(1)的小口端设置。 2.根据权利要求1所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：锥形筒(1)外套装有连接片 (3)。 3.根据权利要求2所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：连接片(3)靠近锥形筒(1)的插口端处。 4.根据权利要求1所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：网罩(2)为半球形罩体，网罩(2)与述锥形筒(1)的小口端相卡接。 5.根据权利要求1所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：网罩(2)为半球形罩体，网罩(2)与述锥形筒(1)的小口端固定连接。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：锥形筒(1)为圆锥筒或方锥筒。 7.根据权利要求6所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：吸水片(5)厚度的取值范围为2～4mm。 8.根据权利要求1所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：连接片(3)上配合设置有连接环(6)，连接环(6)上加工有豁口(7)。 2
水射流加工 摘要：水射流加工是利用高压高速水流对工件的冲击作用来去除材料的，有时简称为水切割，或俗称为水刀。水射流加工技术具有生产效率高、加工质量好、加工清浩环保等优点，但水射流加工的一次性初期投资较高。目前己广泛用于汽车制造、航空航天、国防军工、石油采矿、机械加工等领域。，水射流切割配合数控执行机构可精确切割加工任意复杂形状工件。 Water jet machining is the use of high speed water flow effect on the impact of the workpiece to remove material, sometimes referred to as water cut, or commonly known as water knife. Water jet machining technology with high efficiency, good quality, environmental advantages, such as processing qing hao, but the water jet machining one-time initial investment is higher. Has been widely used in automotive, aerospace, national defense, petroleum mining, machinery processing etc. , water jet cutting with numerical control actuator can be precisely cut arbitrarily complex shape workpiece. 关键词：水射流发展原理应用 1.前言 水射流加工作为一种较新的特种加工方法，己越来越广泛地应用于我们的实际生活中，如汽车制造、航空航天、石油采矿等诸多领域。水射流加工具有生产效率高、加工质量好，加工清洁环保等优越性，在将来的社会发展中，水射流加工也必将越显重要。本文就水射流加工的基本原理、分类、应用等作一个粗略的介绍，让更多的人认识、了解水射流加工。 2.水射流加工 2.1 水射流加工技术起源 “水滴石穿”体现了在人们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力，然而，作为一项独立而完整的加工技术，高压水射流(WJ)、磨料水射流(AWJ)的产生却是最近三十年的事，
水射流加工技术及其应用 水射流加工（Water Jet Machining ）又称为液力加工、水喷射加工或液体喷射加工，俗称“水刀”，主要靠液流能和机械能实现材料加工。 水射流加工是20世纪70年代发展起来的一门高新技术，开始时只是用在大理石、玻璃等非金属材料的加工，现在已发展成为切割复杂三维形状的工艺方法，在国内外得到了广泛的应用。目前在机械、建筑、国防、轻工、纺织等领域，正发挥着日益重要的作用。 1. 加工原理及其特点 （1）加工原理 水射流加工是利用高速水流对工件的冲击来侵蚀材料的，如图1所示。储存在水箱中的水或加入添加剂的水液体，经过过滤器处理后，由水泵抽出送至蓄能器中，使高压液体流动平稳。液压机构驱动增压器，使水压增高到70～400MPa 。高压水经控制器、阀门和喷嘴喷射到工件上的加工部分，进行切割。切割工程中产生的切屑和水混合在一起，排入水槽。 （2）主要特点 水射流加工使用水作为工作介质，是一种冷态切割新工艺，属于“绿色”加工范畴，它可以加工各种金属、非金属材料，各种硬、脆、韧件材料，无法且具图1 水射流加工装置示意图 工件
有其他工艺方法比拟的技术优势： ①切割时工件材料不会受热变形，切边质量较好：切口平整，无毛刺、切缝窄、宽度为0.075～0.40mm。材料利用率高，使用水量也不多（液体可循环使用），降低了成本。 ②加工过程中，作为“刀具”的高速水流不会变“钝”，各个方向都有切削作用，因而切削过程稳定。 ③切割加工过程中，温度较低，无热变形、烟尘、渣土等，加工产物随液体排出，故可以用来切割加工木材、纸张、弹药等易燃、易爆材料及制品，这是其它加工方法无法取代的。 ④由于切割加工温度低，不会造成火灾。“切屑”混在水中一起流出，加工过程中不会产生粉尘污染，因而有利于满足安全和环保的要求。 ⑤加工材料范围广，既可以用来加工非金属材料，也可以用来加工金属材料，而且更适宜于加工切割薄的和软的材料。 ⑥加工开始时不需要退刀槽、孔，工件上的任何位置都可以作为加工开始和结束的位置，与数控加工系统相结合，可以进行复杂形状的自动加工。 ⑦液力加工过程中，“切屑”混入液体中，故不存在灰尘，不会有爆炸或火灾的危险。 对某些材料，加裹在射流束中的空气将增加噪声，噪声随压射距离的增加而增加。在液体中加入添加剂或调整合适的正前角，可以降低噪声，噪声分贝值一般低于标准规定。 目前，水射流加工的存在的主要问题是：喷嘴的成本较高，使用寿命、切削速度和精度仍有待进一步提高。 2.加工设备 目前，国外已有系列化的数控超高压水射流加工设备，但是还没有通用的超高压水射流加工机，通常都是根据具体要求设计制造的。设备主要有增压系统、切割系统、控制系统、过滤设备和机床床身。 ①增压系统 增压系统主要包括增压器、控制器、泵、阀及密封装置等。增压器是液压系统中重要的设备，要求增压器使液体的工作压力达到100～400MPa，以保证加工