摘要：磨料水射流技术作为一种特种加工技术,具有无刀具接触、无热影响区和加工范围广等优势,在众多领域得到应用。为了探究磨料水射流对脆性材料的冲蚀效果,构建和设计了磨料水射流外流场冲蚀仿真模型与磨料水射流冲蚀实验。以30mm×50mm的喷嘴外流场域为计算域,建立磨料水射流冲蚀仿真模型,并分析射流冲蚀过程中压力分布、水与磨料的速度分布及它们在射流中心线上的衰减规律。通过对氧化铝陶瓷材料的冲蚀实验,分析工艺参数对冲蚀孔径的影响,并结合仿真结果对比分析了射流束宽度与冲蚀孔径的关系。结果表明:水的速度随着喷嘴距离的增大而减小且分布范围变宽,射流宽度呈线性增大,磨料速度随喷嘴距离的增大而减小且分布范围基本不变;射流中心线上水的速度与磨料速度呈三段式衰减,水的第1段速度衰减段长度比磨料的长,但水的第2段速度衰减段长度比磨料的短;射流束能量的有效利用部分逐渐减小,但在15~25mm的靶距范围内其有效利用部分较稳定,为40%;冲蚀孔径随喷嘴距离增大呈线性增大。研究结果为磨料水射流切割、铣削及抛光加工的参数选择提供实验依据,同时为磨料水射流加工过程仿真提供参考。

关键词：磨料水射流 冲蚀性能 速度分布 衰减 冲蚀孔径 

单位：江南大学机械工程学院; 江苏无锡214122; 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室; 江苏无锡214122