【摘 要】
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随着我国工业化的快速发展,人们对金属材料在日常生活和工程领域的要求变得愈发严格,不锈钢、铝合金、钛合金等金属的应用日趋广泛,由于传统的加工工艺在对难加工金属进行切割时的效果并不理想,而磨料水射流加工工艺同样存在很多局限性,本文展开了对低温辅助磨料水射流切割金属的试验研究。研究路线是先从理论上分析了前混合磨料水射流切割过程的机理,探究了金属材料在低温下的物理性能变化,理论结合实践提出了两种低温加工方
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随着我国工业化的快速发展,人们对金属材料在日常生活和工程领域的要求变得愈发严格,不锈钢、铝合金、钛合金等金属的应用日趋广泛,由于传统的加工工艺在对难加工金属进行切割时的效果并不理想,而磨料水射流加工工艺同样存在很多局限性,本文展开了对低温辅助磨料水射流切割金属的试验研究。研究路线是先从理论上分析了前混合磨料水射流切割过程的机理,探究了金属材料在低温下的物理性能变化,理论结合实践提出了两种低温加工方式,一是浸冷法,即将靶物浸入液氮中冷却,再用一般前混合磨料水射流方法切割,二是平台切割法,即搭建低温辅助磨料水射流切割平台进行切割。再进行低温辅助磨料射流切割试验研究,对304不锈钢、2024-T351铝合金和TC4钛合金设计单因素试验,对304不锈钢、430不锈钢设计正交试验,探究低温辅助磨料射流切割不同金属所产生的效果及主次影响因素,并为实际工程需要搭建低温辅助磨料水射流切割平台进行试验研究,试验效果以切割表面粗糙度衡量。最后对低温辅助磨料水射流切割进行仿真模拟,证明所选参数的可行性。试验结果表明:1)低温辅助磨料水射流加工工艺能够在极大程度上降低不同金属材料的切割压力。2)单因素试验结果表明,304不锈钢的最优方案为:切割压力35MPa、温度-50℃,TC4钛合金的最优方案为:切割压力30MPa、温度-50℃,2024-T351铝合金的最优方案为:切割压力15MPa、温度20℃,试验证明低温辅助磨料水射流切割304不锈钢、TC4钛合金具有良好的效果,而2024-T351铝合金的切割效果并不显著。3)正交试验证明对于强度、硬度较高的金属材料,无论是具有低温脆性的体心立方晶格金属材料,还是不具有低温脆性的面心立方晶格或密排六方晶格金属材料,低温辅助磨料水射流切割都能对其起到良好的作用。且对于低温辅助切割,影响程度最大的因素是温度,得到最优试验结果的参数为压强35MPa、材料选用304不锈钢、温度-168℃。4)平台切割法的试验结果与浸冷法中单因素试验-50℃下的结果非常吻合,切割304不锈钢和TC4钛合金的效果比较理想,拥有一定的实际工程应用价值。图[42]表[28]参[80]
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