CN108527170A - 一种增强型高压水射流切割器及其安装方法 - Google Patents

一种增强型高压水射流切割器及其安装方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108527170A
CN108527170A CN201810439601.0A CN201810439601A CN108527170A CN 108527170 A CN108527170 A CN 108527170A CN 201810439601 A CN201810439601 A CN 201810439601A CN 108527170 A CN108527170 A CN 108527170A
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
abrasive grain
high pressure
guide rail
delivery pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810439601.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108527170B (zh
Inventor
李登
康勇
王晓亮
王晓川
汪祖安
范奇
袁淼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN201810439601.0A priority Critical patent/CN108527170B/zh
Publication of CN108527170A publication Critical patent/CN108527170A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108527170B publication Critical patent/CN108527170B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/02—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other
    • B24C3/04—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other stationary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0007—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a liquid carrier
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00—Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material

Abstract

本发明公开了一种增强型高压水射流切割器，包括高压水、宝石喷嘴、磨料输送管、磁性磨粒、切割器主体、混合腔，还包括永磁性磁铁、导轨和支架，所述支架固定安装在切割器主体上且与所述磨料输送管布置在所述切割器主体的两侧，所述永磁性磁铁安装在导轨中，所述导轨安装在支架上，所述永磁性磁铁可通过导轨在支架上滑动,本发明还提供了一种增强型高压水射流切割器的安装方法,可以确定永磁性磁铁与射流束间的距离。本发明提供的增强型高压水射流切割器，通过在磁性磨粒入口对侧的合适位置设置一永磁性磁铁，使得磨粒向射流中心聚集，从而提高射流的集束性和切割能力。

Description

一种增强型高压水射流切割器及其安装方法
技术领域
本发明涉及水射流切割器技术领域，特别涉及一种增强型高压水射流切割器及安装方法。
背景技术
高压水射流切割技术具有无与伦比的冷态切割特性，在加工过程中不会产生热变形，尤为适用于热敏材料的加工。作为一种非传统特种加工手段，高压水射流切割技术近些年来发展十分迅速，在对各种新型复合材料的加工上体现出了极强的适应性。通过结合CNC/CAD/CAM等技术，高压水射流切割设备可实现高度的机械化、自动化和智能化，在机械加工领域的地位越来越重。
水射流切割器是将水的压能转化为动能的重要部件，是水射流切割设备的重要组成部分。当前，水射流切割器引入磨料粒子是通过高速射流在混合腔内产生的负压而形成的。磨粒以很低的初始速度进入混合腔，且由于高速流体表面的微细波面运动速度快，表面张力大，周围分散的水滴群之间碰撞面会形成一个密实的表面，磨粒难以进入射流的中心。因而，磨粒与高压水间的能量传输效率低，对切割器中砂管的磨损偏向一侧，最终会造成水射流切割能力和切割精度的下降。为了提高水射流的切割能力，申请公布号为CN106272106 A的专利公开了一种磁场辅助微细磨料射流加工方法及其喷射装置，通过在喷嘴中产生与射流方向平行的磁场吸引磁性磨粒，从而增大磨粒在轴线方向的受力，以提高磨粒的速度并提高最终射流的切割能力。然而，正如以上所述，除了磨粒从高压水获得的能量少以外，其难以进入射流的中心也是当前水射流切割技术中存在的一大难题。该难题限制了水射流切割深度能力的提高，并严重阻碍了此技术的进一步发展。
发明内容
为了解决高压水射流切割技术中磨粒难以进入射流束中心这一难题，本发明提供了一种增强型高压水射流切割器，通过在磁性磨粒入口对侧的合适位置设置一永磁性磁铁，使得磨粒向射流中心聚集，从而提高射流的集束性和切割能力。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种增强型高压水射流切割器，包括高压水、宝石喷嘴、磨料输送管、磁性磨粒、切割器主体、混合腔，其特征在于：还包括永磁性磁铁、导轨和支架，所述支架固定安装在切割器主体上且与所述磨料输送管布置在所述切割器主体的两侧，所述永磁性磁铁安装在导轨中，所述导轨安装在支架上，所述永磁性磁铁可通过导轨在支架上滑动。
进一步，所述永磁性磁铁朝向磨料输送管的一侧为凹弧面。
一种增强型高压水射流切割器的安装方法，包括以下步骤：
a.将带有导轨的支架固定安装在所述切割器主体上且与所述磨料输送管布置在所述切割器主体的两侧；
b.将永磁性磁铁安装在所述导轨中，将凹弧面朝向磨料输送管的一侧；
c.设定磁性磨粒为均匀的球形颗粒，半径为r，质量为m，则单个磨粒的体积V为：
d.确定磁铁对磨粒的吸引力F随距离D变化的经验方程：
其中，μ0为永久真空度，值为1.256×10-6；χp为磁化系数、M为磁化强度、Δ为磨粒重心的场强，且当磁铁确定时这些参数均为定值；
e.确定某一工况下，高压水的压力为P,则喷嘴出口处磨粒的速度v为：
其中，α为速度损失系数，β为切割器出口处磨粒与射流束的速度比值，且对于确定的喷嘴α为定值，对于确定的入口压力β为定值；
f.由于磨粒是靠混合腔(6)内的负压进入射流的，因此初始速度很小，设定为0，设定磨粒从开始接触射流束到喷出期间为匀加速运动，则此期间磨粒的加速时间t为：
其中，L为磨料输送管与混合腔交界面中心到射流出口间的距离
则所需的吸引力F为：
g.根据等式计算出永磁性磁铁与射流束间的距离D；
h.根据计算出来的永磁性磁铁与射流束间的距离D，将永磁性磁铁调整到合适的位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供一种增强型高压水射流切割器及其安装方法，通过在磁性磨粒入口对侧的合适位置设置一永磁性磁铁，使得磨粒向射流中心聚集，从而提高射流的集束性和切割能力，提供一种增强型高压水射流切割器安装方法，可根据射流的压力改变永磁性磁铁与射流束间的距离，产生对磨粒合适的吸引力，从而进一步提高射流的集束性和切割能力。
附图说明
图1为本发明增强型高压水射流切割器的剖面图；
图2为本发明中的永磁性磁铁的轴测图。
其中，1-高压水，2-宝石喷嘴，3-磨料输送管，4-磁性磨粒，5-切割器主体，6-混合腔，7-永磁性磁铁，8-导轨，9-支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，一种增强型高压水射流切割器主要由宝石喷嘴2、磨料输送管3、切割器主体5、混合腔6、永磁性磁铁7、导轨8、支架9组成；所述支架9固定在切割器主体5上，带有导轨8，并与磨料输送管3相对布置；所述永磁性磁铁7安装在所述导轨8上，与磨料输送管3相对布置，并可移动，从而可改变与射流束间的距离D。
如图2所示，所述永磁性磁铁7朝向磨料输送管3的一侧为凹弧面。
一种增强型高压水射流切割器的安装方法，包括以下步骤：
a.将带有导轨8的支架9固定安装在所述切割器主体5上且与所述磨料输送管3布置在所述切割器主体5的两侧；
b.将永磁性磁铁7安装在所述导轨中，将凹弧面朝向磨料输送管3的一侧；
c.设定磁性磨粒为均匀的球形颗粒，半径为r，质量为m，则单个磨粒的体积V为：
d.确定磁铁对磨粒的吸引力F随距离D变化的经验方程：
其中，μ0为永久真空度，值为1.256×10-6；χp为磁化系数、M为磁化强度、Δ为磨粒重心的场强，且当磁铁确定时这些参数均为定值；
e.确定某一工况下，高压水的压力为P,则喷嘴出口处磨粒的速度v为：
其中，α为速度损失系数，β为切割器出口处磨粒与射流束的速度比值，且对于确定的喷嘴α为定值，对于确定的入口压力β为定值；
f.由于磨粒是靠混合腔6内的负压进入射流的，因此初始速度很小，设定为0，设定磨粒从开始接触射流束到喷出期间为匀加速运动，则此期间磨粒的加速时间t为：
其中，L为磨料输送管与混合腔交界面中心到射流出口间的距离
则所需的吸引力F为：
g.根据等式计算出永磁性磁铁7与射流束间的距离D。
h.根据计算出来的永磁性磁铁7与射流束间的距离D，将永磁性磁铁7调整到合适的位置。
下面以一个具体的实施例来说明：
a.将带有导轨8的支架9固定安装在DSP10型切割器的切割器主体5上且与所述磨料输送管3布置在所述切割器主体5的两侧；
b.将如图2所示永磁性磁铁7安装在所述导轨中，将凹弧面朝向磨料输送管3的一侧；
c.设定磁性磨粒为均匀的球形颗粒，半径为r，质量为m，则单个磨粒的体积V为：
d.确定磁铁对磨粒的吸引力F随距离D变化的经验方程：
其中，μ0为永久真空度，值为1.256×10-6；χp为磁化系数、M为磁化强度、Δ为磨粒重心的场强，且当磁铁确定时这些参数均为定值；
e.确定某一工况下，高压水的压力为P,则喷嘴出口处磨粒的速度v为：
其中，α为速度损失系数，β为切割器出口处磨粒与射流束的速度比值，且对于确定的喷嘴α为定值，对于确定的入口压力β为定值；
f.由于磨粒是靠混合腔6内的负压进入射流的，因此初始速度很小，设定为0，设定磨粒从开始接触射流束到喷出期间为匀加速运动，则此期间磨粒的加速时间t为：
其中，L为磨料输送管与混合腔交界面中心到射流出口间的距离
则所需的吸引力F为：
g.根据等式计算出永磁性磁铁7与射流束间的距离D。
h.根据计算出来的永磁性磁铁7与射流束间的距离D，将永磁性磁铁7调整到合适的位置。
在上述试验步骤中采用以80目的石榴石为磨料，单颗球形磨粒的半径r＝0.089mm，其密度为4g/cm3，则单颗磨粒的质量m＝0.0118×10-3g。
以DSP10型切割器为例，宝石喷嘴的直径为0.25mm，其速度损失系数为α≈0.68，磨粒与射流束的速度比值β≈0.49，磨料输送管的混合腔交界面中心到射流出口间的距离为L＝200mm。
以图2所示形状的永磁性磁铁7为例，实验测得其磁化系数、磁化强度和磨粒重心的场强分别为χp＝56、M＝240×103A/m和Δ＝3×109A/cm，
选取工作压力为300MPa，由上述计算获得的D约为65mm，根据计算出来的永磁性磁铁7与射流束间的距离D，将永磁性磁铁7调整到与射流束距离65mm的位置。
随后在实验室的DWJ1313-FC数控超高压水刀上进行实验，以316不锈钢为切割材料，靶距为4mm，进给速度为30mm/min。
实验结果为，采用本发明提供的增强型高压水射流切割器的切割深度为15mm，而未采用本切割器的切割深度为9.5mm,本发明可使水刀的切割能力增强57.89％。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为其中的一种实施例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种增强型高压水射流切割器，包括高压水(1)、宝石喷嘴(2)、磨料输送管(3)、磁性磨粒(4)、切割器主体(5)、混合腔(6)，其特征在于：还包括永磁性磁铁(7)、导轨(8)和支架(9)，所述支架(9)固定安装在切割器主体(5)上且与所述磨料输送管(3)布置在所述切割器主体(5)的两侧，所述永磁性磁铁(7)安装在导轨(8)中，所述导轨(8)安装在支架(9)上，所述永磁性磁铁(7)可通过导轨(8)在支架(9)上滑动。
2.根据权利要求1所述的一种增强型高压水射流切割器，其特征在于：所述永磁性磁铁(7)朝向磨料输送管(3)的一侧为凹弧面。
3.一种增强型高压水射流切割器的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.将带有导轨(8)的支架(9)固定安装在切割器主体(5)上且与磨料输送管(3)布置在所述切割器主体(5)的两侧；
b.将永磁性磁铁(7)安装在所述导轨(8)中，将凹弧面朝向磨料输送管(3)的一侧；
c.设定磁性磨粒为均匀的球形颗粒，半径为r，质量为m，则单个磨粒的体积V为：
d.确定磁铁对磨粒的吸引力F随距离D变化的经验方程：
其中，μ0为永久真空度，值为1.256×10-6；χp为磁化系数、M为磁化强度、Δ为磨粒重心的场强，且当磁铁确定时这些参数均为定值，可测得具体数值；
e.确定某一工况下，高压水的压力为P,则喷嘴出口处磨粒的速度v为：
其中，α为速度损失系数，β为切割器出口处磨粒与射流束的速度比值，且对于确定的喷嘴α为定值，对于确定的入口压力β为定值；
f.由于磨粒是靠混合腔(6)内的负压进入射流的，因此初始速度很小，设定为0，设定磨粒从开始接触射流束到喷出期间为匀加速运动，则此期间磨粒的加速时间t为：
其中，L为磨料输送管与混合腔交界面中心到射流出口间的距离
则所需的吸引力F为：
g.根据等式计算出永磁性磁铁(7)与射流束间的距离D；
h.根据计算出来的永磁性磁铁(7)与射流束间的距离D，将永磁性磁铁(7)调整到合适的位置。
CN201810439601.0A 2018-05-09 2018-05-09 一种增强型高压水射流切割器及其安装方法 Active CN108527170B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810439601.0A CN108527170B (zh) 2018-05-09 2018-05-09 一种增强型高压水射流切割器及其安装方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810439601.0A CN108527170B (zh) 2018-05-09 2018-05-09 一种增强型高压水射流切割器及其安装方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108527170A true CN108527170A (zh) 2018-09-14
CN108527170B CN108527170B (zh) 2019-12-24

Family

ID=63477111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810439601.0A Active CN108527170B (zh) 2018-05-09 2018-05-09 一种增强型高压水射流切割器及其安装方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108527170B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671957B1 (ko) * 2006-07-03 2007-01-19 (주) 엠하이텍 드릴구멍 디버링 장치
KR20130019868A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 현대중공업 주식회사 폐회로 블라스팅장치
CN106272106A (zh) * 2016-06-17 2017-01-04 山东理工大学 一种磁场辅助微细磨料水射流加工方法及其喷射装置
CN206998642U (zh) * 2017-07-17 2018-02-13 贵州航谷动力科技有限公司 一种高压磨料水射流切割器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671957B1 (ko) * 2006-07-03 2007-01-19 (주) 엠하이텍 드릴구멍 디버링 장치
KR20130019868A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 현대중공업 주식회사 폐회로 블라스팅장치
CN106272106A (zh) * 2016-06-17 2017-01-04 山东理工大学 一种磁场辅助微细磨料水射流加工方法及其喷射装置
CN206998642U (zh) * 2017-07-17 2018-02-13 贵州航谷动力科技有限公司 一种高压磨料水射流切割器

Also Published As

Publication number Publication date
CN108527170B (zh) 2019-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1138379A (en) Magnetic separator for dry material
US20060096894A1 (en) VacuMag magnetic separator and process
US8006961B1 (en) Apparatus and method for treating process fluid
GEP20012468B (en) Method and Apparatus for Producing a High-Velocity Particle Stream
US5423490A (en) Method and device for fluidized bed jet mill grinding
CN108527170A (zh) 一种增强型高压水射流切割器及其安装方法
US11424072B2 (en) Method for producing rare-earth magnets, and rare-earth-compound application device
EP2679310A1 (en) Method and apparatus for separation of mixture
Pang et al. Machining of micro-channels on brittle glass using an abrasive slurry jet
CA2531330A1 (en) Device for transporting particles of a magnetic material and tool comprising such a device
KR20180004101A (ko) 스케일 제거 방법
JP2011051021A (ja) ブラスト加工用噴射ノズル
JP4331985B2 (ja) 被加工物の研磨方法及び前記方法に使用する噴流誘導手段並びに噴流規制手段
JP2007301696A (ja) ブラスト加工方法並びにブラスト加工装置
CN111015536B (zh) 一种涂附磨具的植砂方法及生产系统
CN112004641B (zh) 用于喷丸处理的介质计量器及其使用方法和制作方法
US2365948A (en) Abrasive supply system
FI110171B (fi) Laitteen käyttö puuhakkeen jaottelemiseksi eri fraktioihin
JP4505307B2 (ja) 被加工物の研磨方法及び前記方法に使用するブラスト加工装置
US20150085599A1 (en) Continuous magnetic mixing system with flexible geometric mixing zone
Parmar et al. Experimental investigation on abrasive water jet machine using taguchi techniques to optimize process parameter of various material—A review
Phutthasorn et al. A Study of Optimized Parameter for Nickel Based Superalloys with Abrasive Waterjet Cutting
CN103691589A (zh) 铁磁性粉末电磁驱动送粉方法及装置
US3421619A (en) Method and means for separating individual fibers from a fibrous mass
FI78128B (fi) Foerfarande och anordning foer utforming av en materialbana.

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant