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磨料水射流添加高分子聚合物的实验研究

左海宁  
【摘要】:磨料水射流技术经过近几十年的发展,已经在我国许多领域得到广泛的应用。进一步提高水射流的工作效率、降低能耗符合我国可持续性发展的战略方针。因此,本文提出在磨料水射流中添加高分子聚合物减阻剂(聚丙烯酰胺,PAM),以达到降低能耗、提高切割质量等目的,因为聚丙烯酰胺添加到管路水流中可以大幅的降低紊流阻力,但在高压磨料水射流切割中是否有相应的效果未见详细的研究文献。 首先对磨料水射流的原理与切割机理进行了综合分析,在研究总结磨料水射流切割工艺特点的基础上,使用磨料水射流切割机对添加和不添加高分子聚合物减阻剂的水射流,在不同切割速度和靶距下对PVC板和大理石板的切割质量进行了实验研究。通过考察切缝宽度和切断面的粗糙度评价了水射流的切割质量。 实验结果表明,当使用纯水射流切割PVC板时,PVC板上切面的切缝很光滑,但是下切面切缝有明显的毛刺产生;使用磨料水射流切割,切割速度也比纯水射流快,下表面也没有毛刺产生,并且很光滑,PVC板的上表面切缝边缘会有冲蚀损伤;当磨料水射流中添加微量的聚合物减阻剂切割PVC板时,在相同走刀速度下PVC板的切缝宽度变化不大。 磨料水射流中添加聚丙烯酰胺水溶液浓度为400ppm时,切缝最窄,而添加剂浓度为300ppm与500ppm时,与不添加减阻剂的磨料水射流产生的切缝宽度略有增大。当添加减阻剂浓度分别为300ppm、400ppm、500ppm与不添加减阻剂的磨料水射流相比,均能降低大理石板切断面的粗糙度值,提高切割质量。但是减阻剂浓度为400ppm时,切断面的表面粗糙度值大于其他两种减阻浓度。此外,与不添加减阻剂磨料射流相比,改变减阻剂浓度能够提高不同走刀速度和靶距的切割质量。 综上所述,添加微量浓度聚合物减阻剂可以提高磨料水射流的切割质量,对应用水射流进行精密加工具有重要实际意义。


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