围压下磨料射流喷射套管及灰岩实验研究

在设计可承受围压的磨料射流喷射实验装置基础上,选取低孔低渗的石灰岩及套管试件,改变喷射压力、围压、喷嘴直径、喷射距离等因素,分析磨料射流切割套管及岩心的特性。结果表明,喷射压力、喷嘴直径等是影响磨料射流喷射效果的主要控制因素,喷射压力及喷嘴直径越大,喷射效果越好,射孔深度越深;射穿套管的时间对喷距及围压较为敏感,但岩样中的射孔深度对二者变化时的响应较小。     

磨料流加工时磨料流动形态的研究

根据流变学原理建立了磨料流加工时磨料流动形态的数学模型，利用反光粒子－纹影照相法对磨料流动形态进行的分析表明：沿径向流速差决定了磨粒所受的力；壁面滑动速度决定了磨粒与加工表面的相对运动，磨粒所受的切向力和磨粒与加工表面的相对运动越大，其加工效果越好，实验结果与理论分析的结论基本一致。     

喷嘴结构对液体喷射破碎粒径影响的实验研究

为研究喷嘴结构对液体喷射破碎粒径的影响规律,通过阴影追踪法测得在不同喷嘴结构条件下液体喷射破碎液滴粒径分布。结果表明:喷嘴直径越大、收缩角度越平缓、破碎液滴索特平均直径(SMD)越大;喷嘴长径比增大会使得纯净水的液滴SMD增大;但对于甘油溶液,则会使得其液滴SMD减小;同时,喷嘴出口倒角会比无倒角时破碎液滴SMD增大,比较还发现45°倒角比倒圆角时破碎液滴SMD稍大。     

液体喷射混合技术研究

针对传统机械搅拌设备中存在的不足,该文提出了一种新型的液体喷射混合技术,即采用液体循环流代替工业机械搅拌。以水和沙子为例,对液体喷射混合进行了初步研究。研究发现,当液体喷口角度向下时,液体搅拌具有良好的混合效果,其混合时间不超过4s;同时,通过固-液悬浮实验可知,液体搅拌具有很好的固液悬浮效果,尤其当喷口角度在120°~135°内时,具备较佳混合效果;以上实验证明了液体搅拌技术具有很好的混合效果,在很大程度上可以代替传统的机械搅拌技术,具有很好的工业应用前景。     

磨料流加工技术

磨料流加工是一种机械光整加工新技术(流体磨料的切刃对加工表面产生微细切削光整加工).它广泛应用于各种金属材料和硬质非金属材料零件的不规则成形面、异形曲面、窄缝、微孔、交叉孔道、各种齿形齿面等用常规工艺方法无法达到的光整加工,在一道工序中即可使原表面粗糙度降低1～2级,并去毛刺和倒圆角,效果明显,操作简单,效率高.     

磨料流加工流动形态及加工效果的研究

本文根据流变学原理建立了磨料流加工圆孔时磨料流动形态的数学模型，利用照相法对流动形态进行的分析结果表明：边界层磨粒与加工面相对滑动量及剪切应力越大，其加工效果越好．实验结果与理论分析的结论基本一致。     

淹没磨料射流效应实验研究

在前混合磨料射流系统和淹没射流环境下,借助数码摄像测试系统,研究淹没磨料射流中空泡云的形成以及空泡云长度随泵压、围压的变化规律.研究结果表明:在淹没磨料射流中,空化噪音随围压的增加而减少;在低围压阶段,空化噪音衰减明显,淹没磨料射流不出现最大噪音的峰值围压;而随泵压的增加,空化噪音逐渐增加,其变化规律与清水空化射流产生的空化噪音变化规律基本一致;泵压增加,花岗石的冲蚀深度增加,泵压与冲蚀深度呈指数函数分布;围压增加,花岗石的冲蚀深度减少,最优空蚀效应围压为1 MPa.     

喷射液束电解辅助激光加工的理论模型和实验研究

针对激光打孔表面具有再铸层、微裂纹等工艺缺陷,提出了喷射液束电解辅助激光加工复合加工工艺.在对喷射液束中激光加工和喷射液束电解加工进行机理分析的基础上,建立了复合加工模型,研制了专用试验装置后对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行打孔试验,采用形貌仪和扫描电子显微镜对试验结果进行了分析.结果表明:喷射液束电解辅助激光加工的小孔形状与加工模型的结果相一致;复合加工中电解对激光打孔入口处的孔壁再铸层由0.031 mm减小至0 mm,孔底再铸层由0.019 mm减小至0.017 mm;电解作用能消除激光加工产生的微裂纹,提高激光加工的表面质量.     

不锈钢毛细管的磨料流加工特性研究

针对长径比较大的不锈钢毛细管的高精度抛光需求,研究磨料流加工工艺的适用条件。磨料流加工工艺的关键参数是流体磨料的粘度,适合的粘度首先要确保磨料能顺利通过毛细管,其次是有满意的抛光效果。应用ANSYS Workbench Fluent进行流动仿真分析,辅助确定可行的粘度参数。仿真结果显示:常用的粘度为10~4,10~5,10~6 mm~2/s的流体磨料,无法通过毛细管;粘度低于10~4 mm~2/s的磨料能顺利通过,但压力过大,远超过设备的安全承载极限;粘度为5.585Pa·s的磨料既能顺利通过毛细管,又有较均匀的流速,入口压力也在设备的安全承载范围内。据此结果,研制了低粘度的流体磨料和专用夹具,并进行抛光实验。实验表明,在毛细管内壁获得了满意的加工效果。磨料流加工工艺是解决不锈钢毛细管内壁抛光难题的有效方法。     

磨料流加工壁面滑动特性的研究

对磨料流加工存在的壁面滑动现象进行了研究,研究结果表明：磨料平均速度存在着临界值,在高于平均速度时存在壁面滑动现象,同时壁滑速度随磨料平均速度增加而增大,磨料粘度升高,会使监界值平均速度减小,而壁滑速度增加的程度却增大,存在壁滑是实现磨料流加工的前提条件,磨料载体内加入润滑剂有利于生产壁滑,但过分的润滑会降低磨料游流的加工效果,因此,对某一加工条件,润滑剂的含量应有一最优值。     

磨料流加工中流体磨料黏度的定量描述

为了便于实际加工中选择或调整黏度,合理确定其他加工参数,以及预测加工结果,针对仅有对流体磨料黏度定性说明的现状,提出用模糊数学理论定量描述流体磨料黏度的方法。建立了黏度的隶属函数,通过沉球实验确定了隶属函数中的有关参数,根据这些函数可以求得未知流体磨料黏度的隶属度。为实际加工应用提供了一种实用而便捷的方法。     

电解磨料复合加工技术

电解磨料复合加工技术是国际80年代开发并逐步在生产中应用的新技术。在所研制的数控电解磨料复合加工机上加工不锈钢薄板试件,表面粗糙度可达Rao.016mp～0.002mp。该成果填补了国内空白。它可用于难加工的导电材料,如要求具有低粗糙度的平面、圆柱面、圆锥面、圆弧面的材料加工等,     

磨料流体抛光流场分析与实验研究

基于流体动压理论和κ-ε湍流模型,利用Fluent仿真研究工艺参数对光学玻璃磨料流体抛光效果的影响趋势.结果表明:流场压力与流体入射速度成正比,与最小加工间隙成反比;流场压力沿限控轮旋转方向逐渐增大,在最小加工间隙之前处达到最大值;流体入射角度为45°时,流场压力达到最大值.依据κ-ε湍流理论和Navier-Stokes方程建立的压力理论模型与仿真计算结果吻合.对K9玻璃进行磨料流体抛光实验研究,结果表明增大流体入射速度能有效地提高玻璃表面质量.     

磨料射流切割物料的机理及实验研究

阐述了磨料射流的构成，磨料射流的混合机理，以及切割动能理论公式的推导，最后通过试验分析了切割参数的变化和磨料参数变化对切割深度的影响。     

液体表面张力系数的实验研究

在用焦利秤测定水的表面张力系数的实验中,同学们的实验结果相对误差很大,一般均为10—20%,少数竟高达40%。如何减少测量误差成了提高本实验教学效果的重要问题。大量实验表明从以下六个方面考虑,对减少测量误差有较明显的作用。     

磨料流加工压力特性对加工表面粗糙度的影响

对压力参数进行了详细的研究，研究结果表明，出入口压力差的增加导致边界层磨粒切向推力及法向压力增大，同时，预压力增加也能够增大边界层磨粒所受的法向压力。作者认为，出入口压力差及预压力增加都会提高磨粒刮削金属的效果。     

磨料流加工的力学原理及应用

在分析磨料流加工的力学特性基础上，得出了流体磨料的粘弹性是进行磨料流加工的必要条件。根据这个分析，阐述了粘弹性和加工压力对磨粒切削稳定性及加工性能的影响。     

超声辅助微细磨料水射流加工系统的关键零部件研究

为提高磨料水射流的加工性能,研制了超声辅助微细磨料水射流加工系统,对加工系统的关键零部件进行了设计与分析。利用数值计算及ANSYS仿真软件设计了超声喷嘴装置,保证超声波能量与射流能量充分耦合,减少了能量损失。采用Fluent模块优化了磨料浆体供给装置,促进磨料与射流均匀混合,改善了磨料水射流的加工效果。     

钻井泵缸套材料磨料一腐蚀磨损实验研究

在实验研究中使用电化学刚试技术和磨损试验方法,实现了磨摘与腐蚀率的同时测量,提出了一种研究磨料—腐蚀磨损的定量分析方法。大量的试验结果表明,在各种介质中,磨损与腐蚀都存在不同程度的相互作用,材料的总磨损量不只是其二者的线性迭加,而产生了一增量:石油钻井泥装介质的增量达材料磨杆—腐蚀磨损总量的20%、左右,碱性介质5%左右,盐性介质12%左右,而在PH5以下的酸性介质竟达80%左右,此时高格铸铁衬磨性也不能满足钻井工况(HZS地层),故研制陶瓷缸套是有现实意义的。     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统,在80～240 MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究.通过实验及数据分析,得出了磨料粒径和质量流量、射流压力、靶距、切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律.结果表明,在实验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势.