基于磨料水射流技術(shù)的除銹實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著工程材料在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其表面質(zhì)量的要求日益增高。工程材料在長(zhǎng)時(shí)間使用或儲(chǔ)存的過(guò)程中，表層會(huì)產(chǎn)生少量腐蝕物、塵埃、油垢等雜質(zhì)，如不及時(shí)處理，不僅會(huì)降低設(shè)備的使用壽命，而且會(huì)產(chǎn)生一定的安全隱患。針對(duì)工程材料的銹蝕問(wèn)題，許多學(xué)者嘗試采用各種技術(shù)進(jìn)行除銹作業(yè)，而傳統(tǒng)的除銹作業(yè)存在污染嚴(yán)重、除銹不徹底等缺點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)除銹方式的分析得出各種除銹方式的優(yōu)劣，并將磨料水射流（AWJ）技術(shù)應(yīng)用于銹蝕鋼板的除銹作業(yè)。
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2、WJ技術(shù)因其特有的冷態(tài)加工、精度高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。如今，國(guó)外已有80％的工業(yè)清洗均采用AWJ技術(shù)，然而國(guó)內(nèi)仍然以化學(xué)方法為主，因此研究AWJ除銹技術(shù)具有較高的價(jià)值。
　　本文采用AWJ技術(shù)對(duì)SPA-H銹蝕鋼板進(jìn)行除銹作業(yè)，并對(duì)AWJ除銹機(jī)理和模型進(jìn)行分析，討論了磨料水射流去除材料的兩種理論模型，即磨損模型和變形模型。同時(shí)，對(duì)AWJ除銹特性進(jìn)行分析，主要研究單個(gè)磨料顆粒沖擊材料表面時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程、沖擊能量以及材料破碎

3、時(shí)的壓力和速度。通過(guò)分析磨料水射流去除材料的物理模型和切口模型，得到去除材料過(guò)程中工藝參數(shù)與切深、橫移速度、材料切口的具體關(guān)系，為本次實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇提供一定的依據(jù)。
　　本文設(shè)計(jì)20組單一變量實(shí)驗(yàn)對(duì)SPA-H銹蝕鋼板進(jìn)行表面除銹處理。以靶距（S）、射流壓力（P）、橫移速度（V）、磨料流量（M）四個(gè)加工參數(shù)為實(shí)驗(yàn)可變因素，分析加工參數(shù)與除銹效率和比能耗的關(guān)系。AWJ鋼板表面除銹實(shí)驗(yàn)表明：在實(shí)驗(yàn)選定參數(shù)范圍內(nèi)，射流壓力P和橫移速度V與除

4、銹效率成正比，與比能耗成反比。除銹效率和比能耗曲線交疊處即為射流壓力和橫移速度的最佳工作參數(shù)點(diǎn)。隨著磨料流量M或靶距S的增加，除銹效率在開(kāi)始階段逐漸上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)峰值后轉(zhuǎn)而開(kāi)始下降。比能耗的變化趨勢(shì)與除銹效率的變化趨勢(shì)剛好相反。由于AWJ除銹實(shí)驗(yàn)中比能耗越小越好，除銹效率越高越好，因此，磨料流量和靶距都應(yīng)存在一個(gè)最佳值。
　　本文針對(duì)AWJ除銹操作設(shè)計(jì)了9組正交實(shí)驗(yàn)，利用極差分析法（R法）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而得到影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的

5、參數(shù)主次順序。實(shí)驗(yàn)表明：在實(shí)驗(yàn)選定參數(shù)范圍內(nèi)，射流壓力P對(duì)除銹效率的影響最大，然后是靶距S、橫移速度V、磨料流量M；在實(shí)驗(yàn)室選定條件下，通過(guò)極差分析，得到了獲得最大除銹效率的最佳工藝參數(shù)組合。
　　本文為獲得除銹效率的預(yù)測(cè)模型，采用MATLAB軟件對(duì)9組正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出工藝參數(shù)與除銹效率之間的預(yù)測(cè)模型。為對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行可靠性驗(yàn)證，隨機(jī)設(shè)計(jì)9組驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到除銹效率預(yù)測(cè)模型的相對(duì)誤差最大值為9.41%，在允許的誤差范圍