前混合磨料水射流切割脆性材料研究.pdf

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1、2011年3月润滑与密封Mar．20l1第36卷第3期LUBRICATIONENGINEERINGV01．36No．3DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2011．03．024前混合磨料水射流切割脆性材料研究张沙龚烈航(解放军理工大学江苏南京210007)摘要：提出在有防爆要求的场合下，利用前混合磨料水射流冷切割技术对混凝土等脆性材料进行切割。对脆性材料的切割机制进行研究，建立切割冲蚀模型，分析受冲击区的应力。对混凝土试块进行切割实验，并对分析同切割深度的不同形态所产生的原因。研究表明：在切割初始阶段，高速磨料以较小角度冲击、磨削材料，形成较光滑的切割磨削区；

2、随切深的增加，材料在磨料粒子大角度冲击下形成斜条纹状的变形磨削区。前混合磨料水射流对混凝土等建筑脆性材料具有良好的切割效果，在易燃易爆等应急场合进行切割作业具有独特优势。关键词：前混合；磨料水射流；脆性材料；切割中图分类号：U415文献标识码：A文章编号：0254—0l50(2011)3—097—4ResearchonCuttingBrittleMaterialSbyPre-mixedAbrasiveWaterJetZhangShaGongLiehang(PLAUniversityofScienceandTechnology，NanjingJiangsu210007，China)A

3、bstract：Tomeettheoccasionthathastherequirementofexplosionproof，thecoldcuttingtechnologyofpremixedab—rasivewaterjetwasproposedtouseinthecutofbrittlematerialssuchasconcretes．Themechanismofcuttingbrittlemate—rialswasstudied，theimpactmodelwasestablishedandthestressofimpactingareawasanalyzed．Experi

4、mentsofcuttingconcreteblockwereconductedandthereasonfordifferentformsondifferentcuttingdepthwasanalyzed．Theresultsshowthatintheinitialstage，theformationofasmoothcuttinggrindingzoneisduetotheimpactandmaterialsgrindingbythehigh—speedabrasiveparticleswithasmallangle．Withtheincreaseofcuttingdepth．

5、undertheimpactofabrasiveparticleswithalargeangle，anobliquestripedeformationofthegrindingzoneareformed．Goodeffectofcuttingbrittlematerialssuchasconcretebypremixedabrasivewaterjetshowsthatthisclodcuttingtechnologyhasauniqueadvantageintheschoolworkunderurgentconditions．Keywords：pre—mixed；abrasive

6、waterjet；brittlematerials；cut部队多样化军事行动中，往往需要切割排除大量1切割机制建筑残骸以开辟救援通道。目前常用的切割技术主要1．1磨料水射流机制研究有氧气切割、等离子弧切割和激光切割等⋯，这些切磨料水射流切割是利用压力数十至数百兆帕的割技术都属于热加工，存在着热影响区(HAZ)和高压水带动特殊的工作介质——固体磨粒，通过孔径热变形与热变性等，且不适合在那些严禁明火作业区很小的喷嘴以每秒数百米的高速度喷出，借助这种高域内进行切割作业。当遇有防爆要求的场合，传统的速水射流动能的冲击作用来切割目标物的一种加工方切割技术作业危险性极大，而水射流作为冷切割手法

7、。段，在切割作业时，无热、无烟、无火花，因此，在由于磨料水射流切割比纯水射流效率高得多，相易燃易爆的危险场合下进行切割作业有独特的优关机制的研究深受各国专家和学者重视。美国学者势。Mazurkiewicz以颗粒冲蚀塑性材料的理论，分析了颗本文作者对前混合磨料水射流切割脆性材料作了粒微观切割塑性材料的过程；13本学者RKoBayashi理论研究，并对典型的建筑脆性材料——混凝土试块对磨料切割铝合金断面形状进行了系统研究；国内学进行了切割实验和相关研究。者段雄通过电子扫描