基于流体自激的磨料水射流加工仿真与实验

作者：邓乾发; 汪杨笑; 袁巨龙; 吕冰海; 赵天晨; 王旭

来源：中国机械工程, 2021, 1-13.

• 自激振荡
• 磨料射流
• 加工
• 陶瓷

针对先进陶瓷材料高效、精密加工，提出了一种基于流体自激的新型磨料射流加工方法——自激振荡磨料射流加工（Self-excited Oscillation Abrasive Water Jet Machining， SEO-AWJM）。论文采用了ANSYS Fluent的大涡模拟模型进行了流体仿真，仿真结果表明：当入口流速vn=135 m/s，腔长Lc=4 mm时，下游喷嘴出口脉冲率最大达到28.47%。射流束的脉冲特性使得工件表面停滞层周期性变化，从而获得更高的峰值壁面剪切力Pfm，且Pfm在工件表面往复移动。之后进行自激振荡射流加工实验，调节腔室长度获得最佳流体自激效果并对氮化硅基片进行加工，实验结果表明：定点加工10分钟，使用磨料水射流加工去除最大深度为7.5 μm，使用SEO-AWJM去除最大深度为9.4 μm。初始表面粗糙度Ra为108.9 nm，磨料水射流加工6次后，Ra达到稳定为47.9 nm，SEO-AWJM加工4次后，Ra达到稳定为51.3 nm。

• 单位
  衢州学院; 浙江工业大学