磨料水射流工艺控制过程研究进展

２００５年１１月

第６期（总第１７２期）

润滑与密封

ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

ＮＯＶ．２００５

Ｎｏ．６（ｓｅｒｉａｌＮｏ．１７２）

磨料水射流工艺控制过程研究进展４

王明波王瑞和

（石油大学石油工程学院山东东营２５７０６１）

墨摘要：综述了磨料水射流工艺控制过程的最新研究与进展；分别介绍了磨料颗粒吸入过程、水喷嘴状况和准直管工

苫作状况以及磨损控制等方面的进展，并分析了各种方法的优缺点；提出了采用专家系统来监测切割过程中多个参数变化

量以优化切割过程的方法。

乏关键词：磨料水射流；工艺控制；磨料颗粒

中图分类号：ＴＨｌｌ７．１；ＴＧ４８文献标识码：Ａ文章编号：０２５４—０１５０（２００５）６—２０４—４

ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌｏｆＡｂｒａｓｉｖｅ纬知ｔｅｒＪｅｔ

ＷａｎｇＭｉｎｇｂｏＷａｎｇＲｕｉｈｅ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ２５７０６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅａｂｒａｓｉｖｅｗａｔｅｒｉｅｔｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅａｂｒａｓｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｓｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｗａｔｅｒｏｒｉｆｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｏｃｕｓｔｕｂｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｗｅｒｅｒｅ—ｖｉｅｗｅｄａｎｄｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｔｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒｍｏｒｅｔｈａｎｏｎｅｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｂｒａｓｉｖｅｗａｔｅｒｊｅｔ；ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ；ａｂｒａｓｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ

在高压水中引入磨料颗粒就形成了磨料水射流。磨料颗粒的引入大大提高了水射流的作用效果，使得磨料水射流可以在较低的压力下实现除锈、清砂和切割作业。作为一种冷态单点动能能源，磨料水射流在对材料具有很强冲蚀作用的同时，对材料的物理、化学和力学性质影响却很小。２０世纪９０年代以来，磨料水射流切割同激光切割和等离子切割等技术齐头并进，逐渐形成了优势互补的局面。

作为一门实验性很强的学科，磨料水射流切割过程中牵涉到许多参数。这些参数之间相互作用，存在着复杂的非线性关系。如何调整这些参数使切割连续高效地进ｊｊ并保证切割效果和切缝质量成为各国学者们争相研究的课题之一。针对目前磨料水射流工艺控制方面相关资料较少并且比较零散的现状，本文作者在搜集整理相关文献的基础上，对磨料水射流工艺控制过程的研究进展进行了综述，并分析了每种方法的优缺点，希望借此加深人们对磨料水射流工艺控制过程的了解。

１磨料水射流工艺控制概述

磨料水射流切割作业取决于很多工艺参数，这些

＊基金项目：国家自然科学基金重点项目（５０２３４０３０），山东省自然科学基金项目（Ｙ２０００Ｆ０２）．

收稿日期：２００５—０２—２１

作者简介：王明波（１９７９一），男，博士研究生，主要从事磨料水射流的相关研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｍｂｓａｌ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ．参数的优化设置直接决定了磨料水射流切割能力的大小和切割效率的高低。同时，优化设置又取决于被切割材料以及工作性质。这些工艺参数相互影响并且同工作性质之间存在着复杂的非线性关系。为此，Ｋｏ—ｖａｃｅｖｉｃ等人ｕｏ建议，在不影响磨料射流正常切割的条件下监测切割过程中工作状况和工艺参数的变化，并根据所获得的信息设计一套能够实时调整工艺参数以保证切割作业高效完成的反馈系统。

２磨料颗粒吸入过程控制

磨料射流的切割能力主要来源于射流中磨料颗粒源源不断的供给。如果切断磨料供给，磨料射流就转变成普通水射流，就不能够继续切割材料。因此有必要了解并监测切割过程中磨料的供给情况。目前，监测磨料供给情况的方法主要有以下４种。

２．１监测磨料质量流量

观察供料斗中磨料高度的变化就可以估算出磨料的质量流量。一种比较好的方法是将供料斗放在天平上，观察磨料质量随时问的变化，只要质量流量偏离正常状态就意味着磨料供给发生改变；另一种方法是测量磨料供料管线的不透明度。由于磨料颗粒通常是不透明的，管线的不透明度就反映了磨料质量流量的大小，任何偏离正常情况的改变都意味着供料量发生改变；第三种方法只适用于可以携带静电荷的磨料系统。当带电的磨料颗粒通过供料管线时，测量管线中电荷的传输速度，利用电荷传输速度这一指标来反映一

万方数据