微孔的磨料水射流抛光CFD模拟及试验

摘要：

为解决飞秒激光微孔难以抛光的问题,结合磨料水射流去除函数稳定、自适应性强等特点,采用磨料水射流抛光方法提高飞秒激光微孔质量.利用Fluent软件对不同工艺参数下的磨料水射流微孔抛光过程进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,分析不同参数下的流场分布、侵蚀速率及壁面剪切力作用规律;然后通过响应面法对射流靶距、射流压力及磨料粒径等 3因素进行优化试验,以微孔内壁面剪切力均方差为响应值,建立其响应面方程,获得最佳抛光参数组合并进行试验验证.结果表明:射流压力对微孔内壁面剪切力的影响最大,当射流压力从 0.80 MPa增至 1.50 MPa时,微孔内壁面剪切力增大 2倍以上.射流的不同结构段因性质不同可适用于不同工况.利用响应面法分析得到水射流微孔抛光的最佳工艺参数组合是:射流冲击角,90°;射流靶距,3.5 mm;射流压力,1.10 MPa;磨料粒径,15.0 μm.在该条件下抛光微孔内壁面的表面粗糙度Ra降至 0.354 μm.磨料水射流抛光可显著改善微孔壁面质量,且响应面法预测的数据模型有较高准确性.

关键词：磨料水射流、飞秒激光微孔、计算流体力学、壁面剪切力、响应面法

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分类号：TG58;TG73;TG664(金属切削加工及机床)

资助基金：辽宁省省科技厅重点研发计划;辽宁科技大学省级重点实验室开放课题;辽宁科技大学省级重点实验室开放课题

在线出版日期：2024-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：534-543