[发明专利]一种增强型高压水射流切割器及其安装方法

说明书

本发明公开了一种增强型高压水射流切割器，包括高压水、宝石喷嘴、磨料输送管、磁性磨粒、切割器主体、混合腔，还包括永磁性磁铁、导轨和支架，所述支架固定安装在切割器主体上且与所述磨料输送管布置在所述切割器主体的两侧，所述永磁性磁铁安装在导轨中，所述导轨安装在支架上，所述永磁性磁铁可通过导轨在支架上滑动,本发明还提供了一种增强型高压水射流切割器的安装方法,可以确定永磁性磁铁与射流束间的距离。本发明提供的增强型高压水射流切割器，通过在磁性磨粒入口对侧的合适位置设置一永磁性磁铁，使得磨粒向射流中心聚集，从而提高射流的集束性和切割能力。

技术领域

本发明涉及水射流切割器技术领域，特别涉及一种增强型高压水射流切割器及安装方法。

背景技术

高压水射流切割技术具有无与伦比的冷态切割特性，在加工过程中不会产生热变形，尤为适用于热敏材料的加工。作为一种非传统特种加工手段，高压水射流切割技术近些年来发展十分迅速，在对各种新型复合材料的加工上体现出了极强的适应性。通过结合CNC/CAD/CAM等技术，高压水射流切割设备可实现高度的机械化、自动化和智能化，在机械加工领域的地位越来越重。

水射流切割器是将水的压能转化为动能的重要部件，是水射流切割设备的重要组成部分。当前，水射流切割器引入磨料粒子是通过高速射流在混合腔内产生的负压而形成的。磨粒以很低的初始速度进入混合腔，且由于高速流体表面的微细波面运动速度快，表面张力大，周围分散的水滴群之间碰撞面会形成一个密实的表面，磨粒难以进入射流的中心。因而，磨粒与高压水间的能量传输效率低，对切割器中砂管的磨损偏向一侧，最终会造成水射流切割能力和切割精度的下降。为了提高水射流的切割能力，申请公布号为CN106272106 A的专利公开了一种磁场辅助微细磨料射流加工方法及其喷射装置，通过在喷嘴中产生与射流方向平行的磁场吸引磁性磨粒，从而增大磨粒在轴线方向的受力，以提高磨粒的速度并提高最终射流的切割能力。然而，正如以上所述，除了磨粒从高压水获得的能量少以外，其难以进入射流的中心也是当前水射流切割技术中存在的一大难题。该难题限制了水射流切割深度能力的提高，并严重阻碍了此技术的进一步发展。

发明内容

为了解决高压水射流切割技术中磨粒难以进入射流束中心这一难题，本发明提供了一种增强型高压水射流切割器，通过在磁性磨粒入口对侧的合适位置设置一永磁性磁铁，使得磨粒向射流中心聚集，从而提高射流的集束性和切割能力。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种增强型高压水射流切割器，包括高压水、宝石喷嘴、磨料输送管、磁性磨粒、切割器主体、混合腔，其特征在于：还包括永磁性磁铁、导轨和支架，所述支架固定安装在切割器主体上且与所述磨料输送管布置在所述切割器主体的两侧，所述永磁性磁铁安装在导轨中，所述导轨安装在支架上，所述永磁性磁铁可通过导轨在支架上滑动。

进一步，所述永磁性磁铁朝向磨料输送管的一侧为凹弧面。

一种增强型高压水射流切割器的安装方法，包括以下步骤：

a.将带有导轨的支架固定安装在所述切割器主体上且与所述磨料输送管布置在所述切割器主体的两侧；

b.将永磁性磁铁安装在所述导轨中，将凹弧面朝向磨料输送管的一侧；

c.设定磁性磨粒为均匀的球形颗粒，半径为r，质量为m，则单个磨粒的体积V为：

d.确定磁铁对磨粒的吸引力F随距离D变化的经验方程：

其中，μ₀为永久真空度，值为1.256×10^-6；χ_p为磁化系数、M为磁化强度、Δ为磨粒重心的场强，且当磁铁确定时这些参数均为定值；

e.确定某一工况下，高压水的压力为P,则喷嘴出口处磨粒的速度v为：