目前,荷兰Delft大学 和姑苏大学 ’ 等人对射流抛光技术进行过研究,但关于射流抛光对射流特性 目的,通过控制液体喷射的压力、方向及驻留时间等来定量修正被加工件的面形。喷嘴是射流抛光设备的重要元件,它的结构和造型决定了射流的活动特性和动力特性,对抛光元件的表面粗拙度和抛光过程中的去除函数有直接的影响。因此,研究和优化喷嘴的几何造型,建立喷嘴结构与动力机能之间的关系,对于研究射流抛光具有重要意义。 抛光液作用于工件表面,通过磨料粒子在高速碰撞时的冲击作用和壁面活动的剪切作用来实现材料去除的 在光学加工领域中,射流抛光技术是近几年才发展起来的一种新型的抛光技术,与传统的抛光技术比拟,射流抛光技术具有很多长处,在光学表面加工领域中已取得了一定的应用和发展。它是以磨料射流技术为基础,应用于提高前辈光学制造业的一种新方法。射流抛光技术是利用由喷嘴喷出的混有磨料粒子的高速 1 引 言
喷嘴的结构和造型决定了冲击射流的动力特性和壁面活动特性,对抛光效果有很大影响。本文提出采用锥柱型喷嘴进行射流抛光能获得较好的射流特性。分析了射流抛光过程对射流特性的要求,提出了射流抛光喷嘴的设计原则,研究了不同几何造型喷嘴的射流特性,对射流喷嘴的不同结构和几何参数对射流特性的影响进行了仿真,模拟结果表明收缩角为13。、长径比为4的锥柱型喷嘴,其射流出口断面流速分布平均、紊动强度低和磨粒浓度分布平均,最适合应用于射流抛光。 ‘ 射流抛光喷嘴的设计 (3)当气体总量、液体流量不变时,根据实验结果。 (2)雾化液体流量增大,雾化粒径随之增大。 (1)雾化液体粘度增大,雾化粒径随之增大。 对三通道气流式喷嘴的雾化机能进行了研究,着重考察了粘度、液体流量及气体分配比等因素的影响,得到以下结论: 3 结论 根据实验结果,可将各参数的影响归纳为如下含4个参数的联系关系式.对各工况下的SMD进行联系关系,其中参数口。计算结果与实验结果的最大相对误差为24.75% ,均匀相对误差为7.03% ,二者相关系数为0.985。说明仅含4个参数的式(3)基本反映了各操纵前提对滴径的影响。图6是全部计算结果与实验结果的比较。 2.4 实验回归分析 法研究了环形液膜在内侧和外侧气流作用下的雾化过程,前者以为对三通道喷嘴而言,外部气体的气动力起着主要作用,而后者以为,中央气体的气动力起着更重要的作用。根据实验结果,发现当 <0.22时,减小中央气体流量,增大三通道气体流量,可降低SMD;当 >0.22时,增大中央气体流量,减小三通道气体流量,可降低SMD。 Pa·s的结果,SMD表现出随的增加先增后减的非单调变化趋势,在为0.21—O.24时SMD达到最大值。 2.3 气量在一、三通道间的分配对SMD的影响对三通道喷嘴而言,一个很重要的操纵变量是气体在一、三通道间的分配比。当其他操纵前提不变时,根据实验结果,此时SMD与 的关系为实验结果及计算结果见图5,图液体实际质量流量为4OO kg/h,(b)图液体实际质量流量为1000 kg/h。给出了粘度为0.006 Pa·s和0.115 实验结果表明,对统一种混合液,即粘度一定时,当气体流量及其在一、三通道间的分配不变时,仅改变液体流量,在实验范围内,此时SMD随液体流量的约0.37次方单调增加。图4为混合液粘度0.3 Pa·s, 150 m /h,0.15时的实验结果与模拟结果的比较,二通道液体质量流量增大,雾化粒径随之增大。图4 液体流量对SMD的影响。 2.2 液体流量对SMD的影响 实验结果表明,当液体流量、气体流量及其在一、三通道间的分配不变时,在实验范围内,SMD随液体粘度的约0.088次方单调增加。图3为混合液实际质量流量为1000 kg/h,VA=150 Ill /h,Od=0.15时的实验结果与模拟结果的比较。雾化介质粘度增大,雾化粒径随之增大。在粘度值较小时,雾化介质粘度的变化对雾化粒径影响较明显。 2.1 液体粘度对SMD的影响 2 结果与讨论 对三通道气流式喷嘴而言,在喷嘴结构一定的情况下,影响其雾化机能的因素主要有雾化介质物性、气速、液气质量比、气体在一、三通道之间的分配比例、操纵负荷等。针对这些因素,设计实验前提如 1.3 实验前提 实验用液体是不同浓度的甘油一水混合液,其粘度采用上海天平仪器厂NDJ一1型旋转式粘度计丈量,它可以丈量液体的粘性阻力和绝对粘度,测定范围为0.1-1000130 mPa·8,误差为±5% 。雾化粒径丈量采用英国Malvern公司3600型衍射式激光测粒仪,可测粒径范围0.5—1952.4m,重复丈量精度≤8% 。为排除随机脉动的影响,实验中每个实验点重复丈量10次,最后取其算术均匀值。 1.2 测试方法 同轴三通道喷嘴是工程实践中常见的一种气流式喷嘴,本实验用喷嘴采用有机玻璃加工而成,结构示意见图1,一、三通道的气流对二通道内的液膜产生剪切形成预膜式混合。图1 三通道喷嘴结构雾化实验流程如图2所示,来自罗茨鼓风机的空气经流量计计量后进入喷嘴一通道和三通道,自齿轮泵的液体经流量计计量后进入二通道,该液体在内外侧气流的高速剪切作用下实现雾化。 |