基本信息
- 项目名称：
- 便携式磨料射流切割装置
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 便携式磨料射流切割装置是我们团队研发的一种操作简便、移动方便的冷切割装置。主要由汽油机驱动的泵、磨料射流发生装置、喷头及工作机构等部分组成。它的主要特点是体积小、重量轻、移动方便，特别适合在井下、野外等不固定场所进行切割、除锈等作业。
- 详细介绍：
- 本作品主要由汽油机驱动的泵、磨料射流发生装置、喷头及工作机构等部分组成。 其工作原理是由高压泵泵出的高压水经过高压胶管到达磨料罐底部的混合腔，经过节流调控、局部流态化等一系列技术手段是磨料罐内的磨料按所需的比例均匀的与水混合，并再次通过高压胶管输送至喷嘴喷出，从而形成磨料射流。 本作品采用了前混合磨料射流技术。为了在场所不固定且不需要连续作业的场合使用，我们将原有的固定式设备进行了改进，减小了磨料罐的体积，采用手工装加磨料。同时，将原有的电驱动高压水泵改为汽油机驱动的高压水泵，形成了适应野外作业的便携式磨料射流切割装置。改进后的切割装置具有重量轻（仅80Kg）、操作灵活等特点，两人即可搬运至工作场所，所以特别适合在井下、野外等场所进行切割、除锈等作业。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、设计的目的和基本思路： 由于原有的设备体积大、重量大、不便于野外作业。我们研制出一种操作方便、体积小、便于移动的切割装置。 2、创新点： 1）功能上创新在于利用前混合磨料射流技术，实现对各物料的切割，整套装置可以方便地移动。 2）结构上创新在于本装置结构紧凑，携带方便，便于非固定场合使用。 3、技术关键：采用了局部流态化的工作原理，使磨料在高压状态下均匀供给。 4、技术指标： 1）高压水泵 系统最高压力： 27.5 MPa 最大工作流量： 12 L/min 功率： 6.6 KW 2)磨料射流发生装置 磨料罐容积： 16 L 工作压力： ≤ 40 MPa 可装磨料量： 30 kg 磨料最大粒径： 0.2 mm 磨料重量浓度： 20 ～ 30% 作业半径： 20 m 喷嘴直径： 0.8 mm 装置重量： 80 kg
科学性、先进性
- 目前，磨料射流技术按照磨料的供给方式不同分为两种。一种是后混合磨料射流，一种是前混合磨料射流。前者所需的工作压力较高，切割作业时需要300MPa以上，后者切割作业时需要的工作压力约为40MPa。本作品采用了前混合磨料射流技术，为了在场所不固定且不需要连续作业的场合使用，我们将原有的固定式设备进行了改进，减小了磨料罐的体积，并采用手工装加磨料，形成了便携式的磨料射流切割装置。改进后的切割装置重量仅80Kg，两人即可搬运至工作场所，所以特别适合在井下、野外等场所进行作业。 参考文献 1.张东速等，前混合磨料射流切割试验装置的研制，江苏煤炭，1999年第2期 2.张东速等，前混合磨料射流除锈成套设备的研究，矿山机械，1990年第10期 3.张东速等，磨料射流钢管内壁除锈的试验研究，矿山机械，2002年第10期 4.宫平等，超高压力磨料水射流切割机的应用研究，邹积洋高科技纤维与应用，2002年月12 第二十七卷 第六期
获奖情况及鉴定结果
- 2009年4月16日在校第三届“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛中荣获“特等奖”。 2009年6月7日在第三届“挑战杯”合锻集团安徽省大学生课外学术作品竞赛中荣获“一等奖”。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 面 议
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示；图片；录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.技术特点和优势： 该作品的技术与机械加工、火焰切割以及等离子和激光切创技术对比，有以下独特的优点： (1)它是一种高能量射流束加工技术，也是唯一的冷切割加工技术。(2)切割中不产生火花，安全性高，可在油、气危险作业区内安全切割加工。(3)作业时粉尘少 ,对环境无污染。(4)加工时反作用力小。 2.适用范围： (1)适用于化工厂、煤矿井下等易燃易爆场合。(2)适用于对玻璃等脆性材料的加工。(3)用作切割机，切缝整齐光滑；用作除锈机，能使表面呈现出均匀的金属光泽。 3.推广前景：利用此作品可以切割用其他切割方法无法加工的材料。作为一种新兴技术，在机械、军工业、以及航空航天业等领域中将具有广阔的应用前景。 4.市场分析和经济效益预测：本作品具有工作压力低、比能耗低、设备易损件少、使用成本低等特点，且排除了对周围环境燃火、引爆的可能性，适用于化工厂、煤矿井下等易燃易爆场合，因此具有较好的推广价值。
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外对于磨料水射流的研究现状如下： 1.前混合磨料射流是某校机械系高压水射流研究所的专利技术（专利号：88109149.9）。经不断努力，目前已基本上解决了磨料的收集、筛分及灌装等配套技术问题，使该项技术具备了实用性。 2.美国学者以颗粒冲蚀塑性材料的理论，分析了磨料水射流切割塑性材料的颗粒微观过程;日本学者通过单个粒子与射流碰撞的理论模型，对磨粒在磨料水射流中的分布和加速机制进行了研究;国内学者用准静态线弹性理论，分析了磨料水射流切割脆性材料的切割机制，并且通过低水压对磨料水射流切割材料的显微分析，定性探讨了磨料水射流切割塑、脆性材料的切割机制。 随着水射流技术的发展，国内外己经有许多生产厂家利用磨料水射流技术生产了自己的产品，例如：奥拓福公司、美国福禄公司、上海金剑水射流设备公司、南京大地水刀股份有限公司、湖南湘潭的高新陶瓷机械厂、 广州华臻机械设备有限公司等，但这些水射流设备公司大多采用是后混合式技术，所需要的工作压力较大（大于300MPa），需要增压器，在切割或清洗的过程中对水质要求也比较高，要经过多次过滤，并且在变压力的作用下零件容易造成疲劳破坏，易损件较多，密封条件要求高。此外，需要液压泵站提供动力源，所以体积大，重量大，不便于搬运和移动，不利于在在井下、野外等场所进行作业。我们设计的这种便携式磨料射流装置采用了前混合式磨料射流技术，切割时所需的工作压力较低，因此密封容易解决，可采用普通的高压橡胶软管输送高压水射流，易损的密封件也容易购买，降低了生产和维护成本。此外，对磨料的要求不高，可以使用湿式磨料。该装置的体积小，重量小，易损件少，便于搬运和移动，所以特别适合在井下、野外等场所进行作业。因此，这套切割装置有利于推广应用并可以得到长足的发展。
