淺談爆燃沖擊波對熱能去毛刺的影響
在機械加工過程中,工件的表面往往會產(chǎn)生許多不同形狀以及厚度的毛刺,毛刺很小但危害很大,有時甚至?xí)?dǎo)致安全事故。所以,安全有效的去除毛刺已成為工件加工過程中的一道關(guān)鍵工序。而熱能去毛刺法可以有效快速的去除不同材料工件的毛刺,在去毛刺領(lǐng)域具有很高的實際應(yīng)用價值。
雖然熱能去毛刺法的工藝水平日趨成熟,但是系統(tǒng)的研究熱能去毛刺機理以及預(yù)混合可燃性氣體燃燒爆炸后,爆燃沖擊波對工件及毛刺的影響缺乏有效、科學(xué)的數(shù)據(jù)。
本文以氫氧混合氣體作為熱能去毛刺中的預(yù)混合氣體,應(yīng)用CFD流體力學(xué)軟件AutoReaGas以及后處理軟件AutoDyn。通過建立具體的爆炸缸數(shù)學(xué)模型,建立了不同的工件以及毛刺尺寸的數(shù)學(xué)模型,劃分網(wǎng)格,設(shè)置不同的初始條件,采用湍流燃燒模型,基于Navier—Stokes方程進行仿真計算,并對不同參數(shù)下氫氧預(yù)混合可燃性氣體燃燒爆炸產(chǎn)生的結(jié)果進行分析,總結(jié)不同參數(shù)對熱能去毛刺法的適用性并得出如下結(jié)論:
?。?)工件尺寸小范圍變化對預(yù)混合可燃性氣體爆燃沖擊波的影響很小。所以工件面與體積之比越大,單位時間內(nèi)吸收的熱量就越多,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在工件面與體積之比大于20以上的時候,利用熱能去毛刺法會破壞金屬工件表面的金相組織;
(2)毛刺厚度的大小影響著爆燃沖擊波的超壓、溫度以及速度。毛刺越厚,其爆燃沖擊波的超壓、溫度以及速度也就越大。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在毛刺厚度與工件薄壁處的比值大于0.1的時候,利用熱能去毛刺會破壞金屬工件表面的金相組織;
?。?)在利用熱能去毛刺過程中,預(yù)混合可燃性氣體混合比的變化影響其爆燃沖擊波的超壓、溫度、化學(xué)反應(yīng)速率以及速度。其預(yù)混合可燃性氣體的混合比為當(dāng)量比時,爆燃沖擊波的各項參數(shù)均為最大值。同時給出了不同材料工件需要的預(yù)混合可燃性氣體比值的適用范圍;
?。?)在利用熱能去毛刺過程中,預(yù)混合可燃性氣體初始壓力的變化影響其反應(yīng)速率、爆燃沖擊波產(chǎn)生的超壓;并且預(yù)混合可燃性氣體燃燒爆炸后的超壓與初始壓力呈近似的線性關(guān)系;但是,預(yù)混合可燃性氣體燃燒爆炸產(chǎn)生的溫度和沖擊波的速度并不隨著初始壓力的增加而變化;同時給出了不同材料工件需要的初始壓力的適用范圍;
?。?)工件裝填密度的大小直接影響著預(yù)混合氣體燃燒爆炸后的超壓、化學(xué)反應(yīng)速率、溫度和爆燃沖擊波的速度。工件裝填密度越大其預(yù)混合氣體燃燒爆炸后的超壓、化學(xué)反應(yīng)速率、溫度和爆燃沖擊波的速度也就越小。 本論文研究所取得的成果可為今后的工程應(yīng)用以及安全生產(chǎn)提供一定的理論指導(dǎo)。
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