水力射孔喷嘴切削能力试验装置设计及喷嘴切削能力的理论分析-调研报告

第1页共2页调研报告调研地点：国家图书馆调研时间：两周学校图书馆，网络资源水力深穿透射孔工具（也称JetDrill）是以高压水射流理论为基础，采用先进的液压技术，以超高压水为动力，利用冲头对套管开窗，以及高压水通过金属挠性高压软管对地层不断射流水平切割成孔，使金属挠性高压软管不断深入，孔眼也不断加深的一种高新技术。水力切割射孔周围地层无压实带，井筒周围保持原始地层渗透率；以较柔和的方式实现油层深穿透，无纵向裂缝，不会破坏隔层；孔眼受力均匀，不易闭合，有效期长。水力深穿透射孔工具采用高压水射流射孔，其首当其冲的就是喷嘴。因为高压细水射流是由喷嘴产生的，它是将高压水泵的压力能转变成速度能的唯一工具。高压泵和喷嘴在射孔工具上的工作就如大炮和炮弹的工作一样。大炮按一定的初始角度和初始速度将炮弹发射出去即完成任务，而以什么样的打击力稳、准、狠地击中目标则主要靠炮弹。高压水泵主要是产生一定压力和流量的高压水，将额定压力和流量的高压水供给高压输出管路即完成任务，而对被清洗结垢物和堵塞物的剥落方式、打击效率和清洗效果等，则主要靠喷射枪具，首先是喷嘴或喷头。历届国际高压水射流技术研讨会，研讨与报告的技术核心内容也是喷嘴，因为它代表着国际水射流技术发展的现状和水平，也代表着高压水清洗机产品的先进性。高压水射流加工技术1加工系统及工艺参数高压水射流加工技术是80年代进入实用化阶段的一种高性能切削加工技术,利用这种技术可进行去毛刺、清砂、表面抛光、穿孔、切割和研磨等加工,其中尤以切割加工应用最为广泛。高压水射流加工系统主要由增压部分、切削部分、控制部分及过滤部分组成。其中增压部分最为关键,是整个系统的心脏。切削部分最主要的零件是喷嘴。为了满足精密切削的要求,喷嘴应具有优良的射流特性和较长的使用寿命,用于制造喷嘴的材料除应具有优良的耐磨性及耐腐蚀性外,还应能承受很高的压力。目前多用硬质合金、蓝宝石、红宝石和金钢石。蓝宝石喷嘴工作寿命为150h左右,而金刚石喷嘴寿命可高达1500h,但后者加工困难,成本高。控制系统由液压、气压和机械三部分组成。液压部分用来推动增压器活塞以调节高压水流量,气压用来控制喷嘴开关,机械部分用来调节各运动机构,以适应加工工件的形状和厚度要求。若水中含有尘埃,矿物质沉淀物,或者水质过硬会把喷嘴划出沟槽,影响高压水喷射的密集性,致使高压水射流提前扩散,降低加工效果。所以水的过滤一般由二组三级组成。所谓二组是指有完全相同的二组过滤器以提高设备使用的可靠性,即当第一组过滤器发生堵塞或故障时,第二组可及时取代第一组工作。所谓三级是指每组过滤器均由三种规格(10m，1m，0.45m)的金属网眼进行三次过滤。影响切削性能的工艺参数较多,包括水压力、喷嘴结构及参数、喷嘴与工件距离、工件进给速度、工件材料及厚度等。2加工原理及特点第2页共2页高压水射流加工是将低压水经过增压器增压至几百兆帕后,以极高的速度(约为音速的三倍)经喷嘴喷出形成高能量射流束,被加工材料在射流束的冲击下,实现切削等加工，与普通切削相比它具有以下特点:(1)由于使用水作为工作介质,其价格便宜,易于处理,且处理后的水可重复使用,无毒不污染环境;(2)加工中的“切屑”混入水中排出,无灰尘,工作场地清洁;(3)由于加工时产生的热量几乎全部被水带走,故加工质量好,工件不变形;(4)被切断面无压力,切缝窄,可达0.075mm,切削面光滑美观,切口公差上偏差可达0.03mm;(5)可将动力部件及泵等设备远离工件场地,工作地点噪音低;(6)易于进行计算机的控制,可方便地加工出三维空间的任意形状;(7)切割能力强、效率高。可切割金属及非金属材料。在射流中加入磨料后可加工钛合金、玻璃、石头、水泥等高硬度、高脆性的难切割材料,从而大大拓宽了切割能力和应用范围。例如可切割180mm厚的中碳钢板、250mm厚的钛合金板。3高压水射流加工技术的应用随着高压水射流加工技术的发展,其应用也越来越广泛,目前已应用于国防、航天、汽车制造、建筑、造船、玻璃制造、造纸、橡胶、医疗等行业。在机械制造行业尤以金属或非金属板材下料切割最为典型。我国已研制出了高压水射流加工设备,并已用于实际生产。在机车车辆制造业中,车体加工制造占有重要的地位。如果引入高压水射流加工技术,不仅可显著提高产品质量,而且由于该加工技术极易实现计算机控制,因此,可大大缩短生产周期、降低生产成本,从而适应机车车辆高性能多品种的发展趋势,增加产品的竞争力。参考文献1高常识.高压水射流切削技术.哈尔滨科技大学学报，1995,(6)：10－142邢西哲.利用高压水射流进行孔加工的方法.河海大学常州分校学报，2000,(4)：63－663薛胜雄.高压水射流技术与应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，19984胡寿根.脉冲高压水射流工作原理及研究现状[J].上海理工大学学报,19975马泽民.水喷磨料切割系统的设计与应用[J].国外金属加工,1991.(3):11-166李克明.高能复合射孔技术及应用[J].石油勘探与开发,2002,29(5):9192,987张毅等.高压水射流射孔增产机理研究[J].石油大学学报.2004,28(2):38-41