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淺談爆燃沖擊波對熱能去毛刺的影響
在機械加工過(guò)程中，工件的表面往往會(huì )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(shí)甚至會(huì )導致安全事故。所以，安全有效的去除毛刺已成為工件加工過(guò)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(shí)際應用價(jià)值。
雖然熱能去毛刺法的工藝水平日趨成熟，但是系統的研究熱能去毛刺機理以及預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)的數據。
本文以氫氧混合氣體作為熱能去毛刺中的預混合氣體，應用CFD流體力學(xué)軟件AutoReaGas以及后處理軟件AutoDyn。通過(guò)建立具體的爆炸缸數學(xué)模型，建立了不同的工件以及毛刺尺寸的數學(xué)模型，劃分網(wǎng)格，設置不同的初始條件，采用湍流燃燒模型，基于Navier—Stokes方程進(jìn)行仿真計算，并對不同參數下氫氧預混合可燃性氣體燃燒爆炸產(chǎn)生的結果進(jìn)行分析，總結不同參數對熱能去毛刺法的適用性并得出如下結論：
?。?）工件尺寸小范圍變化對預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(shí)間內吸收的熱量就越多，經(jīng)研究發(fā)現，在工件面與體積之比大于20以上的時(shí)候，利用熱能去毛刺法會(huì )破壞金屬工件表面的金相組織；
?。?）毛刺厚度的大小影響著(zhù)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，在毛刺厚度與工件薄壁處的比值大于0.1的時(shí)候，利用熱能去毛刺會(huì )破壞金屬工件表面的金相組織；
?。?）在利用熱能去毛刺過(guò)程中，預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)反應速率以及速度。其預混合可燃性氣體的混合比為當量比時(shí)，爆燃沖擊波的各項參數均為最大值。同時(shí)給出了不同材料工件需要的預混合可燃性氣體比值的適用范圍；
?。?）在利用熱能去毛刺過(guò)程中，預混合可燃性氣體初始壓力的變化影響其反應速率、爆燃沖擊波產(chǎn)生的超壓；并且預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(xiàn)性關(guān)系；但是，預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(zhù)初始壓力的增加而變化；同時(shí)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(zhù)預混合氣體燃燒爆炸后的超壓、化學(xué)反應速率、溫度和爆燃沖擊波的速度。工件裝填密度越大其預混合氣體燃燒爆炸后的超壓、化學(xué)反應速率、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用以及安全生產(chǎn)提供一定的理論指導。
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