[发明专利]一种水力喷射与铁砂喷射的混合实验系统及方法

摘要

本发明涉及一种水力喷射与铁砂喷射的混合实验系统及方法。其技术方案是：包括高压供液系统、铁砂喷射生成系统、铁砂喷射控制系统、铁砂回收系统和支架系统，水箱中的液体水经过净化系统处理后被高压泵增压，并通过压力调节阀和高压管输送至铁砂喷射生成系统；所述铁砂喷射生成系统包括铁砂罐、液压马达、铁砂喷射器、混料罐、节流阀和铁砂出料阀，铁砂与高压水在混料罐内形成高压铁砂两相流，进入铁砂喷射器，铁砂喷射器下侧的喷头对准工件进行喷射。有益效果是：本发明采用高压水射流与铁砂配合的方法，其中，高压水携带铁砂同时对工件表面进行喷射，其携带的巨大冲击压应力在工件表层产生足够的塑性变形，可使工件的应力的疲劳强度提高90%。

主权项

1.一种水力喷射与铁砂喷射的混合实验系统，其特征是：包括高压供液系统、铁砂喷射生成系统、铁砂喷射控制系统、铁砂回收系统和支架系统，所述高压供液系统包括水箱（1）、净化系统（2）、高压泵（3）、压力调节阀（4）和高压管（8），水箱（1）中的液体水经过净化系统（2）处理后被高压泵（3）增压，并通过压力调节阀（4）和高压管（8）输送至铁砂喷射生成系统；所述铁砂喷射生成系统包括铁砂罐（5）、液压马达（6）、铁砂喷射器（7）、混料罐（17）、节流阀（19）和铁砂出料阀（23），高压水经过节流阀（19）进入铁砂罐（5），调节压力调节阀（4），当压力到达实验设定值时，打开铁砂出料阀（23），铁砂与高压水在混料罐（17）内形成高压铁砂两相流，进入铁砂喷射器（7）；所述铁砂喷射控制系统包括液压控制器（9）、控制柜（10）、液压油管（24），控制柜（10）通过液压油管（24）连接液压控制器（9），通过液压控制器（9）带动液压马达（6）动作；铁砂回收系统采用磁回收机（11），通过磁回收机（11）连接到实验箱（16），实验箱内通过夹持器（14）固定工件（15），铁砂喷射器（7）下侧的喷头（13）对准工件（15）进行喷射；支架系统包括上支撑板（12）、支撑杆（18）和底座（20）；所述实验箱（16）的内壁设有降噪层，降噪层采用耐高温玻璃纤维布、橡胶层与不锈钢钢网组成，制作时，不锈钢钢网放入金属脱脂剂中脱脂60-90分钟，并进一步在温度为80度的环境中快速干燥20分钟，然后，将耐高温玻璃纤维布、橡胶层与不锈钢钢网缝制在一起，形成降噪层；并在顶部设有活动上盖（29），将活动上盖（29）翻折形成上部开口较小的结构，可以进一步降低喷射噪音；所述喷头（13）的外形为锥形结构，内腔设有四段结构，由上到下依次是：第一筒形腔体（13.1）、第二锥形腔体（13.2）、第三筒形腔体（13.3）、第四锥形腔体（13.4），其中，第一筒形腔体（13.1）的内径大于第三筒形腔体（13.3）的内径，第二锥形腔体（13.2）的内径大于第四锥形腔体（13.4）的内径；所述喷头（13）采用高硬度耐磨材料制成的喷头，其高硬度耐磨材料的制作配方如下：氧化铝粉80-100份、氧化钇粉3-8份、碳酸氢钙1-2份、滑石粉1-3份、氧化锆1-3份、油酸0.01-0.03份、石蜡0.04-0.05份；该高硬度耐磨材料的制作工艺如下，按重量份：1）将氧化铝粉80-100份、氧化钇粉3-8份、碳酸氢钙1-2份、滑石粉1-3份、氧化锆1-3份磨至粒度为1µm，出磨，喷雾造粒，制超细粉体；3）a.将100重量份的超细粉体放入成球机，加入石蜡0.04-0.05份，搅拌混合均匀，过筛，制得粒径为粒度1--10µm粉料；b将（a）粉料倒入制浆灌，开动加热及搅拌，观察搅拌混合均匀，抽真空度0.1---0.01atm，温度达到80℃时，出浆，装入喷头模具中；4）排胶：在梭式窑中通过加热吸附剂去除坯件所含粘合剂，排胶温度1000--1100°C；5）烧成工序，按照下列烧成曲线进行：窑炉内50℃/h的速度从常温升至300℃，然后以80℃/h升温至1200℃，保温1小时；然后以90℃/h升温至1750℃，保温2小时后，自然降温至300℃，出窑制成高强度耐磨的喷头内腔；所述铁砂喷射器（7）包括上接头（7.1）、芯轴（7.2）、压盖（7.3）、上密封圈（7.4）、上盘根（7.5）、弹簧（7.6）、快速接头（7.7）、套筒主体（7.8）、注油孔（7.9）、挡圈（7.10）、下密封圈（7.11），所述的芯轴（7.2）安装在套筒主体（7.8）内腔，且套筒主体（7.8）的底部通过快速接头（7.7）连接喷头（13），芯轴（7.2）的顶部设有上接头（7.1），在芯轴（7.2）与套筒主体（7.8）之间设有压盖（7.3）、上密封圈（7.4）、上盘根（7.5）、弹簧（7.6）、挡圈（7.10）、下密封圈（7.11），压盖（7.3）的下部设有上密封圈（7.4），上密封圈（7.4）的下侧设有上盘根（7.5），上盘根（7.5）下侧设有弹簧（7.6），弹簧（7.6）处的外壁上设有注油孔（7.9），注油孔（7.9）外侧设有螺帽固定；所述夹持器（14）的下侧为夹持器座（26），夹持器座（26）与夹持器（14）通过四个丝杠（27）连接，实现升降的微调；实验箱的侧壁的螺纹孔处还设有密封装置，避免连接杆穿过侧壁造成漏液；所述夹持器座（26）的一侧设有连接杆（26.2），连接杆（26.2）的外端设有操作把手（26.3），实现左右水平方向的微调，所述夹持器座（26）的两侧设有斜角铲（26.1），斜角铲的底部与实验箱的底部表面平行接触，这样，可以对沉积的铁砂层进行刮除；所述夹持器（14）上设有两条挤压条（14.2），所述挤压条（14.2）的一端与夹持器（14）活动连接，另一端通过卡扣（14.4）固定，且所述挤压条（14.2）将工件（15）的两侧固定在夹持器（14）上表面；所述实验箱（16）通过管线和循环泵（25）连接到水箱（1），实现水的循环利用；所述压力调节阀（4）的一侧通过回流管（21）连通水箱（1）；所述节流阀（19）的上侧通过分流阀（22）连接到铁砂罐（5）。