作者：Ankush Sharma, D. I. Lalwani
1. 引言 磨料水射流加工（AWJM）該工藝是一種用于金屬和非金屬材料加工的新型材料去除技術(shù)。AWJM在這個(gè)過(guò)程中，材料去除可以通過(guò)腐蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)；腐蝕研究可分為兩個(gè)階段：量、顆粒噴射方向和速度；二是材料去除率的計(jì)算，即腐蝕率。在不銹鋼、合金鋼、鈦合金、鋁、陶瓷復(fù)合材料、花崗巖、橡膠瓷復(fù)合材料、花崗巖、橡膠和木材的切割能力。本文使用AWJM工藝對(duì)AISI H研究了13種模具鋼的加工性能，分析了工件材料、工具規(guī)格、加工參數(shù)、表面粗糙度測(cè)量、表面形態(tài)等。. 實(shí)驗(yàn)2.1 工件材料 實(shí)驗(yàn)采用長(zhǎng)40mm，寬20mm，厚度12mm（如圖一所示）的AISI H13模具鋼；AISI H13模具鋼具有高硬化性、高強(qiáng)度和良好的韌性。用作鍛造模具、擠壓鋼模具、鑄造模具材料和熱加工剪刀。將材料加熱至950 ℃然后自然冷卻20分鐘。熱處理后的硬度為47.0±1.0 HRC。表一為AISI H13模具鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能。
2.2 磨料水射流機(jī)器 用CNC磨料水射流器對(duì)AISI H切割模具鋼13臺(tái)，機(jī)器配備3000臺(tái)MPa壓力泵最大流量為3.1 lpm；重力自流進(jìn)料箱、空氣控制閥、1400mm×1400mm工作臺(tái)。噴嘴裝置由藍(lán)寶石材料制成，孔徑0.25mm；聚焦管由碳材料制成，內(nèi)徑0.76mm，聚焦管長(zhǎng)度為70mm。2.3 加工參數(shù) 表二為AISI H13模具鋼切割加工參數(shù)。
實(shí)驗(yàn)中其他加工參數(shù)為常量，保持不變。沖擊角90°，孔徑0.25mm，噴嘴直徑0.76mm，磨料粒度80目.4 表面粗糙度測(cè)量 用尖筆表面粗糙度儀（型號(hào)：Mitutoyo SJ-210）進(jìn)行表面平均粗糙度測(cè)量。試樣長(zhǎng)度0.8mm，測(cè)量長(zhǎng)度4mm，評(píng)估長(zhǎng)度3.2mm。2.反應(yīng)曲面分類(lèi)研究法（RSM） 實(shí)驗(yàn)通過(guò)RSM建模和分析多個(gè)輸入?yún)?shù)是如何影響輸出參數(shù)的，并最大化或最小化輸出參數(shù)。3.結(jié)果和討論 實(shí)驗(yàn)通過(guò)反應(yīng)曲面公式來(lái)研究磨料水射流工藝中加工參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響；利用Design Expert 8.0.7.表面粗糙度模型由軟件獲得。表面粗糙度設(shè)計(jì)矩陣為表面粗糙度。
表四為表面粗糙度的ANOVA從表中可以看出壓力（A），橫向速度（B），SOD（C）與壓力交互，以及SOD（AC），橫向速度和SOD（BC）等待模型更明顯；而不明顯的模型則采用反向消除法去除。表4還給出了影響程度和曲度的百分比。曲度不明顯，這意味著該模型是線(xiàn)性的。與純誤差相比，適度缺失并不太明顯，這表明該模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相匹配。水平速度（B）76%的百分比影響.81 %對(duì)表面粗糙度影響最大。
SS綜合平方；dof為自由度；Rem為備注欄；S為顯著；NS為不顯著?！ D二為表面粗糙度的主效應(yīng)圖，用來(lái)監(jiān)測(cè)參量效應(yīng)對(duì)反應(yīng)值的影響。從圖中可以看出壓力大、橫向速度低、SOD表面粗糙度最小。（a）是水壓對(duì)表面粗糙度的影響：當(dāng)水壓較低時(shí)，表面粗糙度值最大；隨著水壓的增加，表面粗糙度值降低。這是由于水壓的增加，脆性磨料的破碎變小，從而降低了表面粗糙度。隨著水壓增大，磨料動(dòng)能也增大，從而加工出更加光滑的表面?！ D二（b）為橫向速度和表面粗糙度之間的關(guān)系。圖中可以看出橫向速度對(duì)表面粗糙度的影響十分明顯?！ 榻档图庸こ杀?，用戶(hù)通常會(huì)設(shè)置最大的橫向速度，但這也會(huì)引起較大的表面粗糙度，這是由于橫向速度增大時(shí)，單位面積上的有效磨料就更少，有效切削刃也就更少，從而導(dǎo)致較大的表面粗糙度?！ D二（c）為 SOD圖中可以看到表面粗糙度的主效應(yīng)圖SOD對(duì)表面粗糙度影響不大；表面粗糙度隨之而來(lái)；SOD增加和減少。圖3是壓力、橫向速度和SOD對(duì)表面粗糙度的共同影響。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立表面粗糙度的反應(yīng)曲面公式（模型）：
圖四、五為反應(yīng)曲面圖，橫向速度為常量20mm/min、壓力為常量216MPa時(shí)，選擇不同參數(shù)結(jié)合以求得表面粗糙度。 根據(jù)圖四、五，建立了壓力-橫向速度在SOD為2mm表面粗糙度等值線(xiàn)圖。
4. 結(jié)論 中心復(fù)合設(shè)計(jì)中的序貫法節(jié)省了實(shí)驗(yàn)次數(shù)?！ 【€(xiàn)性模型適合表面粗糙度，不需要額外的實(shí)驗(yàn)再去驗(yàn)證非線(xiàn)性模型。 水壓和SOD設(shè)置較高的實(shí)驗(yàn)臨界值(240MPa，6mm）水平速度設(shè)置為較低的實(shí)驗(yàn)臨界值(10mm/min）時(shí)，獲得良好的表面拋光效果?！ ∽兞糠治觯ˋNOVA）顯示，在對(duì)表面粗糙度模型的影響中，橫向速度影響占據(jù)76.81 %，其次是壓力，SOD、壓力和SOD交互影響、橫向速度和SOD互動(dòng)影響(編譯:中國(guó)超硬材料網(wǎng))
