雙級復(fù)合式霧化器結(jié)構(gòu)與工藝優(yōu)化.pdf

1、噴射成形是近年來發(fā)展十分迅速的一種新型快速凝固技術(shù),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于研制和開發(fā)各種具有快速凝固組織特征的高性能金屬材料和新型材料。霧化器是噴射成形霧化系統(tǒng)中的重要部件,它能使霧化介質(zhì)(氣體等)獲得高能量、高速度并將霧化介質(zhì)的能量集中傳遞給熔融金屬,對于霧化過程的穩(wěn)定性和霧化效率起著關(guān)鍵作用。霧化氣壓是霧化工藝中最為直接有效地控制手段,它將直接影響霧化效果并最終影響噴射成形坯錠的最終性能。
　　為了改善雙級霧化器的霧化效果、提高霧化過

2、程穩(wěn)定性,本文自行設(shè)計了一種雙級復(fù)合式霧化器,由初級霧化器和下級霧化器兩個氣體霧化器系統(tǒng)組成。該霧化器采用以開放式霧化為主的霧化方式,初級霧化器為輔助霧化器,選用限制式霧化器;下級霧化器是主要的霧化單元,采用自由落體式霧化器。
　　本文首先采用Fluent軟件進行數(shù)值模擬,探討霧化器結(jié)構(gòu)參數(shù)和霧化工藝參數(shù)對流場的影響規(guī)律,確定霧化器的最佳結(jié)構(gòu)和可用工藝參數(shù)。然后通過氣體動力學(xué)實驗和水霧化實驗對模擬結(jié)果進行實驗驗證和再調(diào)整。

3、　　通過比較分析不同霧化器結(jié)構(gòu)下的氣體流場特征,最終確定出雙級復(fù)合式霧化器的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù),其中上霧化器錐角為10度,縫隙寬度為0.3mm;下霧化器的內(nèi)孔直徑為40mm,錐角為40度,縫隙寬度為0.5mm;上下霧化器之間的裝配間距為40mm。
　　對具有最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙級復(fù)合式霧化器在不同上下氣壓配合時的氣體流場進行數(shù)值模擬,確定出不同下層霧化壓力下,為了抑制回流產(chǎn)生所需要的最小上壓。通過比較發(fā)現(xiàn),當上級氣體壓力為4atm,下級氣體

4、壓力為20atm時,流場穩(wěn)定順暢。
　　根據(jù)模擬結(jié)果設(shè)計與制雙級復(fù)合式霧化器作,通過氣體動力學(xué)實驗確定了該雙級復(fù)合式霧化器的導(dǎo)液管伸出長度為5mm,測量了霧化錐內(nèi)的速度分布情況。并且通過水霧化實驗驗證了上下霧化器在不同壓力配合下的流場特征,包括上級霧化器的導(dǎo)流效果和下級霧化器的霧化效果。實驗結(jié)果表明,該雙級復(fù)合式霧化器工作性能良好,并且它在不同壓力配合下的流場特征與模擬結(jié)果基本一致。說明該結(jié)構(gòu)雙級復(fù)合式霧化器可以應(yīng)用于噴射成形生產(chǎn)