Theoretical analysis of the particle acceleration process in abrasive water jet cutting

Tazibt, Abdel; Parsy, F.; Abriak, N.‐E.

doi:10.1016/0927-0256(95)00075-5

Cited by 46 publications

(28 citation statements)

References 1 publication

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Moreover, the impact velocity is affected by the forces which participate in the particle motion in the fluid [43]. These forces include interfacial drag, virtual mass, mechanical diffusion, friction, and gravitational forces.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Effects of a Nano-Silica Additive on the Rock Erosion Characteristics of a SC-CO2 Jet under Various Operating Conditions

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

Abstract:In order to improve the erosion capacity of a supercritical carbon dioxide (SC-CO 2 ) jet, the influence of a nano-silica additive on the rock erosion characteristics was experimentally investigated. By impinging the SC-CO 2 jets with nano-silica mass fractions of 0 wt % (pure SC-CO 2 jet), 3 wt %, 6 wt %, 9 wt %, 12 wt %, 15 wt %, and 18 wt % on specimens of red sandstone, the erosion volumes under various operating conditions were measured and analyzed. Results show that an appropriate amount of nano-silica additive can greatly enhance the erosion ability of a SC-CO 2 jet. The effect on the erosion ability largely depends on the operating conditions. For instance, when the other conditions are fixed, 6 wt %, 9 wt %, 12 wt %, and 15 wt % were the optimum mass fractions, successively, with the inlet pressure increasing from 30 MPa to 60 MPa. With the increase in ambient pressure, the optimum mass fraction is unchanged under the constant inlet pressure, while it increases under the constant pressure drop. Additionally, the optimum mass fraction decreases when the fluid temperature increases. In addition, the optimal standoff distances are about five times the nozzle diameter of the nano-silica SC-CO 2 jet, and three times for the pure jet. This research provides a new method for effectively enhancing the rock erosion performance of a SC-CO 2 jet.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Furthermore, the direction of the virtual mass force is opposite to the acceleration direction of the particles. The expressions of the forces are as follows [43]:…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Effects of a Nano-Silica Additive on the Rock Erosion Characteristics of a SC-CO2 Jet under Various Operating Conditions

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In AWJM, the abrasive-air mixture occupies more than 90 % of the jet volume [16], which leads to greater divergence of the jet [1]. Moreover, the elimination of air entrainment in the mixing chamber of the HASJM greatly decreased the thickness of the water droplet zone typically found at the periphery of AWJM jets, thereby creating a jet with a sharper edge definition.…”

Section: Slurry Jet Sizementioning

confidence: 99%

High pressure abrasive slurry jet micro-machining using slurry entrainment

Haghbin

Ahmadzadeh

Spelt

et al. 2015

Int J Adv Manuf Technol

View full text Add to dashboard Cite

A novel high-pressure (water pump pressure up to 250 MPa) abrasive slurry micro-machining (HASJM) system was introduced. By feeding a premixed slurry into the mixing chamber of a water jet machine with a micro-nozzle (mixing tube diameter of 254 μm), premature erosion of system components was avoided. An optimum erosion rate of 2.7 mg/g was reached when machining Al6061-T6 with a slurry of 25 μm aluminum oxide particles under conditions (slurry flow rate=200 g/min and water pump pressure=235 MPa) near to those which theoretically maximized momentum transfer between the inlet slurry and the water jet entering the mixing chamber from the orifice. It was found that when the standoff distance increased tenfold, the erosion rate almost doubled in glass, but decreased by 50 % in Al6061-T6, due to differences in the erosion at the jet periphery for the two materials. For aspect ratios greater than 0.9, high-quality symmetric channels with a centerline waviness below 6.9 μm and a centerline roughness below 1.1 μm could be produced using a single pass at a low traverse velocity of 40 mm/min. The use of multiple machining passes at a relatively high traverse speed (~1000 mm/min) was found to produce asymmetric channels when the aspect ratio was greater than 0.9, owing to jet deflection from steps formed on the cutting front. Channels produced by micro-milling Al6061-T6 and glass had a 50 % lower centerline waviness and 16 % lower centerline roughness than those made with the conventional abrasive water jet in which air and abrasive entered the mixing chamber.

show abstract

“…KEYWORDS: abrasive waterjet cutting, abrasive grains, surface geometrical structure W obróbce wysokociśnieniową strugą wodno-ścierną proces dekohezji materiału zależy w głównej mierze od energii hydraulicznej strumienia wody oraz energii kinetycznej cząstek ściernych zawartych w strumieniu [7]. Dostępne wyniki badań wskazują, że najwyższą efektywność przecinania uzyskuje się przy ok. 23% udziału masowego ścierniwa w strudze wodno-ściernej [6]. Zbyt duża liczba ziaren ściernych w strudze powoduje, że rośnie prawdopodobieństwo wzajemnego blokowania się przez poszczególne ziarna, a wraz ze spadkiem prędkości zmniejszy się ich zdolność erozyjna [3].…”

unclassified

Reuse of abrasive particles in abrasive waterjet cutting

Krajcarz

Spadło

2017

Mechanik

View full text Add to dashboard Cite

Przedstawiono możliwość ponownego wykorzystania materiału ściernego typu garnet w obróbce wysokociśnieniową strugą wodno-ścierną. Badania frakcyjne garnetu # 80 po procesie cięcia pozwoliły na przygotowanie ze zużytych ziaren ściernych odpowiednika ścierniwa o ziarnistości # 120. W celu określenia zdolności skrawanych ziaren z odzyskanego ścierniwa przeprowadzono próbę cięcia stopu aluminium z wykorzystaniem nieużywanego ścierniwa garnet # 120 oraz specjalnie przygotowanego # 120. Badania przeciętej powierzchni materiału obrabianego obejmowały ocenę parametrów struktury geometrycznej. SŁOWA KLUCZOWE: cięcie strugą wodno-ścierną, ziarna ścier-ne, struktura geometryczna powierzchni Presented is the possibility of reuse abrasive grains in abrasive waterjet cutting. The disintegration particles of garnet # 80 used to create a new abrasive garnet, corresponding to the fresh garnet # 120. In order to determine the ability of cutting recycling abrasive grains was carried out the aluminium alloy cutiing by using fresh and recycling garnet # 120. The experimental investigations of cutting surface quality focused on evaluation of surface geometrical structure. KEYWORDS: abrasive waterjet cutting, abrasive grains, surface geometrical structure W obróbce wysokociśnieniową strugą wodno-ścierną proces dekohezji materiału zależy w głównej mierze od energii hydraulicznej strumienia wody oraz energii kinetycznej cząstek ściernych zawartych w strumieniu [7]. Dostępne wyniki badań wskazują, że najwyższą efektywność przecinania uzyskuje się przy ok. 23% udziału masowego ścierniwa w strudze wodno-ściernej [6]. Zbyt duża liczba ziaren ściernych w strudze powoduje, że rośnie prawdopodobieństwo wzajemnego blokowania się przez poszczególne ziarna, a wraz ze spadkiem prędkości zmniejszy się ich zdolność erozyjna [3].Jako intensyfikator procesu erozyjnego najczęściej wykorzystuje się granat almandynowy. Chociaż jest to bardzo twarde ścierniwo, to ziarna ścierne ulegają intensywnemu rozkruszaniu już podczas formowania się strugi oraz w trakcie operacji przecinania [4]. Część ziaren ściernych zachowuje jednak swoje parametry geometryczne. Pozwala to na ich ponowne wykorzystanie w procesie cięcia [2]. Nawet niewielki dodatek ścierniwa pochodzący z recyklingu może w znacznym stopniu wpłynąć na zmniejszenie kosztów cięcia. Dlatego zagadnienie odzysku ścierniwa w połączeniu z możliwością jego powtórnego wykorzystania ma istotne znaczenie w obliczu coraz szerszego wykorzystania technologii waterjet. Metodyka badańCelem badań było określenie zdolności skrawalnych specjalnie przygotowanego ścierniwa z recyklingu o ziarnistości # 120 i porównanie jego zdolności obróbczych do nieużywanego ścierniwa garnet # 120 [5]. Analiza obejmowała ocenę topografii powierzchni oraz parametrów struktury geometrycznej [1] przeciętych powierzchni stopu aluminium EN AW-2017A z wykorzystaniem porównywa-nych dodatków ściernych. Grubość przecinanego materiału wynosiła 10 mm.■ Parametry procesu cięcia. W tablicy I zestawiono parametry procesu cięcia przyjęte na potrzeby ...

show abstract

Theoretical analysis of the particle acceleration process in abrasive water jet cutting

Cited by 46 publications

References 1 publication

Effects of a Nano-Silica Additive on the Rock Erosion Characteristics of a SC-CO2 Jet under Various Operating Conditions

Effects of a Nano-Silica Additive on the Rock Erosion Characteristics of a SC-CO2 Jet under Various Operating Conditions

High pressure abrasive slurry jet micro-machining using slurry entrainment

Reuse of abrasive particles in abrasive waterjet cutting

Contact Info

Product

Resources

About