超高压水射流增压器内高压缸体应力应变仿真

王堃，宋丹路，宋岳干

(西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010)

磨料超高压水射流切割具有高能、冷态、点割的特点，加上数控以及环保的优势，国际上普遍认为，它将成为21世纪优先发展的切割技术。作为一种新兴的切割工艺，其应用已经涉及切割、抛光、去毛刺、拨层、裁剪、钻孔领域［1］。目前超高压水射流系统主要采用2种形式的超高压发生器:第一种是直接驱动的超高压柱塞泵，第二种是目前国外采用较多的增压器。超高压发生器是超高压水射流切割机的核心，除结构设计和运行可靠性之外，由于其中低压部分可采用现有的液压技术解决，因此问题的关键集中在高压部件的疲劳寿命以及动态密封件的使用寿命上。

高压部件的可靠性与尺寸大小取决于所选用的材料。由于在系统运行中高压缸体承受较高的压力，并伴有交变载荷和冲击载荷，所以材料必须满足机械强度高、塑性和韧性好、可锻性和淬透性好等基本要求。用于高压系统零件的材料，其抗拉强度至少为σb≥900 MPa，伸长率δ5≥10%，断口收缩率φ≥40%［2］。此外，超高压材料还应具有以下特性:不锈、高强度、较强的抗疲劳能力。如活塞运行频率为40次/min，要求高压缸体工作寿命达到一年时，其疲劳寿命必需在数百万次以上［3］。因此，应对缸体工作时的应力应变规律进行研究，从而进一步探索其疲劳损伤率，进而设计出性能优良的高压缸体。

1 增压器工作原理分析

增压器结构见图1。

图1 增压器结构