为提高射流切割金属的表面质量,提出一种热力辅助磨料射流切割金属的方法。采用万用电炉加热靶物至既定温度,后用前混合磨料水射流进行切割。选取45号钢为靶体材料,并采用拟水平正交表L9(34)对射流的切割靶距、移动速度、温度、喷嘴压强等4个因素进行三水平试验,以不平度平均高度^作为实验指标。实验结果表明,影响因素主次顺序为温度、喷嘴压强、切割靶距、移动速度,得出优方案为温度31°C、喷嘴压强25MPa、切割靶距5mm、移动速度100mm/min,为进一步分析热力辅助对磨料射流切割机制的影响奠定一定的试验基础。

前混合磨料水射流与后混合磨料水射流相比，磨料粒子速度松弛情况和混合均匀性好得多。磨料在系统中加速情况影响系统的能量传递效率和切割能力，加速过程可分为管内加速、喷嘴加速以及喷嘴外流场核心段加速三个过程。本文应用液固两相流理论，对喷嘴外流场磨粒进行受力分析，建立外流场加速模型，研究表明，磨料粒子在喷嘴外流场核心区加速，达到速度最大值，在过渡段和空气掺混，粒子速度下降，在喷嘴外流场速度松弛比大于喷嘴内流场，但喷嘴外流场核心段速度增量远远小于喷嘴段。

通过介绍前混合磨料水射流系统组成及工作原理，利用两相流对磨料粒子的受力情况进行了探讨，建立磨料射流微粒冲蚀切割材料的微观过程模型。在对碳纤维复合材料（CFRP）切割试验的基础上，通过调整前混合磨料射流系统的压力，可以提高碳纤维复合材料的切割效率并获得良好的切割效果。