磨料水射流技术在表面处理中具有独特的优越性,已被广泛应用于各个行业领域。本文基于磨料水射流对铝合金汽车轮毂表面进行处理,分析磨料粒子在表面处理中的冲蚀作用,研究磨料水射流对材料去除机理。通过对射流速度场分析,射流主体段适用于去除量较小的表面处理加工。文章运用压痕断裂模型、单颗粒磨料近似切削模型,分析高速磨料粒子成角度冲蚀金属材料时的塑性变形、脆性断裂引起的材料去除方式。理论研究表明:工件表面所受的法向载荷越小,被冲蚀区域的冲蚀深度越小,其加工表面质量越好。采用Fluent仿真射流冲击平面和曲面工件表面的速度分布场,发现射流冲击平面与曲面的速度分布相似,射流束初始段动能较大;主体段内的射流在边界处与周围工作介质存在能量交换。工件表面的射流静压力场分布仿真表明:随着射流压力增加,射流与工件碰撞后剪切作用增强。不同形状的表面均在冲击点处有最大冲击静压力,且随壁面径向距离增大,压力迅速减小。工件表面的射流剪切应力场仿真结果表明:射流冲蚀平面,工件表面剪切应力呈规则圆环状分布;曲面工件的剪切力变化较大,以曲面的母线和冲击点圆周的径向方向为轴线呈不规则对称分布。通过磨料水射流对铝合金汽车轮毂试样进行表面处理,研究射流压力、喷射角度、靶距、磨料粒度对表面质量的影响。实验研究表明:随着射流压力增大,磨粒与工件表面的碰撞剪切作用力增强,工件表面粗糙度值增大;射流角度增加,工件表面粗糙度和材料去除量都先减小后增大,存在一个最佳喷射角度25°;射流靶距增大,工件表面粗糙度和材料去除量都先增大后减小,存在一个最佳靶距20mm;随着磨料粒径的减小,工件表面粗糙度及材料去除量均随之减小。利用正交实验和极差分析法,研究射流压力、靶距、喷射角度和磨料粒度对处理工件表面的粗糙度和材料去除量的影响程度。结果表明,对表面粗糙度的影响主次顺序为靶距、喷射角度、射流压力、磨料粒度;对材料去除量的影响主次顺序为射流压力、靶距、喷射角度、磨料粒度。运用多元回归分析法,建立工件表面粗糙度和材料去除量与影响因素间的经验模型,其验证结果在允许误差范围内。