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高压喷嘴的磨损机理

时间:2012-03-09     来源:

高压清洗机是应用非常广泛的清洗设备,目前很多企业都用采用高压清洗机来进行各种各样的清洗作业。而高压喷嘴是高压水射流发生装置最重要的实行元件,它使得高压水最终形成了高压水射流,而且制约着系统的各个部件,它的使用寿命和耐磨性都直接关系到被清洗对象的清洗质量和成本。在工作中,由于环境的恶劣,水中杂质等各种因素使得高压喷嘴的磨损很严重,严重影响到喷嘴的使用寿命,这时就需要在操作过程中更换喷嘴,因此严重增加了企业的生产成本,降低了生产效率,并影响到清洗质量。
 
高压喷嘴的磨损现象是比较复杂的情况,是指杂质粒子和高速水射流与喷嘴内壁相互作用的结果。冲蚀磨损是指含有杂质粒子的射流对喷嘴的磨损,冲蚀磨损主要有三种磨损形式,即微切削、应力疲劳和脆性断裂三种。一般来说,硬度较高的材料,抗颗粒切入及微切削的能力较强,喷嘴冲蚀磨损形式表现的是应力疲劳断裂和脆性断裂这两种,而硬度低韧性高的材料,抗脆性断裂的能力较强,抗微切削作用的能力比较弱,所以喷嘴冲蚀磨损的形式表现在微切削上。研究认为这三种以上磨损形式都是同时发生的,只是由于材料的特性和粒子冲击后的应力状态不同,三种磨损形式所占比列不同。下面主要先容一下冲蚀磨损的三种磨损形式。
 
微切削磨损
 
喷嘴材料的硬度较低韧性较高时,杂质粒子的法向运动速度分量使得杂质粒子先压入被冲蚀材料的表面,然后在切向速度的作用下颗粒沿着材料表面切向运动一段距离,粒子如同刀具一样,对表面材料进行切削。喷嘴的中间段比较容易发生微切削磨损,这是因为中间段粒子撞击喷嘴壁面的角度较小,不易发生反弹,而粒子沿表面轴向方向运动的几率和距离相对大一些。
 
应力疲劳磨损
 
当粒子以较大的角度作用于喷嘴表面时,而且喷嘴的材料又比较硬时,材料不具备被切削的条件。这时,粒子和表面材料接触时大部分发生滚动、压入和犁皱,表面材料会发生很大的变形,在杂质粒子的反复作用下,壁面同时受到高压水射流的不断冲击,就会导致材料加工硬化或者其它变化,让裂纹逐渐形成和扩散,直到应力超过材料的强度极限后,最后造成材料从表面脱落,像这样表面微观组织受到周期性载荷作用而产生磨损,被称为低周疲劳磨损。
 
脆性断裂磨损
 
由于杂质粒子压入材料表面而具有静态的应力状态,所以,大多数材料都会发生塑性变形。但是会有些硬度较高的材料断裂破坏占主要地位。脆性材料的压痕断裂受到载荷大小、压力形状及尺寸、周围环境等外部条件和材料的硬度及断裂韧性的内部条件影响。硬度较高和粒度较大的杂质颗粒对材料的冲击,造成材料表层形成横向和径向两种裂纹。高压水射流对裂纹冲击、楔入、挤胀,再加上后续粒子的冲击,使得裂纹不断扩大,两种裂纹相交时则形成碎片,从而导致材料的断裂。这种裂纹最容易发生在喷嘴的出口附近,因为随着出口的收缩,根据流体力学原理,射流和粒子的速度都显著的增加,这使得粒子和水的冲击能力都迅速增大。更重要的是,喷嘴出口的几何形状使得喷孔边缘较薄,抗冲击能力较弱,导致裂纹很容易扩展到喷孔的外表面。这些因素都增加了喷孔处发生脆性断裂的可能性。
 
综上所述,新澳门葡萄京8814cc先容了高压喷嘴的磨损机理,只有理解了高压喷嘴的磨损机理,才能解决喷嘴磨损的问题,这对使用高压清洗机降低清洗成本、提高生产效率具有重要意义。
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