高壓水射流技術(shù)在刀具清洗中的應(yīng)用研究

敖培云

（新余學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，江西 新余 338000）

在刀具的制造過(guò)程中，由于是接觸空氣而制造，所以在刀具的成品中會(huì)有一些氧化物。如果沒(méi)有特殊的清洗刀具手段，那么刀具就會(huì)隨著在放置中嚴(yán)重氧化，生成黃褐色的鐵銹，從而影響刀具的美觀和使用價(jià)值。對(duì)于刀具如何除去鐵銹，用化學(xué)方法清洗刀具的鐵銹，其清洗液的成本高昂，而且清洗刀具還會(huì)對(duì)刀具本身有所損害，最重要的是處理刀具后廢液不環(huán)保，容易造成環(huán)境污染。用超聲波清洗刀具，在經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)說(shuō)不劃算，而且對(duì)于大型的刀具工具無(wú)法處理，技術(shù)上還有待完善。

1 高壓水射流概述

（1）高壓水射流。通過(guò)高壓泵設(shè)備給自來(lái)水加壓到幾百甚至上千個(gè)大氣壓，在這么大的壓力下，自來(lái)水的出口很小，其孔徑的直徑一般只有一到兩毫米，出口小，壓力大，所以這樣噴出來(lái)的水流，就是高壓水射流。水流噴射出來(lái)的初速度可達(dá)到幾百米每秒，具備強(qiáng)大的沖擊力度，在切割鋼制材料時(shí)利用高壓水射流進(jìn)行切割，一些管道堵塞了水泥塊也可以用此進(jìn)行清理。

（2）高壓水射流清洗設(shè)備和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。①高壓水射流清洗設(shè)備可以調(diào)節(jié)給自來(lái)水加的壓力，以用來(lái)調(diào)節(jié)水射流的流速，在清洗物體的同時(shí)而不會(huì)傷害到本身結(jié)構(gòu)；②高壓水射流清洗物體時(shí)，不會(huì)對(duì)物體本身造成污染，其上的水分只要晾干即可；③不管清洗的物體構(gòu)造有多復(fù)雜，這都不影響高壓水射流的清洗，空間和環(huán)境這都不是影響高壓水射流的因素；④高壓水射流清洗下水管、熱交換器和鍋爐除垢的清洗效率至少有90%，有的甚至達(dá)到100%，清洗速度快，耗時(shí)少；⑤有實(shí)驗(yàn)表明，同樣的物體清洗，高壓水射流的清洗成本還沒(méi)有化學(xué)清洗的一半費(fèi)用，其耗電量和耗水量非常少，很節(jié)能。⑥高壓水射流只要水流可以到達(dá)的地方就可以進(jìn)行清洗工序，水流所到之處，物體的污染物就會(huì)迅速洗掉；⑦高壓水射流的自來(lái)水和清洗之后的水不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的有害物質(zhì)，在清洗的時(shí)候，沒(méi)有粉質(zhì)產(chǎn)生，反而會(huì)降低空氣中的粉塵，起到了保護(hù)環(huán)境的作用。

2 高壓水射流技術(shù)清洗刀具的試驗(yàn)研究

（1）試驗(yàn)參數(shù)。試驗(yàn)使用型號(hào)為DBG-1850Fg3的清洗機(jī)清洗，試驗(yàn)刀具為熱處理后各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：C為0.85%～0.95%，Si為 1.20%～1.60%，Mn 為 0.30%～0.60%，Cr為4.155%～4.171%，W為1.54%～1.58%，S＜0.009%，P＜0.034%。

（2）刀具表面清洗參數(shù)。本文對(duì)高壓水射流的清洗參數(shù)進(jìn)行了研究，由式（1）和式（2）可知，壓力與射流速度成正比，與噴嘴直徑成反比。

式中：V為射流速度，m/s；C為流速系數(shù)；P為射流壓力，MPa；Q 為液體流量，cm3/s；ρ為液體密度，g/cm3。

（3）試驗(yàn)方案與結(jié)果。設(shè)計(jì)了三種方案進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)前后的條件及試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

第一種方案：清洗刀具的時(shí)間60s，噴頭的直徑1.4mm，改變壓強(qiáng)，其壓強(qiáng)分別為55、60、65 MPa，記錄刀具在不同壓強(qiáng)下的清洗效果。

第二種方案：清洗刀具的時(shí)間為60 s，壓強(qiáng)為60 MPa，改變清洗噴頭直徑，其實(shí)驗(yàn)的直徑分別為1.2、1.4和2.0mm，記錄刀具在不同清洗噴頭的直徑下的清洗效果。

第三種方案：清洗刀具的壓強(qiáng)為60 MPa，噴頭的直徑1.4 mm，改變清洗時(shí)間，其實(shí)驗(yàn)的時(shí)間為30、60和120 S，記錄刀具在不同時(shí)間下的清洗效果。

根據(jù)三種方案的清洗效果看，高壓水射清洗機(jī)清洗刀具時(shí)間60 s，其噴頭直徑1.4 mm和壓強(qiáng)為60 MPa下的刀具清洗效果最好。

3 結(jié)語(yǔ)

高壓水射流通過(guò)對(duì)水的加壓，設(shè)計(jì)一個(gè)小巧的水流噴射出口，從而形成有著巨大沖擊力的水流。這種高壓水射技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)方面，其在我國(guó)從20世紀(jì)80年代國(guó)外引入，90年代就在所有的工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)高壓水射流技術(shù)應(yīng)用于刀具表面清洗做了一些小范圍的實(shí)驗(yàn)，得出了清洗刀具的最佳數(shù)據(jù)。