高压水射流技术在刀具清洗中的应用研究
2020-2-20 来源： 新余学院机电工程学院 作者：敖培云
摘 要：刀具经过使用或者长时间放置在空气中，其表面会在空气中的氧气和水分的作用下生成铁锈，这文章就刀具的表面生锈的处理提出了一些技术建议，采取了实验的手段找到了运用高压水射流清洗刀具表面物的最佳条件。而高压水射流技术具有环保、低能耗等优势，值得在应用中推广。
关键词：高压水射流技术；刀具；清洗；环保
在刀具的制造过程中，由于是接触空气而制造，所以在刀具的成品中会有一些氧化物。如果没有特殊的清洗刀具手段，那么刀具就会随着在放置中严重氧化，生成黄褐色的铁锈，从而影响刀具的美观和使用价值。对于刀具如何除去铁锈，用化学方法清洗刀具的铁锈，其清洗液的成本高昂，而且清洗刀具还会对刀具本身有所损害，最重要的是处理刀具后废液不环保，容易造成环境污染。用超声波清洗刀具，在经济效益上来说不划算，而且对于大型的刀具工具无法处理，技术上还有待完善。
1、 高压水射流概述
（1）高压水射流。通过高压泵设备给自来水加压到几百甚至上千个大气压，在这么大的压力下，自来水的出口很小，其孔径的直径一般只有一到两毫米，出口小，压力大，所以这样喷出来的水流，就是高压水射流。水流喷射出来的初速度可达到几百米每秒，具备强大的冲击力度，在切割钢制材料时利用高压水射流进行切割，一些管道堵塞了水泥块也可以用此进行清理。
（2）高压水射流清洗设备和技术优势。①高压水射流清洗设备可以调节给自来水加的压力，以用来调节水射流的流速，在清洗物体的同时而不会伤害到本身结构；②高压水射流清洗物体时，不会对物体本身造成污染，其上的水分只要晾干即可；③不管清洗的物体构造有多复杂，这都不影响高压水射流的清洗，空间和环境这都不是影响高压水射流的因素；④高压水射流清洗下水管、热交换器和锅炉除垢的清洗效率至少有 90%，有的甚至达到 100%，清洗速度快，耗时少；⑤有实验表明，同样的物体清洗，高压水射流的清洗成本还没有化学清洗的一半费用，其耗电量和耗水量非常少，很节能。⑥高压水射流只要水流可以到达的地方就可以进行清洗工序，水流所到之处，物体的污染物就会迅速洗掉；⑦高压水射流的自来水和清洗之后的水不会产生污染环境的有害物质，在清洗的时候，没有粉质产生，反而会降低空气中的粉尘，起到了保护环境的作用。
2、 高压水射流技术清洗刀具的试验研究
（1）试验参数。试验使用型号为 DBG-1850Fg3 的清洗机清洗，试验刀具为热处理后各元素的质量分数：C 为0.85%～0.95% ，Si 为 1.20% ～1.60% ，Mn 为 0.30% ～0.60% ，Cr 为4.155%～4.171%，W 为 1.54%～1.58%，S＜0.009%，P＜0.034%。
（2）刀具表面清洗参数。本文对高压水射流的清洗参数进行了研究，由式（1）和式（2）可知，压力与射流速度成正比，与喷嘴直径成反比。
（3）试验方案与结果。设计了三种方案进行试验，对实验前后的条件及试验的结果进行统计。
第一种方案：清洗刀具的时间 60 s，喷头的直径 1.4 mm，改变压强，其压强分别为 55、60、65 MPa，记录刀具在不同压强下的清洗效果。
第二种方案：清洗刀具的时间为 60 s，压强为 60 MPa，改变清洗喷头直径，其实验的直径分别为 1.2、1.4 和 2.0 mm，记录刀具在不同清洗喷头的直径下的清洗效果。
第三种方案：清洗刀具的压强为 60 MPa，喷头的直径1.4 mm，改变清洗时间，其实验的时间为 30、60 和 120 S，记录刀具在不同时间下的清洗效果。
根据三种方案的清洗效果看，高压水射清洗机清洗刀具时间 60 s，其喷头直径 1.4 mm 和压强为 60 MPa 下的刀具清洗效果最好。
3、 结 语
高压水射流通过对水的加压，设计一个小巧的水流喷射出口，从而形成有着巨大冲击力的水流。这种高压水射技术应用于工业的各个方面，其在我国从 20 世纪 80 年代国外引入，90 年代就在所有的工业领域中得到了广泛的应用。本文对高压水射流技术应用于刀具表面清洗做了一些小范围的实验，得出了清洗刀具的最佳数据。
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