高壓水射流技術在刀具清洗中的應用研究

敖培云

（新余學院機電工程學院，江西 新余 338000）

在刀具的制造過程中，由于是接觸空氣而制造，所以在刀具的成品中會有一些氧化物。如果沒有特殊的清洗刀具手段，那么刀具就會隨著在放置中嚴重氧化，生成黃褐色的鐵銹，從而影響刀具的美觀和使用價值。對于刀具如何除去鐵銹，用化學方法清洗刀具的鐵銹，其清洗液的成本高昂，而且清洗刀具還會對刀具本身有所損害，最重要的是處理刀具后廢液不環保，容易造成環境污染。用超聲波清洗刀具，在經濟效益上來說不劃算，而且對于大型的刀具工具無法處理，技術上還有待完善。

1 高壓水射流概述

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

（2）高壓水射流清洗設備和技術優勢。①高壓水射流清洗設備可以調節給自來水加的壓力，以用來調節水射流的流速，在清洗物體的同時而不會傷害到本身結構；②高壓水射流清洗物體時，不會對物體本身造成污染，其上的水分只要晾干即可；③不管清洗的物體構造有多復雜，這都不影響高壓水射流的清洗，空間和環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%，有的甚至達到100%，清洗速度快，耗時少；⑤有實驗表明，同樣的物體清洗，高壓水射流的清洗成本還沒有化學清洗的一半費用，其耗電量和耗水量非常少，很節能。⑥高壓水射流只要水流可以到達的地方就可以進行清洗工序，水流所到之處，物體的污染物就會迅速洗掉；⑦高壓水射流的自來水和清洗之后的水不會產生污染環境的有害物質，在清洗的時候，沒有粉質產生，反而會降低空氣中的粉塵，起到了保護環境的作用。

2 高壓水射流技術清洗刀具的試驗研究

（1）試驗參數。試驗使用型號為DBG-1850Fg3的清洗機清洗，試驗刀具為熱處理后各元素的質量分數：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。本文對高壓水射流的清洗參數進行了研究，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；P為射流壓力，MPa；Q 為液體流量，cm3/s；ρ為液體密度，g/cm3。

（3）試驗方案與結果。設計了三種方案進行試驗，對實驗前后的條件及試驗的結果進行統計。

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

第二種方案：清洗刀具的時間為60 s，壓強為60 MPa，改變清洗噴頭直徑，其實驗的直徑分別為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：清洗刀具的壓強為60 MPa，噴頭的直徑1.4 mm，改變清洗時間，其實驗的時間為30、60和120 S，記錄刀具在不同時間下的清洗效果。

根據三種方案的清洗效果看，高壓水射清洗機清洗刀具時間60 s，其噴頭直徑1.4 mm和壓強為60 MPa下的刀具清洗效果最好。

3 結語

高壓水射流通過對水的加壓，設計一個小巧的水流噴射出口，從而形成有著巨大沖擊力的水流。這種高壓水射技術應用于工業的各個方面，其在我國從20世紀80年代國外引入，90年代就在所有的工業領域中得到了廣泛的應用。本文對高壓水射流技術應用于刀具表面清洗做了一些小范圍的實驗，得出了清洗刀具的最佳數據。