高压水射流技术在刀具清洗中的应用研究

敖培云

（新余学院机电工程学院，江西 新余 338000）

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。

式中：V为射流速度，m/s；C为流速系数；P为射流压力，MPa；Q 为液体流量，cm3/s；ρ为液体密度，g/cm3。

（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60s，喷头的直径1.4mm，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2.0mm，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。