高壓清洗機是應(yīng)用非常廣泛的清洗設(shè)備，目前很多企業(yè)都用采用高壓清洗機來進行各種各樣的清洗作業(yè)。而高壓噴嘴是高壓水射流發(fā)生裝置最重要的執(zhí)行元件，它使得高壓水最終形成了高壓水射流，而且制約著系統(tǒng)的各個部件，它的使用壽命和耐磨性都直接關(guān)系到被清洗對象的清洗質(zhì)量和成本。在工作中，由于環(huán)境的惡劣，水中雜質(zhì)等各種因素使得高壓噴嘴的磨損很嚴(yán)重，嚴(yán)重影響到噴嘴的使用壽命，這時就需要在操作過程中更換噴嘴，因此嚴(yán)重增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率，并影響到清洗質(zhì)量。

 

高壓噴嘴的磨損現(xiàn)象是比較復(fù)雜的情況，是指雜質(zhì)粒子和高速水射流與噴嘴內(nèi)壁相互作用的結(jié)果。沖蝕磨損是指含有雜質(zhì)粒子的射流對噴嘴的磨損，沖蝕磨損主要有三種磨損形式，即微切削、應(yīng)力疲勞和脆性斷裂三種。一般來說，硬度較高的材料，抗顆粒切入及微切削的能力較強，噴嘴沖蝕磨損形式表現(xiàn)的是應(yīng)力疲勞斷裂和脆性斷裂這兩種，而硬度低韌性高的材料，抗脆性斷裂的能力較強，抗微切削作用的能力比較弱，所以噴嘴沖蝕磨損的形式表現(xiàn)在微切削上。研究認(rèn)為這三種以上磨損形式都是同時發(fā)生的，只是由于材料的特性和粒子沖擊后的應(yīng)力狀態(tài)不同，三種磨損形式所占比列不同。下面主要介紹一下沖蝕磨損的三種磨損形式。

 

 

噴嘴材料的硬度較低韌性較高時，雜質(zhì)粒子的法向運動速度分量使得雜質(zhì)粒子先壓入被沖蝕材料的表面，然后在切向速度的作用下顆粒沿著材料表面切向運動一段距離，粒子如同刀具一樣，對表面材料進行切削。噴嘴的中間段比較容易發(fā)生微切削磨損，這是因為中間段粒子撞擊噴嘴壁面的角度較小，不易發(fā)生反彈，而粒子沿表面軸向方向運動的幾率和距離相對大一些。

 

 

當(dāng)粒子以較大的角度作用于噴嘴表面時，而且噴嘴的材料又比較硬時，材料不具備被切削的條件。這時，粒子和表面材料接觸時大部分發(fā)生滾動、壓入和犁皺，表面材料會發(fā)生很大的變形，在雜質(zhì)粒子的反復(fù)作用下，壁面同時受到高壓水射流的不斷沖擊，就會導(dǎo)致材料加工硬化或者其它變化，讓裂紋逐漸形成和擴散，直到應(yīng)力超過材料的強度極限后，最后造成材料從表面脫落，像這樣表面微觀組織受到周期性載荷作用而產(chǎn)生磨損，被稱為低周疲勞磨損。

 

 

由于雜質(zhì)粒子壓入材料表面而具有靜態(tài)的應(yīng)力狀態(tài)，所以，大多數(shù)材料都會發(fā)生塑性變形。但是會有些硬度較高的材料斷裂破壞占主要地位。脆性材料的壓痕斷裂受到載荷大小、壓力形狀及尺寸、周圍環(huán)境等外部條件和材料的硬度及斷裂韌性的內(nèi)部條件影響。硬度較高和粒度較大的雜質(zhì)顆粒對材料的沖擊，造成材料表層形成橫向和徑向兩種裂紋。高壓水射流對裂紋沖擊、楔入、擠脹，再加上后續(xù)粒子的沖擊，使得裂紋不斷擴大，兩種裂紋相交時則形成碎片，從而導(dǎo)致材料的斷裂。這種裂紋最容易發(fā)生在噴嘴的出口附近，因為隨著出口的收縮，根據(jù)流體力學(xué)原理，射流和粒子的速度都顯著的增加，這使得粒子和水的沖擊能力都迅速增大。更重要的是，噴嘴出口的幾何形狀使得噴孔邊緣較薄，抗沖擊能力較弱，導(dǎo)致裂紋很容易擴展到噴孔的外表面。這些因素都增加了噴孔處發(fā)生脆性斷裂的可能性。

 

綜上所述，我們介紹了高壓噴嘴的磨損機理，只有理解了高壓噴嘴的磨損機理，才能解決噴嘴磨損的問題，這對使用高壓清洗機降低清洗成本、提高生產(chǎn)效率具有重要意義。