脆性陶瓷喷嘴材料的冲蚀理论
对脆性陶瓷喷嘴材料冲蚀磨损机理的研究,一般是将弹塑性力学应用到冲蚀破坏过程中,利用颗粒冲击材料表面后在弹塑性损伤区产生的残余应力的变化过程来分析各种裂纹的形成和扩展。冲蚀颗粒作用于脆性陶瓷喷嘴材料,在被冲蚀表面形成压痕,压痕周围产生一定的塑性区。随冲击能量的增大,塑性区尺寸也将增大,当达到定值时,首先在应力集中1大的塑性区底部形成图所示的径
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脆性陶瓷喷嘴材料的冲蚀理论
对脆性陶瓷喷嘴材料冲蚀磨损机理的研究,一般是将弹塑性力学应用到冲蚀破坏过程中,利用颗粒冲击材料表面后在弹塑性损伤区产生的残余应力的变化过程来分析各种裂纹的形成和扩展。冲蚀颗粒作用于脆性陶瓷喷嘴材料,在被冲蚀表面形成压痕,压痕周围产生一定的塑性区。随冲击能量的增大,塑性区尺寸也将增大,当达到定值时,首先在应力集中1大的塑性区底部形成图所示的径向裂纹,随着冲击能量的逐渐增大,径向裂纹逐渐扩展。气流的保护性好因陶瓷喷嘴不可能与工件发生短路现象,其口部不会变形或烧成带有缺口的状态,。
压痕应力场可以分解为弹性应力场和残余应力场两部分,弹性应力场随硬质点载荷的去除而去除,而残余应力场是由压痕塑性区与其周围的弹性区不匹配所造成的。在残余应力场的作用下,质点载荷的去除过程中在压痕周围形成辐射状的横向裂纹。卸载过程中产生横向裂纹主要是因为原来的压应力场转换为张应力场,形成横向裂纹是材料表面碎裂和导致脆性材料冲蚀发生的主要原因。喷嘴的命名一是以喷雾形状区分为扇形、锥形、液柱流(即射流)、空气雾化、扁平喷嘴,其中锥形喷嘴又分为空心锥形与实心锥形二大类。
陶瓷喷嘴入口锥角的大小,对喷嘴的应力状态有重要影响,而应力的大小直接影响喷嘴的磨损程度。对B4C 、B4C/(W,Ti)C和Al2O3/(W,TiC) 陶瓷等三种喷嘴在60目S iC磨料冲蚀下,进行应力分析,将入口锥角从0°到45 °进行离散,每隔1 °分析一次。随着锥角的逐渐增大,锥角增大到11 °时。锥角超过11 °以后,应力值随着锥角增大而继续增大。因此,B4C 陶瓷喷嘴的入口锥角应在11 °左右。B4C/(W,Ti)C和Al2O3(W,Ti) 陶瓷喷嘴的应力随锥角的变化规律与 B4C陶瓷喷嘴相同,当锥角为14°时。压痕应力场可以分解为弹性应力场和残余应力场两部分,弹性应力场随硬质点载荷的去除而去除,而残余应力场是由压痕塑性区与其周围的弹性区不匹配所造成的。
对于15°入口锥角结构形式,三种陶瓷喷嘴的1大应力均出现在锥角结束处和出口处,由于冲蚀角的减小,锥角结束处应力值比30 °入口锥角喷嘴下降幅度大,而出口处的应力值没有变化,所以出现了1大应力在两处同时存在的情况。另外,15°人口锥角喷嘴的锥段长度增加 , 使得1小应力出现的位置后移,1小应力比通孔和30°人口锥角喷嘴有所增加,喷嘴所受的11大与1小应力之间的差值进一步缩小 , 应力分布更均匀,表明15°入口锥角喷嘴的结构形式更合理。喷嘴的种类很多,在选择的时候可以根据自己的需求来选择不同材质的产品,比如工业用、农业用、消防用、化工用等。
由此可见,磨料硬度对B4C、B4C/(W,Ti)C和Al2O3/(W,Ti)C陶瓷喷嘴的冲蚀磨损有重要影响,随着喷嘴硬度的降低,影响程度增强,磨料硬度影
响指数分别为2.0、2.3、2.4。说明陶瓷喷嘴的硬度越高,抵抗高硬度磨料冲蚀的能力越强。
磨料硬度对YG8和YT15硬质合金喷嘴冲蚀磨损率的影响没有陶瓷喷嘴明显,硬度影响指数分别为1.9和1.5,由于YG8和YT15的硬度比B4C、BC/(W,Ti)C和Al2O3/(W,Ti)C陶瓷低得多,冲蚀磨损率的提高主要是因为磨损机制的转变。陶瓷喷嘴与其他材质的喷嘴比较1)性好与塑料材质的喷嘴相比,陶瓷喷嘴的性更好。
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