B4C/(w,Ti)C陶瓷噴嘴沖蝕過程中的應(yīng)力分析

   合適的噴嘴形狀，對提高陶瓷噴嘴壽命和噴效率至關(guān)重要。本研究對不同入口錐角的陶瓷噴嘴進(jìn)行了應(yīng)力有限元分析，對于B4C 、B4C/(W,Ti)C和Al2O3/(W,Ti)C 陶瓷噴嘴而言，有限元應(yīng)力分析的方法是一致的， 包括網(wǎng)格劃分、邊界條件的設(shè)定。卸載過程中產(chǎn)生橫向裂紋主要是因?yàn)樵瓉淼膲簯?yīng)力場轉(zhuǎn)換為張應(yīng)力場，形成橫向裂紋是材料表面碎裂和導(dǎo)致脆性材料沖蝕發(fā)生的主要原因。通過分析發(fā)現(xiàn),三種陶瓷噴嘴的應(yīng)力分布圖(包括1大和1小應(yīng)力出現(xiàn)的區(qū)域 )基本一致。因此， 下面僅以三種不同入口錐角的B4C/(W,Ti)C陶瓷噴嘴為例進(jìn)行詳細(xì)介紹，分別為圓柱形直孔噴嘴、15°入口錐角噴嘴和 30°人口錐角噴嘴。

陶瓷噴嘴的四種結(jié)構(gòu)類型

圓柱形陶瓷噴嘴：兼有噴槍和噴嘴兩種功能，結(jié)構(gòu)簡單。可以直接用無縫鋼管代替，也可以通過在材料上鉆孔得到。能始終保持其結(jié)構(gòu)的完整性,故在施焊過程中,可確保二氧化碳?xì)饬骶鶆蚍€(wěn)定,使焊接電弧和熔池處于層流的保護(hù)氣氛中,免受空氣侵襲干擾。錐形陶瓷噴嘴：這種噴嘴結(jié)構(gòu)帶有導(dǎo)流作用的錐狀進(jìn)口和起集作用的平直段。磨料進(jìn)入噴嘴相對容易，且磨料在噴嘴截面上的分布與圓柱形噴嘴相比更均勻。

文丘里噴嘴：一個(gè)文氏形的喉管，噴嘴出口為微圓錐形斷面，出口處直徑稍大。氣流在喉管部分達(dá)到音速，而噴嘴出口處可達(dá)到355m/s以上的超音速。這種噴嘴主要用來獲得很高的磨料速度，它比普通噴嘴的清理效率更高。

特種噴嘴：雙出口特種噴砂嘴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般應(yīng)用于特殊場合，如管道內(nèi)壁的噴砂處理。

還有一種為組合式噴嘴，該噴嘴在噴嘴入口、出口部位涉及為以高硬度為主的陶瓷或其他耐磨材料，噴嘴中段可設(shè)計(jì)為以高韌性為主的金屬或其他材料。

陶瓷噴嘴沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)的工作原理

      不同材料的噴嘴，受不同種類磨料的沖蝕，質(zhì)量損失有很大的區(qū)別。各種材料的噴嘴的質(zhì)量損失都隨著沖蝕時(shí)間的延長而增大。(2)邊界條件采用尺寸為中20mm×中8mm×30mm的噴嘴，60目SiC磨料。粒度為46目的SiC磨料對噴嘴的沖蝕嚴(yán)重，而粒度為60目的棕剛玉磨料沖蝕輕。磨料的沖蝕能力由強(qiáng)到弱依次是SiC、白剛玉和棕剛玉，這說明磨料硬度對沖蝕磨損率起著總要作用，同為SiC磨料，粒度不同，噴嘴質(zhì)量損失也有很大的差異，質(zhì)量損失隨著磨料粒度的增大而增大。

     現(xiàn)有的陶瓷噴嘴沖蝕磨損試驗(yàn)按磨料的進(jìn)入方式不同主要分為以下三種：1、射吸式；2、混合式；3、自重式。這三種噴嘴沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)方式不僅在形式上有所不同，在其機(jī)理上也有本質(zhì)的區(qū)別。

     射吸式：空壓機(jī)將空氣壓縮到一定的壓力，經(jīng)油水分離器和流量計(jì)進(jìn)入噴射器。為考證陶瓷噴嘴的機(jī)械強(qiáng)度如何,我們作了一個(gè)簡單的破壞性試驗(yàn),將噴嘴置于離水泥地面2。當(dāng)亞索空氣進(jìn)入噴射器噴槍時(shí)，高壓氣體形成負(fù)壓，將磨料吸入，在噴槍混合室中氣體與磨料之間相互接觸，并進(jìn)行動能、動量傳遞，氣體速度和壓力逐漸下降，而固體的速度逐漸增大，經(jīng)過混合室部分而定進(jìn)一步混合，從而使氣固兩相的速度分布基本達(dá)到均勻。