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2001年国际水射流技术纵览 薛胜雄 (浙江大学．浙江杭州310027) 第11届美国水射流技术会议于2001年8月 18～21日在美国明尼阿渡利斯召开。由于美陶 在水射流技术与应用方面的主导地位，吸引着国 际上约30个国家300多名代表到会交流、参展、 表演，因而无论从形式、内容，还是规模、效果E都 足最大的国际水射流会议，是国际水射流技术‘j 臆用的大检阅。笔者根据本次会议的技l术交流、 J“晶展示、新品表演三方面情况论述2001年国际 水射流技术，揭示当今水射流技术的最新动态。 1技术交流 水次会议技术交流分基础理论与应用陶个会 场嗣删进行，会上宣读论文66篇。论文分为研究 豁和应用篇两类。研究篇包括：表面和切痕特性， 腾料悬浮和复台射流、环境和安全研究、喷嘴系 统流体动态和空化模型、射流加工研究、新技术 进程、射流．材料的相互作用；应用篇包括：岩石切 割、脉冲射流和可调射流、清洗和表而除层、采矿 f{J挖掘、水射流作业l、水射流作业Ⅱ、高压系统 R啷f9此外还举办了水射流基础研究与应用、 丧阿颁处理用高压水射流技术两个专题讲座．下 lflj，、绍会议交流的水射流技术的典型应I}{{实例。 著名学者sI删ers采用ldOMPa高压水旋转 射流切割厚约0．7m的花岗岩制作城市雕塑，他 先以100MPa高压水除净岩石上的松散层，然后进 行x—Y两维切割，切缝宽25ram，切下重量为5 E 的岩l右。该雕塑作品称之为The MiUe~mium,M'ch 巳矗立在美国密苏哩Westminster学院。应用140 ～210MPa旋转流对混凝土表面处理也得到r很 好效果，这一技术可用于公路建设．． 捷克学者Foldyna将图1所示的空化喷嘴付 诸实用，进 步证实了压力120MPa．流量43U rain、脉冲频率20kHz、超声功率600W丁况下，空 化射流(40MPa、d=1．98ram、横移速度r=30rrm~ 151。tlrl、靶距s=140mm)对中碳钢超常36倍的破坏 能力和对混凝土的超常破碎能力。 美国NLB公司的超高压混凝土冲毛设备专 用于道路、机场、码头的混凝土表面冲毛与剥层， 它秉用旋转往复复合的水射流运动．通过真空吸 渣、即除即干、破坏混凝土表层，以达到再覆盖的 目的。该设备可以冲毛、剥层，最大宽幅达2m。 台肥通用机械研究所介绍的机场跑道除胶车与其 冲毛作用异曲同[，它针对混凝土路面与沥青路 面的不同特点，在平面清洗器L设计_『集束旋转 喷头和雾化旋转喷头，可用于不同机场跑道除胶。 图1空化喷嘴 埃及学者应用高压水射流技术开采红海磷 矿，将喷杆固定作业，再用泥浆泵收集，用管道输 送到地表面，然后进行泥水分离，这～实例说明了 水射流技术可用于挖掘工程。我国株洲工学院和 重庆大学应用白激振荡脉冲射流在9～15m深的 水下剥除硬土和岩层，进行水下岩石选料，经剥除 的岩土通过砂浆泵或气动提升机输送至水面。 美国Stone A鼯公司的旋转喷头系列名冠全 球，他们宣读的论文“水射流功率优化设计”揭示 了水射流压力与流量所构成的最佳作业功率问 题，他们对21—23MP丑、19—170u面n工况的试验 研究表明：在给定靶距存在着最佳压力与流量组 合。随着靶距的增加，最佳工况问题更为突出，喷 嘴与最佳工况匹配好后，压力和流量能否增加则 取决于靶距是否增加。Stone a辨公司专文介绍了 他们所有的旋转喷头及其应用。为了安全，他们 专为清洗换热器管程做了进给和对中装置，使二 维旋转喷头的操作远离清洗物件；清洗壳程采用 自旋转喷头，这种喷头因反冲力的影响，手持喷枪 所要求的机组功率在52～ll~W；混凝土表面除 层采用类似机器人的往复旋转式平面清洗器，隧 道表面清洗采用喷头群射流，这些大型工程自动 化作业均只需1～2人操作。此外，该公司还开发 了旋转喷头、太直径旋转喷头、容器清洗用三维旋 转喷头和大型罐槽清洗用悬吊式特大直径旋转喷 头、手持式除漆用平面清洗器等。可以说，旋转喷 头在工业清洗工程中表现出的安全、高效、省力、 低成本、高质量及其延伸功能(如平面清洗器、爬 壁清洗器等)使其已成为周边设备的核心技术。 表面预处理是国际水射流界的热门话题，巴 西学者对4种处理方法：砂纸打磨、气吹、干喷砂 (铜矿渣)、水力除锈进行了微观分析，研究表明水 力除锈质量高，而且涂装寿命长，对水射流的除锈 (170~a、气动旋转喷枪2lXlOmin、l穸喷嘴、50nm~ 靶距)分析是这样进行的：观察除锈后10mm和4h 后的照片(微观放大150和500倍)，10TrIin后观察 清洗面积投有化学污染、绣层和残余物；4h后观察 (500倍显微)小的凹痕均被彻底清除，虽