渣漿泵空蝕破壞機(jī)理

渣漿泵空蝕破壞機(jī)理
    空蝕是指由于空泡的潰滅所引起的過(guò)流表面材料損壞的現(xiàn)象。在空泡潰滅過(guò)程中伴隨機(jī)械、電化學(xué)和熱力學(xué)等過(guò)程的作用。空蝕是空化的直接后果，空蝕只發(fā)生在固體邊界上，因此葉片式水力機(jī)械中的空蝕（我國(guó)工程技術(shù)界稱為汽蝕）現(xiàn)象，實(shí)際上包括了空化和空蝕兩個(gè)過(guò)程。
    空蝕機(jī)理是十分復(fù)雜的，很可能是多種因素綜合作用的結(jié)果。事實(shí)表明，任何固體材料(化學(xué)惰性的、非導(dǎo)電的，甚至高強(qiáng)度的)，在任何液體(包括海水、淡水、化學(xué)惰性液體，甚至金屬性液體，如液態(tài)鈉等)的一定動(dòng)力條件作用下，都能引起空蝕破壞。
    對(duì)于空蝕破壞的機(jī)理，目前比較一致的看法是，空泡潰滅的機(jī)械作用是造成渣漿泵空蝕破壞的主要原因。在分析具體的空蝕破壞時(shí)，又有不同的觀點(diǎn)，其中有兩種解釋較為合理并為試驗(yàn)證實(shí)，故得到廣泛的認(rèn)可。
    一種解釋認(rèn)為空蝕破壞基本上是由于從小空泡潰滅中心輻射出來(lái)的沖擊壓力而產(chǎn)生的，稱為沖擊壓力波模式。它認(rèn)為如在固體邊界附近有一股潰滅氣泡，其潰滅壓力沖擊波將從氣泡中心傳到邊界上，使邊壁形成一個(gè)球面凹形蝕坑。根據(jù)凹坑的直徑和深度可以計(jì)算出形成這個(gè)凹坑所消耗的功，從而可推算出單個(gè)空泡潰滅時(shí)產(chǎn)生的沖擊強(qiáng)度、初始空泡的直徑及其潰滅中心的位置等。
    另一種解釋認(rèn)為空蝕是由較大的空泡潰滅時(shí)形成微射流所造成的。水中正在潰滅的空泡照片表明潰滅時(shí)空泡發(fā)生變形，這些變形隨壓力梯度的增加及距邊界面距離的減小而增大。這種理論認(rèn)為變形促成了流速很大的微型射流，射流在潰滅結(jié)束前的瞬間穿透空泡的內(nèi)部。如果空泡離邊界很近，則該射流會(huì)射向固體邊界造成空蝕?？张菰谂R近潰滅前的瞬間，在泡的中心形成一般微射流，射流速度達(dá)100m/s,甚至高達(dá)300m/s,則產(chǎn)生的沖擊力也很大，而且射流沖擊邊壁的次數(shù)也很多。這種壓力脈沖作用的時(shí)間每次只有幾個(gè)微秒，則這樣形成的大沖擊力可直接形成壁面上的蝕坑，重復(fù)作用的沖擊力也會(huì)引起材料的疲勞破壞。
    除此之外，也有用熱力學(xué)作用和電化學(xué)作用來(lái)解釋渣漿泵空蝕現(xiàn)象的。熱力學(xué)作用論認(rèn)為，當(dāng)空泡高速受壓后，氣相高速凝結(jié)，從而放出大量的熱，足以使金屬融化而造成破壞。電化學(xué)作用論認(rèn)為，空泡潰滅時(shí)對(duì)固體邊界的沖擊首先使沖擊點(diǎn)溫度升高，與鄰近的非沖擊點(diǎn)(冷端)形成熱電偶產(chǎn)生電流，其次在沖擊點(diǎn)處其金屬材料局部受力迫使金屬晶格變位，而周圍的晶體阻止它變位，從而產(chǎn)生電流。電流將起電解作用，而使固體材料破壞。在空泡潰滅過(guò)程中，有時(shí)會(huì)伴隨著閃光現(xiàn)象，有人認(rèn)為是由于電化效應(yīng)造成的，而更多的研究表明是由于氣相高速凝結(jié)后放出的高溫引起的。
    總之，空蝕破壞機(jī)理是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，它還與化學(xué)腐蝕、泥沙磨損等相互促進(jìn)，使材料加速破壞。