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流表面材料損壞的現(xiàn)象。在空泡潰滅過程中伴隨機(jī)械、電化學(xué)和熱力學(xué)等過程的作用。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（我國工程技術(shù)界稱為汽蝕）現(xiàn)象，實際上包括了空化和空蝕兩個過程。
    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)的一定動力條件作用下，都能引起空蝕破壞。
    對于空蝕破壞的機(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，又有不同的觀點，其中有兩種解釋較為合理并為試驗證實，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，使邊壁形成一個球面凹形蝕坑。根據(jù)凹坑的直徑和深度可以計算出形成這個凹坑所消耗的功，從而可推算出單個空泡潰滅時產(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，則該射流會射向固體邊界造成空蝕。空泡在臨近潰滅前的瞬間，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間每次只有幾個微秒，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，空泡潰滅時對固體邊界的沖擊首先使沖擊點溫度升高，與鄰近的非沖擊點(冷端)形成熱電偶產(chǎn)生電流，其次在沖擊點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。在空泡潰滅過程中，有時會伴隨著閃光現(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)理是一個十分復(fù)雜的問題，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。