作為一種冷態(tài)沖蝕技術(shù)，高壓清洗機(jī)在廢棄固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中推進(jìn)劑裝藥的安全清理上得到了廣泛應(yīng)用。然而，清理作業(yè)中高壓水射流與固體推進(jìn)劑之間的近似剛性碰撞在一定條件下可能引起燃燒甚至爆裂，這類事故在美國、德國、烏克蘭和中國都有發(fā)生，并且其中的點(diǎn)火起爆機(jī)理至今尚不明確。鑒于高壓水射流清理推進(jìn)劑裝藥的潛在危險(xiǎn)性，工程實(shí)際中人們僅將高壓清洗機(jī)用于清理危險(xiǎn)系數(shù)較低的HTPB推進(jìn)劑裝藥或CTPB推進(jìn)劑裝藥，并將射流壓力控制在50MPa以內(nèi)、單次清理時(shí)間控制在15min以內(nèi)。
將高壓清洗機(jī)用于清理NEPE推進(jìn)劑裝藥的基本前提是確保高壓水射流對NEPE推進(jìn)劑裝藥的有效破碎。然而影響破碎的因素很多，其中射流壓力是影響水射流切割破碎能力的最重要因素。我們根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)可以確定高壓水射流清理NEPE推進(jìn)劑裝藥的出口壓力下限。另外根據(jù)水射流對其他物料的大量試驗(yàn)可知，出口壓力越高，切割破碎越容易。當(dāng)然，清理作業(yè)中出于安全性和能效的慮，不可能對出口壓力無限取高。
我們以20℃時(shí)NEPE推進(jìn)劑裝藥的抗壓強(qiáng)度為其破壞依據(jù)，取30、40、50MPa三個(gè)出口壓力水平，當(dāng)噴嘴直徑、靶距、清理時(shí)間分別為0.2 mm、20 mm、10 min時(shí)，水射流以三孔旋轉(zhuǎn)噴射方式對NEPE推進(jìn)劑裝藥進(jìn)行清理，效果上圖所示，各出口壓力下相應(yīng)的質(zhì)量損失(Δm)和切割深度(h)如下表所示。
NEPE推進(jìn)劑裝藥不同壓力水射流下的質(zhì)量損失和切割深度
p/MPaΔm/gh/mm
3018.79.2
4047.517.3
50103.833.9
由此可以看出，30～50MPa的高壓清洗機(jī)均可實(shí)現(xiàn)NEPE推進(jìn)劑裝藥的有效破碎，并且射流壓力越高，清理效果越好。
高壓清洗機(jī)的工作介質(zhì)是水，清洗過程中并不會(huì)產(chǎn)生熱量，射流可到達(dá)縫隙、拐角等人為難以清洗的地帶，而且高壓清洗機(jī)的清洗方式屬于物理清洗，清洗過程中不會(huì)因熱、化學(xué)作用產(chǎn)生材料本身以外的異物，例如煙、塵等氣體。所以采用高壓清洗機(jī)去除注塑螺桿殘留物，具有qc質(zhì)量好、效率高、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)，下面主要介紹高壓清洗機(jī)清理注塑螺桿的工藝裝置和清理工藝的實(shí)施。
可以在臥式車床上進(jìn)行工藝實(shí)施，螺桿在雞心夾頭帶動(dòng)下隨頂旋轉(zhuǎn)，防濺射軟套在不影響噴嘴工作的前提下，可根據(jù)現(xiàn)場情況配置。螺桿表面殘留塑料的去除分為3個(gè)部分進(jìn)行，如圖中顯示A、B、C噴嘴所示，A噴嘴用于qc外徑D的螺桿外圓，B噴嘴用于qc直徑為d的螺桿基圓面，C噴嘴用于qc螺旋上下兩環(huán)面。
A、B、C噴嘴的軸向進(jìn)給速度F由轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 和螺距 T 來決定，即 噴嘴軸向進(jìn)給速度公式，這樣可以使3個(gè)面在清理中完整不遺漏，并提高工作效率。對于B噴嘴，由于高壓水射流有效作用面積不能一次覆蓋環(huán)面寬度和螺旋槽寬度，所以清洗得分成多次進(jìn)行，并且靠手工調(diào)整。具體次數(shù)要根據(jù)螺桿尺寸大小來決定。而對于C噴嘴的情況，噴嘴靠支架固定，支架在滑板上隨軸向進(jìn)給，每從頭到尾走完后，C噴嘴徑向移動(dòng)一個(gè)有效作用直徑。
如果增壓器的容量足夠大，A、B、C3個(gè)噴嘴可以同時(shí)進(jìn)行工作，減少輔助時(shí)間，進(jìn)一步提高工作效率。
噴嘴的安裝需要注意幾個(gè)幾何尺寸：靶距L、入射角α以及工件回轉(zhuǎn)方向。
靶距：
靶距 L 過大或過小對qc效率都有影響，對一定壓力和流量的水射流，去除某材料存在的靶距值。
入射角α：
入射角α的影響根據(jù)具體的工藝而有不同。對于純切割，以85度為佳，對于以去除剝離材料為目的的工藝，一般為40-60度。在本工藝圖中，與工件中心線等高α等于90度的情況下的去除效率不如上圖所示α角的布局。一方面由于 AB 弧段比 CD 弧段長，使其有效作用面積增加，另外一方面，實(shí)際的靶距變化范圍較大，采用逆切的方式有利于射流進(jìn)入塑料層和螺桿圓面之間起到楔壓作用，將材料剝離，且將正壓作用變?yōu)榧羟凶饔谩?/p>
綜上所述，我們可以看出高壓清洗機(jī)不僅可以用于清洗、切割，更適合于多種材料的強(qiáng)制剝離去除和破碎，特別是兩種材料在硬度強(qiáng)度相差較大時(shí)，其選擇性切割能發(fā)揮獨(dú)特的作用。
高壓清洗機(jī)在近些年來的發(fā)展非常迅速，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。如機(jī)械制造，鑄造，油田等行業(yè)。它的原理是利用高壓泵將動(dòng)力源(電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能，具有高強(qiáng)度壓力的水通過高壓噴嘴的小孔，再將壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，從而形成高速的微細(xì)水射流，利用高壓水射流的強(qiáng)大沖擊力沖擊被清洗物體，把污垢剝離、qc，以達(dá)到清洗的目的。那么，如何更加有效地利用高壓水射流的能量來提高清洗效率成了一門新的課題。
根據(jù)伯努力方程可知，高壓清洗機(jī)的總能量由位能、靜壓能和動(dòng)壓能組成。位能值由于太小可以忽略。在噴嘴出口處，由于流道無窮擴(kuò)大，靜壓能全部轉(zhuǎn)換為動(dòng)壓能。這時(shí)高壓清洗機(jī)噴射系統(tǒng)總能量可由下列公式表達(dá)：
高壓清洗機(jī)噴射系統(tǒng)總能量計(jì)算公式 公式(1)
公式(1)中：高壓清洗機(jī)總能量 —高壓清洗機(jī)噴射系統(tǒng)總能量，m；
高壓清洗機(jī)車上段能量損失 —車上段能量損失，m；
高壓清洗機(jī)高壓膠管段能量損失 —高壓膠管能量損失，m；
高壓清洗機(jī)噴嘴段能量損失 —噴嘴能量損失，m；
高壓清洗機(jī)噴嘴出口處噴射動(dòng)能 —噴嘴出口處噴射動(dòng)能，m。
公式(1)中 高壓清洗機(jī)噴嘴段能量損失計(jì)算公式 和 高壓清洗機(jī)噴嘴出口處噴射動(dòng)能計(jì)算公式 替，則可以得出公式(2)：
高壓清洗機(jī)能量計(jì)算公式 公式(2)
公式(2)中：ζ —噴嘴能量損失系數(shù)；
高壓水射流噴嘴出口速度 —射流出口速度，m/s；
g —重力加速度，m/s2。
經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn)，可以得出高壓清洗機(jī)能量和壓力分布曲線
