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防爆工具的防爆機(jī)理

2024-09-30

通常由鋼鐵材料制成的釬、鎬、錘、鉗、扳手、吊具等工具和設(shè)備在其激烈動(dòng)作或失手跌落時(shí)發(fā)生的摩擦、撞擊火花是隱蔽的引爆火源，所以這些工具不能在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所使用。
在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所使用的工具（設(shè)備）必須由不發(fā)生摩擦、撞擊火花，甚至不能產(chǎn)生熾熱高溫表面的特種材料制成，這樣的工具稱為防爆工具。
鋼鐵材料具有較高的強(qiáng)度和硬度，適合于制造工具，而且鋼材的強(qiáng)度和硬度隨著含碳量的增加而提高。
然而對(duì)鋼鐵材料摩擦火花產(chǎn)生機(jī)理的研究結(jié)果表明，恰恰是鋼材中所含的碳是產(chǎn)生摩擦火花的根源。
為了消滅工具的摩擦、撞擊火花，人們把選材方向轉(zhuǎn)向了鋼材。

鋼材用作防爆工具，與鋼材比較有兩個(gè)顯著的不同點(diǎn)：
第一，不含碳。不會(huì)出現(xiàn)氧-鐵-碳反應(yīng)鏈，所以不出現(xiàn)火花。
第二，鋼材的強(qiáng)度和硬度都比較低，導(dǎo)熱性又比鋼材高，發(fā)生摩擦或撞擊時(shí)，局部摩擦點(diǎn)會(huì)發(fā)生塑性變形而避免摩擦能量集中在個(gè)別接觸點(diǎn)上，加上材料的高導(dǎo)熱性，摩擦產(chǎn)生的熱量迅速分散到基體而減少摩擦撞擊點(diǎn)出現(xiàn)熾熱高溫的危險(xiǎn)。
以上兩點(diǎn)就是鋼材（銅合金）工具的防爆機(jī)理。
然而，純銅的強(qiáng)度和硬度太低，不能直接用做工具，需要添加適當(dāng)?shù)脑厝玮敗X、鈦、鎳、鎂等熔煉成銅基合金以提高其強(qiáng)度和硬度。
但當(dāng)強(qiáng)度和硬度提高后，前述鋼材在防爆工具上的第二個(gè)特點(diǎn)就有削弱或消失的危險(xiǎn)。于是，人們又進(jìn)一步探討"兩全其美"的技術(shù)途徑。
這就是要求所配制的銅基合金在室溫下具有高的強(qiáng)度和硬度，一旦受到摩擦、撞擊，溫度上升到一定程度，銅基合金的金相組織就發(fā)生相變而轉(zhuǎn)化為低強(qiáng)度并出現(xiàn)塑性變形甚至磨損剝?cè)ⅰ?br> 這時(shí)局部摩擦面上的金屬摩擦抗力下降，摩擦、撞擊的最高溫度就被限制在合金相變溫度之下，成為不能點(diǎn)燃爆炸性混合物的防爆合金。國(guó)外稱為非危險(xiǎn)火花金屬。
現(xiàn)在工業(yè)上已有鉸青銅、鋁青銅、J892銅合金等多種銅基合金成功地應(yīng)用于防爆工具上。

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