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防爆工具的防爆机理
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防爆工具的防爆机理

【摘要】:
为了消灭工具的摩擦、撞击火花,人们把选材方向转向了铜材。   铜材用作防爆工具,与钢材比较有两个显著的不同点:   第一,不含碳。不会出现氧-铁-碳反应链,所以不出现火花。   第二,铜材的强度和硬度都比较低,导热性又比钢材高,发生摩擦或撞击时,局部摩擦点会发生塑性变形而避免摩擦能量集中在个别接触点上,加上材料的高导热性,摩擦产生的热量迅速分散到基体而减少摩擦撞击点出现炽热高温的危险。
通常由钢铁材料制成的钎、镐、、钳、扳手、吊具等工具和设备在其激烈动作或失手跌落时发生的摩擦、撞击火花是隐蔽的引爆火源,所以这些工具不能在爆炸危险场所使用。
  在爆炸危险场所使用的工具(设备)必须由不发生摩擦、撞击火花,甚至不能产生炽热高温表面的特种材料制成,这样的工具称为防爆工具。
  钢铁材料具有较高的强度和硬度,适合于制造工具,而且钢材的强度和硬度随着含碳量的增加而提高。
  然而对钢铁材料摩擦火花产生机理的研究结果表明,恰恰是钢材中所含的碳是产生摩擦火花的根源。
  为了消灭工具的摩擦、撞击火花,人们把选材方向转向了铜材。
 
  铜材用作防爆工具,与钢材比较有两个显著的不同点:
  第一,不含碳。不会出现氧-铁-碳反应链,所以不出现火花。
  第二,铜材的强度和硬度都比较低,导热性又比钢材高,发生摩擦或撞击时,局部摩擦点会发生塑性变形而避免摩擦能量集中在个别接触点上,加上材料的高导热性,摩擦产生的热量迅速分散到基体而减少摩擦撞击点出现炽热高温的危险。
  以上两点就是铜材(铜合金)工具的防爆机理。
  然而,纯铜的强度和硬度太低,不能直接用做工具,需要添加适当的元素如铍、铝、钛、镍、镁等熔炼成铜基合金以提高其强度和硬度。
  但当强度和硬度提高后,前述铜材在防爆工具上的第二个特点就有削弱或消失的危险。于是,人们又进一步探讨"两全其美"的技术途径。
  这就是要求所配制的铜基合金在室温下具有高的强度和硬度,一旦受到摩擦、撞击,温度上升到一定程度,铜基合金的金相组织就发生相变而转化为低强度并出现塑性变形甚至磨损剥寓。
  这时局部摩擦面上的金属摩擦抗力下降,摩擦、撞击的最高温度就被限制在合金相变温度之下,成为不能点燃爆炸性混合物的防爆合金。国外称为非危险火花金属。
  现在工业上已有铍青铜、铝青铜、J892铜合金等多种铜基合金成功地应用于防爆工具上。