使用高強度鋼對車禍破拆救援的挑戰 - 第4部分: 液壓動力切割工具
羅恩·穆爾
主題：先進高強度鋼
題目：高強度鋼的使用對道路車禍破拆救援帶來的挑戰，第4部分
目的：救援人員將能夠理解和解釋各種液壓動力救援切割工具(金鋼鉗？)的能力和局限性.
任務：基於本係列第4部分所包含的信息，救援人員將能夠展示破拆救援中必要的各項步驟，他們將能夠有效地使用液壓動力切割工具，切開近年生產的車輛裏那些由先進高強度鋼製造的結構部件。
圖1切開硼鋼中柱最成功的位置是這個所謂的“平行”的位置。這樣的位置和姿態讓兩片刀片在切割金屬之前，更靠近完全閉合位置，從而產生更大的切割力量(就是中學物理講的簡單的杠杆原理)。而如果刀片加載時，處於完全張開的狀態，則不會產生足夠的力量。
圖2迄今學到的教訓之一就是，刀片的幾何形狀設計是一個極其重要的因素，決定了液壓動力救援刀具能否切開先進高強度鋼製造的結構部件。所示的這4把切割刀片，是圓弧/鋸齒形，弧形和鋸齒刀片等各種組合的例子。(地球人都知道，工欲善其事，必先利其器)
圖 3這裏顯示的是”冠軍野獸”牌 (Champion Beast) 金鋼鉗,配上了USAR刀片，正躍躍欲試地馬上要拿2008年的道奇酷搏的中柱來試刀。在刀刃下這個位置裏，正是測試車輛中最厚的1.9毫米的硼鋼支柱的所藏之處。
作為一名進行道路車禍破拆救援的救助者，如果您的工具庫裏，隻是液壓金鋼鉗，您將不再能夠保證成功地切割碰撞受損的汽車上的所有結構。您正使用的那件工具本身，可能沒有什麽機械方麵的毛病，它以前一直削鐵如泥，百戰百勝，它現在不行了。你破拆切割的失敗，可能僅僅就是因為你用的那把刀不行。現在的新車裏那些先進的超高強度鋼，比你用的那把破刀結實多了。
在第4部分中，我們要回顧一下與液壓動力切割機有關的研究發展成果，以確定剪切先進的高強度鋼材都需要哪些東西，如何才能更好地使用切割工具來完成破拆救援任務。通過介紹筆者的開創性研究，揭示了一些新的有關新型汽車破拆救援的挑戰，以及其他有趣的信息。
非常明顯，除了切割機的功率以外，其他因素，比如切割機的使用位置，液壓軟管的長度，液壓油的流量和壓力，以及刀片本身的幾何設計，都可以決定破拆救援切割任務的成敗。
現在，液壓救援工具製造商都敏銳地認識到切割先進高強度鋼帶來的挑戰。各家救援工具製造商都有一些液壓動力切割機，完全切不動先進高強度鋼，這是無庸置疑的。這些液壓動力切割機往往都是在20世紀80年代，90年代以及更早幾年製造的。一般來說，他們近幾年製造的新式切割機，能夠切開如硼鋼之類的先進高強度鋼。
筆者設計並且進行了一個現場比較的研究項目。各家生產的液壓動力切割機都來參加，進行一係列標準化的切割工作，被切割的部位是前擋側柱，中柱，以及頂蓋橫粱，它們都有先進的高強度鋼衝壓件，用來增強車輛的抗碰撞安全性，實現輕量化。要創建協調一致公平公平的比較和競爭的環境，本研究需要大量的先進高強度鋼板，它們必須是在類型和厚度上完全相同的。位於底特律騷思肥爾德的美國鋼鐵協會的工程師，提供了測試車用的先進高強度鋼的化學成份的準確技術數據。與我們合作的”國家農場”保險公司車輛研究中心的官員，從他們庫存的“全損” 車輛裏，找來了一些碰撞以後損壞的近期型號的車輛。這些車輛的設計都有完全相同的硼鋼結構。
每家救援工具製造商都有同等的機會，送來他們造的各種品牌和型號的液壓動力切割工具參加測試。每把切刀都先用來切一下“薄”的硼鋼，其厚度略厚於一毛錢硬幣。捐贈的車輛的頂蓋橫粱，是0.9毫米厚的硼鋼熱衝壓件，正好當我們測試用的薄件。至於“厚” 的硼鋼試驗件，每把切刀都要來切包裹在中柱內的1.9毫米厚的硼鋼熱衝壓件，其厚度略厚於兩毛五分錢的硬幣。
經驗教訓
刀具切割測試結果表明，它們有的成功了，有的失敗了。下麵是一些經驗教訓總結：
• 我們在以液壓動力切割刀切割硼鋼的測試中發現，每家製造商生產的切割刀的能力，並不一定跟他們所公布的切割力符合。換句話說，對於任何一個我們所測試的特定的切割刀，製造商的廣告裏所說的強大的切割力，並不能保證一定可以切斷硼鋼。看來，動力切割機的評級通常是根據某些工程公式的理論計算確定的。由於他們不是實際測量的切割力，廣告裏的切割力可能無法準確地表示，它們在現實世界中可用的切割力。現實世界需要的切割能力，可能比這些數字所描述的要更加複雜。
•刀片的厚度是非常重要的。在我們的測試中，那些幹淨利落地把硼鋼中柱切斷的刀，看上去似乎都是專門設計的厚刀片。厚刀片讓刀刃更加穩定牢靠，它還能把硼鋼和包著它的低碳鋼衝壓件一起完全切斷。(重現削鐵如泥的寶刀本色)
•刀片形狀或設計可能是另一個影響成敗的重要的因素。硼鋼測試評估了不同的刀片設計; 包括圓弧形，橢圓形，鋸齒形，以及圓弧/鋸齒的組合。這些款式在測試有時成功，有時失敗。有很多次，普通的圓弧形刀片，在開始切割中柱之前，先是不必要地把許多層金屬板，緊緊地擠壓成一捆。在某些情況下，尤其是液壓動力切割刀的能力快接近其極限時，經常會發生這種擠壓，然後工具就卡死在那裏，切不下去了(把那麽厚厚的一羅鋼板一刀兩斷，談何容易)。但是，如果刀刃帶鋸齒，(鋼板被鉤住就滑不開，所以)刀片剛一碰到前擋側柱，中柱，或者頂蓋橫粱，就開始進行撕裂切斷動作，這樣一來，切割刀就可能切斷硼鋼件。(很像小時候聽的掰斷筷子的故事裏講的各個擊破的道理)
• 在測試過程中，我們明顯地感到，液壓動力切割刀在刀片完全打開時，其切割力是最弱的；隨著兩塊刀片的閉合，切割力愈來愈大。切割點離刀片軸銷越近，切刀的切割力就越大。這意味著，在我們的現實世界的測試中，如果把切割刀擺成與中柱成90度角的位置，切割刀就可能無法切斷硼鋼，尤其是在使用了又短又小的刀片的時候。在某些情況下，隻要我們把液壓動力切割刀轉動到跟車輛側麵平行的位置上，再進行切割，同樣的工具就能成功地切斷硼鋼。所以，如果你的刀卡死了，決不要灰心放棄。你應該改變一下切割角度，再試一下。
• 新型的能夠成功地切斷硼鋼的切割刀具，似乎都有更大直徑的液壓缸。它們以一個連續的動作進行切割時，也是最成功的，那是一個令人震驚的一氣嗬成的動作。先進高強度鋼材先是承受很大的應力，然後發出類似玻璃破碎的聲音而斷裂。由於液壓缸體積較大，在移動活塞，強製刀片閉合時，新型切割刀的液壓缸需要更多的液壓油。如果一個消防部門更新了切割刀，但其泵站沒有更換更大的油箱，更大流量的泵，這就可能發生一個問題。這種不協調會導致刀具移動緩慢，需要更長的時間來建立起切割所需的較大的壓力，讓人們感到新的切割刀可能比它所取代的舊刀具性能更差勁。在使用新型切割刀時，如果仍然以舊的輸油軟管係統來供油，可能會進一步削弱它切斷先進高強度鋼的能力。
• 當切割刀切不動硼鋼時，對應的刀片就會有相互分開的趨勢(像剪子那樣)。救援人員在切割近期型號的車輛時，應注意觀測兩個尖端是否有要掰開的傾向。(厚刀片不容易掰開)如果任何刀片在切割時發生相互遠離的傾向，就不是一個好兆頭，應該立刻停止切割，重新定位刀具。
• 最後要說的一點是，對於任何車輛，各處結構裏用的先進高強度鋼材的厚度是不同的。沒有任何具體標誌告訴你，車頂或各支柱部位的鋼結構裏，是否藏有先進高強度鋼。如果你的切割刀在你預期為”一帆風順”的地方停滯不前，(遇到先進高強度鋼了) 我最好的建議就是“重新定姿態，重新定位置，然後重新再試一下。”切割刀與車身中柱平行的位置是最可能切斷的刀具角度。如果在一個地方進行了初步嚐試，發現切不動，你應該從那裏向上或向下移動幾英寸，你也許會遇到更薄的金屬，甚至更軟的低碳鋼。然後重新嚐試進行剪切。您要有耐心，等待液壓泵站建立起額定的高壓。在我們的測試裏，建立高壓所需要的標準時間是10秒鍾，有時，切割工具僅僅需要延遲五到八秒的時間，係統就能建立起切割需要的高油壓。
