使用高強度鋼對車禍破拆救援的挑戰 - 第3部分: 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3部分
目的：救援人員將能夠理解和解釋各種手動，氣動，和電動的救援工具的破拆切割能力和局限性.
任務：基於本係列第3部分所包含的信息，以目前生產的小汽車為例，救援人員將能夠認識本部門所擁有的每一件救援切割工具，知道它們能不能切斷先進高強度鋼，特別是使用了硼鋼的部位。
圖 1 道奇酷搏車的司機一側的中柱截麵，照片顯示了中柱的多層結構。外層和最內層是由低碳鋼製造的。隻有中間層是較厚的先進高強度鋼。圖中顯示的是一個硼鋼熱衝壓件。
圖2 因為多次嚐試以各種氣動鑿切開硼鋼中柱，均未成功，所以試驗停止了。氣動鑿隻能切成外層的低碳鋼衝壓件，對內部的硼鋼熱衝壓件根本就是”蚍蜉撼大樹，螳臂擋火車”。
圖 3名為”演變230 極限RES-Q-SAW”的電動鋸，能夠切開硼鋼中柱和車頂蓋橫粱。由於是切割硬化的先進高強度鋼，現場火花四濺，尖厲的噪聲震耳欲聾，鋸片本身也在測試中遍體鱗傷同歸於盡了。
圖 4 切割硬化的先進高強度鋼中柱也完全毀壞了塗敷了磨料的旋轉鋸片。正如預期的那樣，旋轉鋸的高速旋轉切割過程產生的火花，四處飛濺，表明旋轉鋸是一個危險的不切實際的破拆工具，不能用於破拆救援。(因為車內有生命垂危的傷員，地上有油箱泄漏的燃料)
第一次研究對帶有先進高強度鋼零件的車輛進行破拆救援，情況就已經變得非常明顯了: 我們有些救援工具，根本沒有能力削斷那些先進高強度鋼。從本質上講，我們目前這一代切割工具，從強度上完全啃不動硼鋼和馬氏體鋼之類的新合金鋼。在本係列的第3部分，我們開始研究手裏那些工具能夠切斷先進高強度鋼，那些不能。我們現在就必須把這件事整明白了，而不是拖延到以後，在救援現場丟人現眼，眼怔怔地看著被困傷員因搶救不及時，死在車裏。
破拆救援工具能力的研究一開始，先要看一看那些救援工具有可能被用來切割破損的車輛，並把這些工具按特定類別進行分類。選定的類別為壓縮空氣鑿鏟型工具，電動鋸型工具，氣動切割型刀具，手工具，以及動力救援係統刀具。我們計劃係統地研究每個類型的救援工具，評估它們對付已知的先進高強度鋼的能力。
研究合作夥伴
參加研究工作的美國鋼鐵協會工程師證實了，戴姆勒 - 克萊斯勒在其四門轎車道奇酷搏車以及吉普愛國者和指南者SUV車上，使用了完全相同的先進高強度鋼結構。前擋側柱，中柱，頂蓋橫粱，以及後柱都被證實是熱衝壓的硼鋼製造的，正是這種超高強度的鋼材，給我們常用的救援工具帶來一大堆問題。有了這些信息，州立農業保險公司(State Farm)總部的學習與發展小組參與了我們的研究項目。通過他們的代理網絡，州立農業保險公司的官員們找到了八輛2007年或2008年生產的，這些品牌的車輛 - 五輛道奇酷搏車，三輛吉普車。它們都經曆過某些車禍碰撞損壞，被確定為所謂的“完全報廢”的車輛，準備在全國範圍內進行殘值拍賣。
確切地知道了在這些特定的車輛裏，用得是那種高強度鋼，裝在什麽部位，有多厚，以及它們是如何跟其他部分連接的，就可以做一些救援工具的測試計劃了。研究的結果應該顯示我們手上的救援工具有什麽能力，那些工具有能力切割先進高強度鋼材。厚度在0.9毫米至1.9毫米不等的硼鋼，是在所有車輛中最常遇到的高強度鋼材。正確地描述是，這些硼鋼板材的厚度範圍，從比一分錢硬幣稍薄一點，到比兩毛五硬幣略厚一點。此外，在每部車輛裏，無論是前擋側柱，中柱，還是頂蓋橫粱，硼鋼件都是夾裝在內層。中柱的構造是三層金屬板，兩層低碳鋼，一層硼鋼。
氣動鑿類工具
首先測試的是氣動工具，高壓和低壓的都包括。在各種測試情況下，氣鑿或氣槍類工具都無法切入硼鋼中柱。鑿尖能夠切穿外邊的低碳鋼層，但無法切進硼鋼層，哪怕是最薄的硼鋼層也不行。有好幾次，鑿尖都給啃崩了。氣動鑿的牙口差遠去了，根本不是先進高強度鋼的對手。
往複型，循環型和旋轉型的鋸切類工具
接下來測試的是電動鋸切工具，包括一把電動往複鋸和一把特製的電動旋轉鋸。我們詢問了全國各地的往複鋸片製造商的意見，問他們是否有能切動硼鋼的鋸片。我們從他們那裏購買了各種破拆專用的往複鋸片用於測試。其中硼鋼切割能力最好的，要數馬薩諸塞州東朗梅多市的萊諾克斯(LENOX)有限公司的產品，萊諾克斯金刀鋸片。它的鋸片設計有鈦塗層增強的牙齒，那是為散熱更快專門設計的，使刀片更加耐磨，使它們的牙齒更長久地保持鋒利，切割的更快。雙金屬的萊諾克斯黃金刀片設計得很獨特;其白色的刀片和鍍鈦的”大金牙”，讓人一眼就能認出來。
往複鋸片測試之前，沃爾特斯公司的代表聯係到作者，他提供了一個被稱為酷切(CoolCut)的特殊的產品。我們發現，它是帶有內裝某種特殊凝膠的管狀容器。說明書說，鋸片應該侵入到酷切的凝膠裏，製造商表示，鋸片上粘了凝膠塗層以後，引起的化學反應在切割過程中保持刀片的冷卻。他們說冷卻以後的刀片將使能夠切割硼鋼。
在我們的測試中，一直試到每一把往複鋸鋸片上的牙齒都掉光了，最終的結果基本上可以說，無論是否使用了“酷切”冷卻，我們隻能劃破車輛中柱外層的低碳鋼，裏邊的硼鋼毫發未傷。事實上，使用往複鋸試圖切割最難切的硼鋼層時，刀片熱的呼呼冒煙，火花四射。目前看來，基本上沒有那一種現有的往複鋸，可以安全地用在車禍事故現場，有效地切割車輛裏的先進高強度鋼結構。
接下來，RES-Q-傑克公司送來他們的“演變230極限RES-Q鋸”(Evolution 230 Xtreme RES-Q-Saw)參加評價測試。這是一款新型的車輛破拆救援用的電動圓鋸，由一台1750瓦，15安培的電機驅動。九英寸直徑的刀盤邊緣鑲了一圈硬質合金。刀片是專門用來切割低碳鋼，鋁，不鏽鋼和木材的。救援人員費了九牛二虎之力以後，該圓鋸竟然完全切透了厚為1.9毫米的道奇酷搏的硼鋼中柱。因為是對一種很堅硬的金屬進行切割，圓鋸的高速旋轉切割過程產生了大量火花，禮花般四處飛濺，鋸片的牙齒本身也發生嚴重損害，如圖4所示，變得豁牙露齒，麵目全非，難看極了。
當我們開始切割時，刀盤邊緣一共鑲有48塊硬質合金牙。中柱切斷完成以後，大約10塊硬質合金牙不見了。在以最大速度切割中柱時，即使站在車外，噪音也幾乎達到了震耳欲聾的程度。不錯，1.9毫米厚的中柱硼鋼層是被切開了，但在現實世界的事故救援現場中，當被困的傷員和急救人員還在車內時，這件救援工具並不怎麽實用。
我們評估的最後一件鋸類救援工具，是消防部門用的汽油發動機驅動的旋轉鋸。這種多用途的破拆工具使用帶磨料的刀片，專門設計來切割有先進高強度鋼結構的車輛。像我們指望的那樣，用了這把鋸，沒費多大勁就切斷了硼鋼的中柱。事實上，現實的情況是，切割過程中刀片完全崩刃了，跟硼鋼的劇烈磨擦產生的高熱火花散落到車輛周圍，噪聲隆隆，煙霧滾滾。我們的結論是這個工具確實有切割硼鋼的能力，但它不是一件真正適合現實世界的現場救援使用的工具。
手工具
下一個評估測試的工具類別，是我們消防部門用的手工具。為了與現實相一致，整個吉普愛國者的高強度鋼中柱被放置在地麵上。一名消防隊員可以挑任何一件趁手的帶尖的手工具，設法在中柱上刺穿一個洞。他先挑了一把帶尖的斧頭，雙手掄園了狠狠地砸下來，斧頭尖猛烈地砸中柱上，但是卻擦皮而過。經過反複多次努力，他也沒能刺穿一個小洞，屢戰屢敗的消防隊員最終隻好放棄了。經過他一頓狂鑿以後，最終的結果僅僅是在中柱上留下一個小坑。堅硬的金屬彈開了大部分斧頭的砸擊，幾乎沒有留下任何損壞的痕跡。我們也嚐試過用撬棒來刺透中柱，產生的結果相同。麵對這些強硬的東西，我們的手工具絕對是以卵投石，毫無勝算。
使用高強度鋼對車禍破拆救援的挑戰 - 第3部分: 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3部分
目的：救援人員將能夠理解和解釋各種手動，氣動，和電動的救援工具的破拆切割能力和局限性.
任務：基於本係列第3部分所包含的信息，以目前生產的小汽車為例，救援人員將能夠認識本部門所擁有的每一件救援切割工具，知道它們能不能切斷先進高強度鋼，特別是使用了硼鋼的部位。
圖 1 道奇酷搏車的司機一側的中柱截麵，照片顯示了中柱的多層結構。外層和最內層是由低碳鋼製造的。隻有中間層是較厚的先進高強度鋼。圖中顯示的是一個硼鋼熱衝壓件。
圖2 因為多次嚐試以各種氣動鑿切開硼鋼中柱，均未成功，所以試驗停止了。氣動鑿隻能切成外層的低碳鋼衝壓件，對內部的硼鋼熱衝壓件根本就是”蚍蜉撼大樹，螳臂擋火車”。
圖 3名為”演變230 極限RES-Q-SAW”的電動鋸，能夠切開硼鋼中柱和車頂蓋橫粱。由於是切割硬化的先進高強度鋼，現場火花四濺，尖厲的噪聲震耳欲聾，鋸片本身也在測試中遍體鱗傷同歸於盡了。
圖 4 切割硬化的先進高強度鋼中柱也完全毀壞了塗敷了磨料的旋轉鋸片。正如預期的那樣，旋轉鋸的高速旋轉切割過程產生的火花，四處飛濺，表明旋轉鋸是一個危險的不切實際的破拆工具，不能用於破拆救援。(因為車內有生命垂危的傷員，地上有油箱泄漏的燃料)
第一次研究對帶有先進高強度鋼零件的車輛進行破拆救援，情況就已經變得非常明顯了: 我們有些救援工具，根本沒有能力削斷那些先進高強度鋼。從本質上講，我們目前這一代切割工具，從強度上完全啃不動硼鋼和馬氏體鋼之類的新合金鋼。在本係列的第3部分，我們開始研究手裏那些工具能夠切斷先進高強度鋼，那些不能。我們現在就必須把這件事整明白了，而不是拖延到以後，在救援現場丟人現眼，眼怔怔地看著被困傷員因搶救不及時，死在車裏。
破拆救援工具能力的研究一開始，先要看一看那些救援工具有可能被用來切割破損的車輛，並把這些工具按特定類別進行分類。選定的類別為壓縮空氣鑿鏟型工具，電動鋸型工具，氣動切割型刀具，手工具，以及動力救援係統刀具。我們計劃係統地研究每個類型的救援工具，評估它們對付已知的先進高強度鋼的能力。
研究合作夥伴
參加研究工作的美國鋼鐵協會工程師證實了，戴姆勒 - 克萊斯勒在其四門轎車道奇酷搏車以及吉普愛國者和指南者SUV車上，使用了完全相同的先進高強度鋼結構。前擋側柱，中柱，頂蓋橫粱，以及後柱都被證實是熱衝壓的硼鋼製造的，正是這種超高強度的鋼材，給我們常用的救援工具帶來一大堆問題。有了這些信息，州立農業保險公司(State Farm)總部的學習與發展小組參與了我們的研究項目。通過他們的代理網絡，州立農業保險公司的官員們找到了八輛2007年或2008年生產的，這些品牌的車輛 - 五輛道奇酷搏車，三輛吉普車。它們都經曆過某些車禍碰撞損壞，被確定為所謂的“完全報廢”的車輛，準備在全國範圍內進行殘值拍賣。
確切地知道了在這些特定的車輛裏，用得是那種高強度鋼，裝在什麽部位，有多厚，以及它們是如何跟其他部分連接的，就可以做一些救援工具的測試計劃了。研究的結果應該顯示我們手上的救援工具有什麽能力，那些工具有能力切割先進高強度鋼材。厚度在0.9毫米至1.9毫米不等的硼鋼，是在所有車輛中最常遇到的高強度鋼材。正確地描述是，這些硼鋼板材的厚度範圍，從比一分錢硬幣稍薄一點，到比兩毛五硬幣略厚一點。此外，在每部車輛裏，無論是前擋側柱，中柱，還是頂蓋橫粱，硼鋼件都是夾裝在內層。中柱的構造是三層金屬板，兩層低碳鋼，一層硼鋼。
氣動鑿類工具
首先測試的是氣動工具，高壓和低壓的都包括。在各種測試情況下，氣鑿或氣槍類工具都無法切入硼鋼中柱。鑿尖能夠切穿外邊的低碳鋼層，但無法切進硼鋼層，哪怕是最薄的硼鋼層也不行。有好幾次，鑿尖都給啃崩了。氣動鑿的牙口差遠去了，根本不是先進高強度鋼的對手。
往複型，循環型和旋轉型的鋸切類工具
接下來測試的是電動鋸切工具，包括一把電動往複鋸和一把特製的電動旋轉鋸。我們詢問了全國各地的往複鋸片製造商的意見，問他們是否有能切動硼鋼的鋸片。我們從他們那裏購買了各種破拆專用的往複鋸片用於測試。其中硼鋼切割能力最好的，要數馬薩諸塞州東朗梅多市的萊諾克斯(LENOX)有限公司的產品，萊諾克斯金刀鋸片。它的鋸片設計有鈦塗層增強的牙齒，那是為散熱更快專門設計的，使刀片更加耐磨，使它們的牙齒更長久地保持鋒利，切割的更快。雙金屬的萊諾克斯黃金刀片設計得很獨特;其白色的刀片和鍍鈦的”大金牙”，讓人一眼就能認出來。
往複鋸片測試之前，沃爾特斯公司的代表聯係到作者，他提供了一個被稱為酷切(CoolCut)的特殊的產品。我們發現，它是帶有內裝某種特殊凝膠的管狀容器。說明書說，鋸片應該侵入到酷切的凝膠裏，製造商表示，鋸片上粘了凝膠塗層以後，引起的化學反應在切割過程中保持刀片的冷卻。他們說冷卻以後的刀片將使能夠切割硼鋼。
在我們的測試中，一直試到每一把往複鋸鋸片上的牙齒都掉光了，最終的結果基本上可以說，無論是否使用了“酷切”冷卻，我們隻能劃破車輛中柱外層的低碳鋼，裏邊的硼鋼毫發未傷。事實上，使用往複鋸試圖切割最難切的硼鋼層時，刀片熱的呼呼冒煙，火花四射。目前看來，基本上沒有那一種現有的往複鋸，可以安全地用在車禍事故現場，有效地切割車輛裏的先進高強度鋼結構。
接下來，RES-Q-傑克公司送來他們的“演變230極限RES-Q鋸”(Evolution 230 Xtreme RES-Q-Saw)參加評價測試。這是一款新型的車輛破拆救援用的電動圓鋸，由一台1750瓦，15安培的電機驅動。九英寸直徑的刀盤邊緣鑲了一圈硬質合金。刀片是專門用來切割低碳鋼，鋁，不鏽鋼和木材的。救援人員費了九牛二虎之力以後，該圓鋸竟然完全切透了厚為1.9毫米的道奇酷搏的硼鋼中柱。因為是對一種很堅硬的金屬進行切割，圓鋸的高速旋轉切割過程產生了大量火花，禮花般四處飛濺，鋸片的牙齒本身也發生嚴重損害，如圖4所示，變得豁牙露齒，麵目全非，難看極了。
當我們開始切割時，刀盤邊緣一共鑲有48塊硬質合金牙。中柱切斷完成以後，大約10塊硬質合金牙不見了。在以最大速度切割中柱時，即使站在車外，噪音也幾乎達到了震耳欲聾的程度。不錯，1.9毫米厚的中柱硼鋼層是被切開了，但在現實世界的事故救援現場中，當被困的傷員和急救人員還在車內時，這件救援工具並不怎麽實用。
我們評估的最後一件鋸類救援工具，是消防部門用的汽油發動機驅動的旋轉鋸。這種多用途的破拆工具使用帶磨料的刀片，專門設計來切割有先進高強度鋼結構的車輛。像我們指望的那樣，用了這把鋸，沒費多大勁就切斷了硼鋼的中柱。事實上，現實的情況是，切割過程中刀片完全崩刃了，跟硼鋼的劇烈磨擦產生的高熱火花散落到車輛周圍，噪聲隆隆，煙霧滾滾。我們的結論是這個工具確實有切割硼鋼的能力，但它不是一件真正適合現實世界的現場救援使用的工具。
手工具
下一個評估測試的工具類別，是我們消防部門用的手工具。為了與現實相一致，整個吉普愛國者的高強度鋼中柱被放置在地麵上。一名消防隊員可以挑任何一件趁手的帶尖的手工具，設法在中柱上刺穿一個洞。他先挑了一把帶尖的斧頭，雙手掄園了狠狠地砸下來，斧頭尖猛烈地砸在中柱上，但是卻擦皮而過。經過反複多次努力，他也沒能刺穿一個小洞，屢戰屢敗的消防隊員最終隻好放棄了。經過他一頓狂鑿以後，最終的結果僅僅是在中柱上留下一個小坑。堅硬的金屬彈開了大部分斧頭的砸擊，幾乎沒有留下任何損壞的痕跡。我們也嚐試過用撬棒來刺透中柱，產生的結果相同。麵對這些強硬的東西，我們的手工具絕對是以卵投石，毫無勝算。
電動救援切割機
作為整個項目的一部分，我們也對液壓動力救援切割機的性能進行了評估。電力救援工具的製造商應邀提供了各自生產的動力切割機，通過切割道奇酷搏和吉普車的硼鋼結構，來評估自己產品的破拆能力。很明顯，沒有一家液壓救援工具製造商生產的電動救援切刀，能夠切開硼鋼。現在的問題是，哪家廠的下一代的切割刀，可以切開先進高強度鋼。我們將在本係列的第4部分，詳細講解這個問題。
在
電動救援切割機
作為整個項目的一部分，我們也對液壓動力救援切割機的性能進行了評估。電力救援工具的製造商應邀提供了各自生產的動力切割機，通過切割道奇酷搏和吉普車的硼鋼結構，來評估自己產品的破拆能力。很明顯，沒有一家液壓救援工具製造商生產的電動救援切刀，能夠切開硼鋼。現在的問題是，哪家廠的下一代的切割刀，可以切開先進高強度鋼。我們將在本係列的第4部分，詳細講解這個問題。
