• В 2021 году встречаемся 25-29.05.2021 г.
  • на 21-ой международной выставке "Металлообработка"
  • г. Москва, Экспоцентр, павильон ФОРУМ

Технология

Технология

Процесс струйной гидроабразивной обработки заключается в направлении струи суспензии, состоящей из воды и частиц абразивных материалов, разгоняемой сжатым воздухом, на обрабатываемую поверхность заготовки. Сжатый воздух увеличивает скорость истечения суспензии из сопла. В результате такой обработки образуются чистые матовые поверхности, без направленных рисок ха­рактерных для лезвийной обработки материалов. Действие режущих кромок абразивных частиц на обрабатываемую поверхность непродол­жительно и имеет ударный характер.

В отличие от процессов резания, после которых на обработанной поверхности остаются риски и микротрещины, струйная гидроабразив­ная обработка не создает направленной шероховатости.

При струйной гидроабразивной обработке температура обраба­тываемой детали не изменяется. Микронагрев, вызываемый резанием стружки абразивной частицей, устраняется потоком суспензии, сопровож­дающим эту абразивную частицу.

Струйная гидроабразивная обработка представляет собой процесс ударного воздействия на обрабатываемую поверхность высокоскоростной гидроабразивной струи. Характер взаимодействия абразивных частиц, находящихся в струе с поверхностью, определяет выходные параметры процесса — производительность и качество обработки. В плане абразивного воздействия струйную гидроабразивную обработку можно рассматривать как процесс эрозии потоком абразивных частиц обрабатываемой поверхности.

При ударе о поверхность угловатой остроугольной частицы наблюдается процесс микрорезания материала. Микрорезание производится только вершинами абразивных частиц, из-за скоротечности и направленности ударного воздействия оно носит очень специфический характер. Резуль­таты такого воздействия зависят от так называемого угла скоса частицы и угла ее падения. При ударах угловатые частицы либо вытесняют больше материала в вал кратера, где он становится уязвимым для дальнейшей эрозии, либо отделяют материал от поверхности (в зависимости от угла скоса частицы при контакте). Удар частицы о поверхность приводит к возникновению кратера. Исследование кратеров, образующихся при ударах частицы под разными углами атаки, показало, что вытесненный из кратера материал течет в направлении падения частицы с образованием вала до тех пор, пока он не растрескивается из-за значительных быстродействующих накопленных деформаций. При ударах под углом 90° вал располагается вокруг кратера равномерно, при меньших углах атаки вал образуется по бокам кратера и по направлению движения частицы. Характер деформаций и образование вала зависят от формы частицы, ее ориентации при контакте с поверхностью, скорости частицы, угла её падения, а также от свойств материалов частицы и поверхности.

Таким o6pазом, при ударе одиночной частицы о поверхность происходят следующие процессы: образование кратера, образование вала в направлении движения частицы, микрорезание под разными углами скоса, высокие скорости относительной деформации.

Удаление материала при воздействии на обрабатываемую поверхность потока абразивных частиц происходит в результате взаимо­действия нескольких одновременно протекающих процессов, обуслов­ленных отдельным или совместным влиянием компонентов потока этих частиц. При рассмотрении эрозии материала струей абразивных частиц необходимо учитывать: соударения частиц между собой внутри набегающего потока; дробление отдельных частиц; экранирование обрабатываемой поверхности отскакивающими от нее частицами; широкий диапазон углов падения частиц в определенный момент времени; влияние материала и конфигурации обрабатываемой поверхности на траекторию движения абразивных частиц; подповерхностное повреждение материала вследствие многократных ударов абразивными частицами; адсорбционный эффект понижения прочности обрабатываемого материала на границе раздела обрабатываемой поверхности и потока и т. д.

Наблюдается резкое количественное и качественное различие между процессами эрозии в присутствии жидкости и без нее.

При удалении материала гидроабразивной струей происходят следующие процессы: разрушение обрабатываемой поверхности в результате высоких контактных напряжений; срезание микростружки с поверхности; образование клино­видных трещин в поверхностном слое обрабатываемой поверхности; гидроудар; удаление продуктов обработки, контактная усталость; и т. д. Относительная роль каждого из этих явлений определяется физико-механическими свойствами материала обрабатываемой детали и абразивных частиц, скоростью и углом атаки гидроабразивной струи.

С точки зрения абразивного воздействия струйная гидроабразивная обработка имеет много общего с процессами эрозии материалов абразивными частицами.

При струйной гидроабразивной обработке наличие жидкой фазы значительно изменяет характер протекания процесса взаимодействия абразивных частиц с поверхностью. Струйную гидроабразивную обработку можно рассматривать как эрозионно-коррозионный процесс. Характер разрушения поверхности гидроабразивной струей напоминает схему резания внедряющимся клином.

Струйную гидроабразивную обработку целесообразно применять для обработки сложных поверхностей: помимо значительного снижения вре­мени обработки этот способ позволяет осуществить механизацию про­цесса отделочных операций и улучшить условия труда.

Повышенный интерес к струйной гидроабразивной обработке объясняется широкими технологическими возможностями этого метода при обработке поверхностей сложного контура, а также его достоинствами, среди которых можно выделить: возможность обработки любого материала независимо от его физико-химических свойств; простоту и точность регулирования степени воздействия на обрабатываемую поверхность; стабильность процесса обработки; высокое качество поверхностного слоя после обработки, отсутствие прижогов, подповерхностных трещин и т. п., возможность автоматизации; привлекательную экономику процесса обработки, экологическую чистоту.

Самарский аэрокосмический университет.

В. А. Шманев, А. П. Шулепов, А. В. Мещеряков. 1995г.