Особенности внедрения водоабразивной обработки в технологический процесс

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особенности внедрения водоабразивной обработки в технологический процесс

Лопаткин А.Е., Попов А.П.

Аннотация

Водоабразивная обработка материалов - это процесс обработки поверхностей с использованием воды и абразивных материалов, таких как алмазная крошка или карбид кремния. Этот метод имеет широкое применение в изготовлении машиностроительных деталей из-за его способности обеспечивать точность и качество обработки при минимальном воздействии на материал. Данная обработка может быть особенно эффективной при работе с твердыми материалами, такими как сталь, алюминий, титан и их сплавы, а также при создании сложных геометрических форм и поверхностей высокой точности.

Ключевые слова: гидроабразивная обработка, машиностроение, технология машиностроения, металлообрабатывающие станки.

Abstract

Lopatkin A.E.

Russian University of Transport (Moscow, Russia)

Popov A.P.

Russian University of Transport (Moscow, Russia)

THE SPECIFICS OF INTRODUCTION OF WATER-ABRASIVE TREATMENT IN TECHNOLOGICAL

water-abrasive material treatment is the process of surface treatment using water and abrasive materials such as diamond chips or silicon carbide.

Гидроабразивная обработка используется для резки, точения, шлифования и других видов обработки материалов, таких как металлы, керамика, камень и композитные материалы. Она обладает рядом преимуществ, включая меньшее воздействие на материал, возможность обработки твердых и хрупких материалов, а также получение более высокой точности и качества обработки.

Для абразивной обработки часто применяются такие вещества, как абразивная крошка из алмазов, карбида кремния или оксида алюминия, которая смешивается с водой и направляется на обрабатываемую поверхность под высоким давлением. Этот процесс позволяет осуществлять точную и качественную обработку материалов, что делает его ценным инструментом в производстве машиностроительных деталей.

Водоабразивная обработка дает возможность достичь высокой степени точности и гладкости поверхности, а также изготовить детали с тонкими или сложными формами [1]. Этот метод также эффективен при обработке твердых и хрупких материалов, поскольку он обеспечивает меньшее термическое воздействие и предотвращает появление трещин и деформаций.

Существует несколько способов водоабразивной обработки, включая водоструйное резание, водоструйную фрезеровку и полировку.

Процесс резки материала осуществляется направленной струи воды с высоким давлением и добавлением абразивных частиц. Процесс фрезерования, при котором струя воды с абразивными частицами используется для удаления материала и создания нужной формы или поверхности. Процесс шлифования поверхности материала также производится с использованием струи воды с абразивными частицами для получения требуемой гладкости и отделки.

Для водоабразивной обработки материалов используются специализированные станки, такие как:

1. Водоструйные станки: они оснащены насосами высокого давления и абразивными смесителями для обеспечения подачи струи воды с нужными параметрами.

2. Водоструйно-абразивные фрезерные станки: Эти станки позволяют производить фрезерные операции с использованием струи воды с абразивными частицами.

3. Водоструйные шлифовальные станки: они предназначены для шлифования поверхности с использованием струи воды с абразивными смесями.

4. Водоструйные режущие станки: Эти станки специально разработаны для проведения точных резательных операций с использованием струи воды с абразивными частицами.

Станки для водоабразивной обработки обычно имеют программное управление и компьютерное управление процессом обработки, что обеспечивает точность и повторяемость операций. Они также могут иметь системы фильтрации, чтобы предотвратить загрязнение воды и сохранить качество обработки на высоком уровне.

Выбор станка для водоабразивной обработки зависит от требуемого типа операции, материала и размера обрабатываемой детали. Различные производители предлагают разнообразные модели станков, которые могут быть настроены под конкретные требования процесса.

Важным аспектом водоабразивной обработки является также ее экологическая безопасность, поскольку вода является естественным и экологически чистым растворителем. Кроме того, использование водоабразивной обработки может снизить необходимость в применении охлаждающих смазочных жидкостей, что способствует сокращению вредного воздействия на окружающую среду.

Используемое при водоабразивной обработке абразивное вещество подается под высоким давлением через специальный сопел, что позволяет добиться высокой скорости и точности обработки. Одним из основных преимуществ этого метода является возможность обработки материалов различной твердости и структуры, включая металлы, керамику, стекло, камень, пластик и композитные материалы.

Благодаря специфическим характеристикам водоабразивной обработки, этот метод часто применяется в отраслях машиностроения, авиации и т.д.. Все это делает водоабразивную обработку важным и универсальным методом для обработки различных материалов с целью получения высококачественной поверхности и точных деталей.

Показатели качества поверхностного слоя после водоабразивной обработки зависят от многих факторов, включая параметры струи воды, качество абразивных частиц, скорость движения струи и тип обрабатываемого материала [2]. Контактное взаимодействие абразивной частицы с поверхностью рассматривается как внедрение жёсткой сферы в пластическое полупространство. Взаимодействие происходит в случайной точке профиля у причём в этой точке частица достигает максимальной глубины внедрения. [3]

Основные показатели качества поверхностного слоя водоабразивной обработки включают:

- равномерное удаление материала по всей поверхности без деформаций или следов.

- поверхность должна быть чистой и освобожденной от остаточных абразивных частиц или ржавчины.

- водоабразивная обработка может иметь также полирующий эффект, улучшающий внешний вид и гладкость поверхности, водоструйное шлифование.

Водоабразивная обработка материалов является эффективным методом с высокой точностью и гибкостью, позволяющим обрабатывать различные материалы с минимальным воздействием на окружающую среду. Она широко применяется в промышленности, где требуется высокая точность и высокое качество обработки поверхностей.

Водоабразивная обработка может быть использована для удаления различных покрытий со стали, алюминия, бетона и других материалов. Например, она может быть применена для удаления краски, ржавчины, шлака и других покрытий с поверхностей металлических деталей [4].

Водоабразивная обработка предлагает несколько преимуществ, таких как возможность обработки тонких и хрупких материалов без деформации, отсутствие термического воздействия и меньшее использование химических веществ. Однако, она также имеет свои ограничения, включая более высокую стоимость энергии и оборудования, а также возможное образование растрескивания и твердых отходов, которые требуют утилизации [5].

Таким образом, водоабразивная обработка материалов представляет собой важный метод изготовления машиностроительных деталей, который обеспечивает высокую точность, качество и экологическую безопасность процесса обработки.

Общая эффективность водоабразивной обработки зависит от оптимального подбора параметров обработки, таких как давление воды, концентрация абразивных частиц, скорость движения струи и выбор подходящего оборудования.

Список литературы

1. Кононов В. К. Определение поверхностных напряжений с применением электронного автоматического самопишущего потенциометра ЭПП-09М // Высокоэффективные методы механической обработки жаропрочных и титановых сплавов. Куйбышев; КуАИ. 1981.;

2. Т амаркин Михаил Аркадьевич, Т ихонов Андрей Александрович Методика расчета съема металла при гидроабразивной обработке // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2011. №3.;

3. Мещеряков А.В., Шулепов А.П. Математическая модель процесса формирования микрорельефа поверхности при струйной гидроабразивной обработке // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. №4.;

4. Смоленцев В.П., Гончаров Е.В., Котуков В.И. Комбинированное разделение заготовок гидроабразивным методом // В кн.: «Прогрессивные машиностроительные технологии, оборудование и инструменты». Т. 3. М.: Спектр, 2014. С. 118-172.;

5. Шманёв В.А., Мещеряков А.В., Второв Е.А. Особенности формирования поверхностного слоя при струйной гидроабразивной обработке лопаток ГТД //Сб. научных трудов «Поверхностный слой, точность и эксплуатационные свойства деталей машин и приборов». М.: МДНТП, 1986. С. 12-15.

Размещено на Allbest.ru