Реферати українською » Промышленность, производство » Струменевий гідроабразивна обробка поверхонь


Реферат Струменевий гідроабразивна обробка поверхонь

Страница 1 из 5 | Следующая страница

>ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Перелік умовних позначень

1. Сутність процесуструйнойгидроабразивной обробки

2. Механізм процесуструйнойгидроабразивной обробки

3. Область застосування методуструйнойгидроабразивной обробки

4. Термін служби суспензії і регенерація абразивного матеріалу

5. Продуктивність процесуструйнойгидроабразивнойобработки6. Якість поверхневого шару післяструйнойгидроабразивной обробки

7. Схеми і конструкції струменевих апаратів

7.1 класифікація й підвищити вимоги доструйним апаратам

7.2 конструкції струменевих апаратів

7.2.1 струменеві апарати, формують струменя круглого перерізу

7.2.2 струменеві апарати, формують плоскі струменя

8. Закон Бернуллі

9. Висновки.

Список літератури


>ПЕРЕЧЕНЬУСЛОВНЫХОБОЗНАЧЕНИЙ

 

ДАТ- >гидроабразивная обробка

ГТД- газотурбінний двигун


1. СУТНІСТЬ ПРОЦЕСУСТРУЙНОЙГИДРОАБРАЗИВНОЙОБРАБОТКИ

 

Обробка поверхонь заготовок точінням,фрезерованием, простяганням ішлифованием характеризується тим, що ріжучі елементи металевого чи абразивного інструмента протягом усього пронесено видалення металу вбираютьсяобрабативаемими поверхнями. У цьому утворюється замкнута технологічна система, куди входять верстат, пристосування, інструмент і заготівлю, Обробка супроводжується нагріванням і вібрацією складових цією системою і деформацією металу у дії що краючою крайки. Обробкалезвийним інструментом вимагає значних витрат енергії видаленняприпуска металу з оброблюваної заготівлі.

Уавиадвигателестроении необхідність обробки складнихфасонних поверхонь призвела до створення методів обробки, що характеризуються відсутністю безпосереднього механічного контакту інструменту заготівлею. У ці методи у ролі інструмента виступає або електричнеиоле (електрохімічна розмірна обробка,електрополирование), або напрямів ударний потік різних матеріалів (>пескоструйная,дробеструйная обробки, обробка кульками тощо. буд.) на заготівлю.

Процеси, використовують ефект удару абразивних частинок про оброблювану поверхню заготівлі, здійснюються такими способами:

1) удар виробляється власне абразивною часткою (>пескоструйная обробка);

2) удар виробляєтьсяабразивно-жидкостной струменем (>струйнаягидроабразивная обробка);

3) вплив на оброблювану поверхню зважених абразивних частинок,распиляемих стиснутим повітрям (>турбоабразивная обробка) чи магнітним полем (>магнитоабразивная обробка).

>Пескоструйная обробка поверхонь заготовок застосовується що й здійснюється або з допомогоюпескоструйного апарату з пневматичним приводом і спеціальними соплами, або з допомогоюпескомета, кидає пісок обертовими лопатками. Дляпескоструйной обробки використовується неочищений пісок будь-якого складу й у окремих випадках чистий кварцовий пісок певної зернистості. Значна запиленість, що супроводжує роботупескоструйних апаратів, обмежила застосування цього методу та у виробництві авіаційних двигунів.

Процесструйнойгидроабразивной обробки (ДАТ) залежить від напрямі струменя суспензії, що з води та частинок абразивних матеріалів, на оброблювану поверхню заготівлі. Ця струмінь піддається впливу потоку стиснутого повітря, який збільшує швидкість закінчення суспензії з сопла. У результаті обробки утворюються чисті матові поверхні, без спрямованихрисок, притаманнихлезвийной обробки матеріалом. Дія ріжучих крайок абразивних частинок на оброблювану поверхню нетривало і має ударний характер.

При високу швидкість струменя суспензії цей спосіб має сенс тільки те спільне зпескоструйной обробкою, що у обох випадках робота з видалення металу виробляється з допомогою кінетичної енергії абразивною частки.

>Химически активні речовини, додані в суспензію, полегшують вплив абразивних частинок на оброблювану поверхню, процес пришвидшується і кількістьудаляемого металу збільшується.

>Компактность струменя суспензії визначає площа перерізу струменя під час зустрічі оброблюваної поверхнею і за інших рівних умов є, які забезпечують найбільше удільне тиск струменя суспензії на заготівлю. Рух струменя супроводжується бомбардуванням оброблюваної поверхніабразивними частинками. Кількість ударів абразивних частинок коливається залежно та умовами обробки від 2·106 до 25·106 в секунду.

На відміну від реальних процесів різання, після чого на обробленою поверхні залишаються ризики та мікротріщини,струйнаягидроабразивная обробка не створить спрямованої шорсткості, забезпечує зміцнення оброблюваної поверхні, унаслідок чого підвищуєтьсяусталостная міцність опрацьованих деталей.

Усі механічного оброблення металу супроводжуються розвитком значних зусиль і виділенням у зоні різання великих кількостей тепла, викликають пластичну деформацію поверхневого шару. Приструйнойгидроабразивной обробці температура оброблюваних деталей не змінюється.Микронагрев викликаний відділенням стружки абразивною часткою, усувається потоком суспензії, супроводжувачем цюабразивную частку.

>Струйнуюгидроабразивную обробку доцільно застосовувати в обробці складних поверхонь: крім значного зниження часу обробки цей спосіб дозволяє здійснити механізацію процесу опоряджувальних операцій та поліпшення умов праці.


2. МЕХАНІЗМ ПРОЦЕСУСТРУЙНОЙГИДРОАБРАЗИВНОЙОБРАБОТКИ

 

>Струйнаягидроабразивная обробка є процес ударного на оброблювану поверхню високошвидкісноїгидроабразивной струменя. Характер взаємодії абразивних частинок, що у струмені, з поверхнею визначає вихідні параметри процесу продуктивність і якість обробки. У плані абразивного впливуструйнуюгидроабразивную обробку можна як процес ерозії потоком абразивних частинок оброблюваної поверхні. Для встановлення фізичної картини явищ, що відбуваються приизнашивании пластичного матеріалу потоком абразивних частинок, необхідно спочатку розглянути знос, викликаний ударом одиночній частки.

Удар частки про поверхню призводить до виникнення кратера. Дослідження кратерів, які виникають при ударах частки під різними кутами атаки, показало, що витиснутий зі кратера матеріал тече до напрямі падіння частки із заснуванням валу до тих нір, що він не дає тріщини через значних швидкодіючих накопичених деформацій. При ударах з точки 90° вал розташовується навколо кратера рівномірно, з меншими кутках атаки вал утворюється з обох боків кратера і з напрямку руху частки. Характер деформацій й освіту валу залежить від форми частки, її орієнтації за хорошого контакту з поверхнею, швидкості частки, кута її падіння, і навіть від властивостей матеріалів частинки й поверхні. Було виявлено існування критичної швидкості частки, вище за яку матеріал оброблюваної поверхні витісняється в вал кратера, і навіть наявність навколо кратера, що утворився під час удару, зони високої густинидислокаций (зазвичай завтовшки а кілька мікрометрів).

При ударі про поверхню незграбною частки спостерігається процесмикрорезания матеріалу.Микрорезание роблять лише вершинами абразивних частинок (зерен) і через швидкоплинності і соціальної спрямованості ударного впливу вона має дуже специфічний характер. Результати такого впливу залежить від з так званого кутаскоса частинки й кута її падіння. При ударах незграбні частки або витісняють більше матеріалу в вал кратера, де зараз його стає уразливим для подальшої ерозії, або відокремлюють матеріал від поверхні (залежно від кутаскоса частки за хорошого контакту). Видалення матеріалу зокрема у межах кутівскоса від 0 до 17°. Такі умови удару рідкість й можливі є лише одна з 6 випадків.

>Изнашивание матеріалу одиночній часткою характеризується деформаціямипропахивания і різання.Пропахивание спостерігається на великих негативних передніх кутках різання. При позитивних передніх кутках має місце процес різання. Зблизька ерозії, викликаної одиночними частинками, необхідно враховувати можливість появи термічно локалізованої деформації (>адиабатический зрушення) як результату локального нагріву. Приміром, титан виявився чутливим до локальних термічним ефектів, обумовленою виділенням енергії частки. У результатіпропаханного металу у районі кратера лежить на поверхні зразків у титану відколюються частіше дрібні уламки, ніж у випадку сталевих зразків.

Механізм ерозії пластичних матеріалівабразивними частинками малих розмірів (>rр<100мкм) має специфічні особливості. При ударі частинок спостерігаються високі швидкості відносної деформації е, причомуе~rр^(-1) Тому, наприклад, для частинок розміром 5мкм і за швидкостях 100 м/с величина e сягає значень порядку 107 з-1. Реакція матеріалу при таких швидкостях частинок маловідома. Отже, під час удару одиночній частки про поверхню відбуваються такі процеси: освіту кратера, освіту валу у бік руху частки,микрорезание під різними кутамискоса, термічнеразупрочнение матеріалу, високі швидкості відносної деформації.

Видалення матеріалу при вплив на оброблювану поверхню потоку абразивних частинок відбувається внаслідок взаємодії кількох одночасно що протікають процесів, обумовлених окремим чи спільним впливом компонентів потоку цих частинок. Зблизька ерозії матеріалу струменем абразивних частинок необхідно враховувати: співудару частинок між собою всерединінабегающего потоку; роздрібнення окремих частинок; екранування оброблюваної поверхніотскакивающими від нього частинками; широкий діапазон кутів падіння частинок в момент часу; вплив оброблюваної поверхні на траєкторію руху абразивних частинок;подповерхностное ушкодження матеріалу внаслідок багатократних ударівабразивними частинками;адсорбционний ефект зниження міцності оброблюваного матеріалу за українсько-словацьким кордоном розділу оброблюваної поверхні і є потоку тощо. буд.

Тонкощі процесів деформації і руйнувань матеріалу, що протікають при багатократних ударах частинок по оброблюваної поверхні, досі. остаточно не вивчені. З окремих досліджень осколків, які утворилися внаслідок ерозії пластичних матеріалів, було зроблено припущення, що завдяки безпосереднього обрізання матеріалу під час удару про нього абразивною частки переміщається лише незначну кількість матеріалу. Велика пластична деформація викликається впливамипропахивающего типу (освіту валу), у своїй усунутий матеріал створить топографію поверхні, з якою метал може бути видалений наступними ударами частинок .

Спостерігається різке кількісне і дуже якісне різницю між процесами ерозії у присутності рідини і ніс. При видаленні матеріалу абразивною струменем відбуваються такі процеси: руйнація оброблюваної поверхні внаслідок високих контактних напруг; зрізуваннямикростружки із поверхні; освіту клиноподібних тріщин в поверхневому шарі оброблюваної поверхні;гидроудар; контактна втома;виплавление матеріалу внаслідок високої локальної температури тощо. буд. Відносна роль кожного з цих явищ визначається фізико-механічними властивостями матеріалу оброблюваної деталі абразивних частинок, швидкістю і кутом атаки абразивною струменя.

Слід зазначити, щодо нашого часу теоріїструйнойгидроабразивной обробки, що охоплює всі боку процесу, що немає. Ця теорія має базуватися з урахуваннямаерогидродинамикидвухфазних і трифазних середовищ, котра ще недостатньо вивчена, і навіть на дослідженнях багатократних ударів гострої абразивною частки про пластичний матеріал, до якого належить більшість металів і сплавів, що застосовуються уавиадвигателестроении.

З погляду абразивного впливуструйная ДАТ має багато з процесами ерозії матеріалівабразивними частинками.

Вперше розгляд процесів ерозії пластичних матеріалів було реалізоване Фінні, котрі використовували як модель механізммикромеханической обробки. Він довів, що міра металу,удаляемого масою абразивних частинок, яку несе потік повітря, дедалі ширший в соплі даної форми, дорівнює

 

деm, v0- маса абразивною частинки й її швидкість під час удару про поверхню м/с; до ставлення вертикальної складової сили впливу частки на оброблювану поверхню до горизонтальній складової;d - глибина зрізу мм;1— межа пластичності оброблюваного матеріалуМПа;f(а) — функція, характеризує вплив кута падіння частки на величину знімання металу.

При малих кутках співудару часток отримують за поверхнею теорія добре цілком узгоджується з експериментальними даними; у своїй відсутня знос матеріалу при кутках співудару, близьких до90.

За іншою моделі процесу ерозії пластичних матеріалом, отриманої з урахуванням теорії вживлення і рівняння енергетичного балансу, запропонованоїШелдоном іКанером

де до - коефіцієнт;d, >- >диаметр(мм) і щільністьчастици(кг/м3); v0 -швидкість удару частким/c; М — твердість матеріалу але Віккерсу.

Результати підрахунків, виконані за цією формулою, від результатів, отриманих але формулі Фінні.

Приструйнойгидроабразивной обробці наявність рідкої фази значно змінює характер перебігу процесу взаємодії абразивних часток отримують за поверхнею.Струйную ДАТ можна якерозионно-коррозионний процес, причому що руйнує дію рідини пояснюється проявом ефектуРебиндера . Відсутність інформацію про основні параметри ударного впливугидроабразивной струменя на оброблювану поверхню, більшість із яких взаємозв'язані й їх важко контролювати і виміряти, перешкоджає створенню математичну модельструйнойГAО. З. П. Козирєвим зроблено спробу теоретично описати процес видалення металу під впливомгидроабразивной струменя. Розглядаючи роботу абразивною частки у її динамічномувдавливании в поверхню під прямим кутом і сили гідродинамічного опору, він отримав формулу визначення вагового знімання металу


де до — постійний коефіцієнт; а — коефіцієнт, враховуємежзерновоепространство;12 — питому вагу абразивного матеріалу і металу відповідно; V-обсяг струменя води, яким вдаряє зразок; — зміст абразивних частинок у питній воді у відсотках обсягу; N — число ударів частинок на зразок; v1, >k1 -швидкість абразивною частинки й коефіцієнт відновлення її швидкості; HM -динамічна твердість металу алеМоосу.

Результати підрахунків, виконаних за цією формулою, досить добре збігаються з експериментальними даними. Однак це формула не враховує впливу па масовий з'їм металу таких параметрів, як розміри абразивних частинок, кути атаки частинок, тиск повітря, довжина струменя та інші.

А.Є.Проволоцкий припустив, що характер руйнації поверхнігидроабразивной струменем нагадує схему різаннявнедряющимся клином, а процес видалення може бути описаний відповідно до наступним диференційним рівнянням:

Звідки

де x — поточний лінійний з'їм металу під часt мм; >Q — загальний лінійний додача мм; до — коефіцієнт руйнації металу;— коефіцієнт зменшення абразивною здібності певного обсягу суспензії.

Останнє рівняння, хоч і цілком узгоджується з експериментальними даними, теж враховує більшості параметрівструйнойгидроабразивной обробки.

>Рассмотренний вище механізм видалення пластичного матеріалу під впливом потоку абразивних частинок дозволяє якісно оцінити процесструйнойгидроабразивной обробки деталей й теоретично досліджувати його.


3. ОБЛАСТЬПРИМЕНЕНИЯМЕТОДАСТРУЙНОЙГИДРОАБРАЗИВНОЙОБРАБОТКИ

 

За виробництва сучасних авіаційних ГТД найскладнішими у виготовленні, дорогими і трудомісткими є лопатки компресора і турбіни. Пояснюється це тим, що вони виготовляються зтруднообрабативаемих матеріалів, мають складну конструктивну форму, малу жорсткість, підвищені вимоги до точності виготовлення, шерехатості йфизико-химическому стану поверхневого шару. Лопатки, зазвичай, визначають ресурс і надійність роботи двигуна. У технологічними процесами виготовлення й ремонту лопаток ГТД задля забезпечення заданих показників стану поверхневого шару профілю пера застосовують оздоблювальні операції, які зазвичай зводяться дослесарно-полировальним операціям. Складний профіль пера лопаток утрудняє застосування традиційних високопродуктивних методів обробки, більшість операцій але доведенні профілю виконується вручну, що зумовлює великий трудомісткості обробітку грунту і не забезпечує стабільності отримання заданих параметрів поверхневого шару.

Проблема зниження трудомісткості і підвищення якості виготовлення й ремонту лопаток ГТД є неабияк актуальною і може бути розв'язана шляхом застосування високопродуктивних методів обробки, заснованих на виключно вплив на поверхню вільних абразивних частинок. Однією з таких методів єструйнаягидроабразивная обробка. Підвищений інтерес доструйной ДАТ пояснюється широкими технологічними можливостями цього при обробці поверхонь складного контуру, і навіть його достоїнствами, серед яких можна назвати: можливість обробки будь-якого матеріалу незалежно з його фізико-хімічних властивостей; простоту регулювання ступеня на оброблювану поверхню; стабільність процесу обробки; високу якість поверхневого шару після обробки (відсутністьприжогов, підповерхневих тріщин тощо. п.); можливість механізації і автоматизації; щодо малу вартість устаткування й т. буд. Аналіз технологічних процесів виготовлення й ремонту лопаток ГТД показує, що "застосуванняструйнойгидроабразивной обробки дозволяє вирішити багато проблем, пов'язані з обробкою профілю пера ітрактових поверхонь.

Ремонт лопаток газотурбінних двигунів є і трудомісткий процес, які представляють собою послідовність технологічних операцій, вкладених у відновлення втрачених у процесі експлуатації початковихпрочностних властивостей лопаток.Ремонту можуть піддаватися і лопатки, не котрі працювали двигуні, тоді як процесі їх

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація