Особенности дробеструйной обработки металла. Дробеструйная обработка
Технология дробеструйной обработки металла
Технология обработки металлических поверхностей, в основе которой лежит воздействие на металл мелких частиц сферического типа называется дробеструйной обработкой металла. Данный метод работы с металлическими изделиями является холодным способом обработки. Абразивные средства, которые в процессе осуществления дробеструйных операций подаются на металлическую поверхность под высоким давлением, обладают энергокинетическими свойствами. Благодаря данному качеству проведение дробеструйных операций дают возможность полностью снять жирные налеты с поверхности и оперативно добиться необходимого состояния материала.
Использование дробеструйной обработки металла предоставляет возможность осуществить эффективное снятие окалины с поверхности материала, выполнить глобальную чистку ржавого налета, добиться необходимой шероховатости обрабатываемой поверхности (для проведения последующих отделочных операций), при необходимости сделать поверхность матированной. Также дробеструйные рабочие процессы дают возможность полностью удалить с металлической поверхности коррозийные очаги. С помощью данных работ формируют установленный рельефный контур изделия и удаляют частицы, не имеющие связности.
Дробеструйная обработка поверхности металла, в обязательном порядке, применяется на отечественном производстве с целью противокоррозийной обработки конструкционных изделий, которые, в связи со своими специфическими качествами, не подлежат проведению реконструкционных процессов и ремонтных операций. Такие работы проводят на участках нагромождения стратегических линий коммуникационных соединений в подземных сооружениях. Также дробеструйная обработка применяется для продления эксплуатационного периода мостовых опор.
Вследствие данного типа обрабатывания металлических поверхностей изделие получает дополнительные сжимающие свойства устойчивости, которые являются вспомогательным и надежным барьером от повреждения элементов конструкции коррозийным воздействием, от прогрессирования эрозионных реакций, от появления трещин в монолитных соединениях. Поэтому для продления срока службы конструкций и улучшения технических качеств металлических изделий, дробеструйная обработка является самым целесообразным решением.
Как происходит процесс дробеструйной обработки поверхностей
Для проведения дробеструйных операций используют металлические частицы, которые различают по фракциям – восемь, десять и пятнадцать миллиметров. Лопасти приспособления колесного типа разгоняют разнофракционную дробь до предельной скорости – сто метров в секунду. После чего абразивные частицы с силой ударяют по поверхности обрабатываемого изделия. Результатом воздействия с большим ускорением дробинок с изделия удаляется лишнее покрытие, глубина которого устанавливается в зависимости от скоростного интервала движения дробеструйного оборудования.
Удаленный слой в измельченном виде с помощью промышленной пылеудаляющей машины подается на сепараторное устройство. Далее происходит отделение дробовых частиц от пыльной массы и перенаправление и в подающий бункер дробеструйного агрегата. Воздух, пропускается через фильтрующие компоненты пылесоса, выходит в окружающую среду полностью очищенным. Использование промышленных пылеудаляющих установок является обязательным условием выполнения дробеструйной обработки металлических конструкций.
Оборудование для дробеструйной обработки металлических поверхностей
Для осуществления дробеструйной очистки поверхности металла используют специальные дробеструйные установки. Оборудование для обработки металла указанным выше методом предназначено для глобальной зачистки различных площадей. Такие работы выполняются в ангарных конструкциях, на стоянках для автомобилей, на дорожно-магистральных линиях, очищая большие площади от полимерного налета и загрязнения. Также с помощью дробеструйного оборудования вскрывают микропоры и небольшие трещины на забетонированных участках.
Одним из распространенных видов оборудования для обработки металла является дробеструйная установка 1-10DS, которую изготавливает фирма Blastrac. Данный агрегат можно использовать не только для работы с металлическими изделиями, но и для обработки покрытий из керамики, асфальта, бетона. Максимальная ширина обрабатываемой данным приспособлением поверхности составляет 250 миллиметров (за один проход). Привод лопастного колесного приспособления работает с мощностью одиннадцать киловатт. Производительные возможности машины – 180 квадратных метров обработанной площади за один час времени.
Основным преимущественным качеством дробеструйной обработки металла считают образование на поверхности обрабатываемого изделия защитного слоя, который состоит из микрочастиц абразивных материалов.
promplace.ru
8.1.2. Дробеструйная обработка деталей машин
Дробеструйная обработка выполняется на пневматических или механических дробеметах. В первом случае дробь движется под действием сжатого воздуха, во втором — под действием центробежной силы, развивающейся в быстровра-щающемся массивном роторе.
Наибольшее распространение получили дробеметы механического типа. Они экономно расходуют энергию и процесс обработки на них стабилен ввиду постоянства скорости движения и размеров струи дроби.
Пневматический дробемет (рис. 8.3) обычно состоит из рабочей камеры 1, приемного бункера 2, элеватора 3 и сепаратора 4. Подготовленную к заправке дробь загружают в бункер 5, а обрабатываемую деталь 7 устанавливают в рабочей камере на оправке специального приспособления. Деталь приводится во вращательное двжение через редуктор и цепную передачу. Осевое перемещение детали осуществляется либо вручную, либо посредством специального механизма.
Из бункера дробь поступает в форсунку 8, а затем сжатым воздухом под давлением 5 - 6 кГ/см2 выбрасывается на обрабатываемую деталь. Соударение дробинок с деталью приводит к локальному пластическому деформированию, к появлению остаточных напряжений. После наклепа дробь поступает в приемный бункер. Затем дробь элеватором подается обратно в сепаратор, где она очищается от пыли и осколков дроби. Очищенная дробь подается в рабочий бункер для повторного использования.
Рис. 8.3. Схема пневматического дробемета.
Производительность, т.е. количество выбрасываемой на обрабатываемую поверхность дроби в единицу времени, регулируется изменением числа работающих форсунок, изменением сечения сопла форсунки и изменением расхода воздуха и давления.
Из механических дробеметов рассмотрим универсальный дробемет ДУ-1, конструкции ЦНИИТМАШа, схема которого приведена на рис. 8.4.
Установка заправляется дробью, которую засыпают в бункер 1, элезатором дробь переносится в бункер 2, который рассчитан на размещение всей дроби, которой заправлена на быстровращающийся ротор 5.
В механических дробеметах диаметр ротора обычно колеблется в пределах 200 — 500 мм при ширине 45 — 125 мм, скорость вращения колеблется от 2000 до 3500 об/мин. Ротор укреплен на вертикальном валу и приводится во вращение от электродвигателя.
Рис. 8.4. Схема механического дробемета ДУ-1 конструкции ЦНИИТМАШа.
Получившие большое ускорение дробинки бомбардируют деталь 6, которая приводится во вращательное равномерное движение. Т.к. дробеструйной обработке могут подвергаться самые различные по форме и размерам детали, дробемет оборудован различными приспособлениями.
Обработанная дробь скатывается в нижний бункер и по пути производится очистка дроби от пыли, мелких, осколков и т. д.
Очистка производится воздушной струей с помощью вентилятора и сепаратора. Для работы применяется чугунная дробь.
Однако в последнее время получила применение стальная дробь, которая позволяет в 20 — 30 раз повысить изностойкость деталей дробемета и упростить устройство для очистки дроби, т. к. требуется значительно меньшая очистка.
Технологически процесс дробеструйной обработки обычно состоит из следующих операций:
1. Подготовка установки. Она заключается в проверке качества дроби, в проверке исправности оборудования и приспособлений.
2. Выбор и настройка режимов обработки. Осуществляется либо на основании опытных данных путем пробной обработки и испытания, либо по справочным данным.
3. Обработка детали или партии деталей дробью. Контроль качества обработки. Контролируется глубина и степень наклепа измерением твердости либо изготовлением шлифов или методом стравливания. Часто контроль осуществляется по специальным пластинкам.
Наклеп стальных заготовок производят чугунной или более прочной стальной дробью. При наклепе цветных металлов применяется алюминиевая или стеклянная дробь. Стальная или чугунная дробь не применяется потому, что осколки чугуна и стали шаржируют поверхность и вызывают электрохимическую коррозию (образуют микроэлементы).
В настоящее время широко применяется чугунная дробь, хотя и ее технологические свойства хуже стальной из-за низкой динамической прочности.
Дробеструйной обработкой может быть обеспечено:
а) глубина наклепанного слоя до 1,5 мм,
б) твердость нормализованной стали ст. 20 возрастает на 40%, а стали ст. 45 — на 20%.
В наклепанном слое возникают сжимающие напряжения до 80 кг/м2. Оптимизация режимов дробеструйной обработки проводится опытным путем на образцах металлов.
Технический контроль процесса производится с помощью специальных пластинок, по прогибу которых после обработки на принятых режимах судят о соответствии режимов заданным требованиям.
Дробеструйную обработку широко применяют для упрочнения деталей машин (рессор, пружин, торсионных валов, зубчатых колес, штанг, осей и т. д.), особенно работающих в условиях циклического изгиба и кручения.
Дробеструйную обработку применяют для повышения стойкости спиральных сверл, пуансонов горячей штамповки, гибочных матриц, штампов, буровых шарошек и т.д.
Большое значение имеет влияние дробеструйного упрочнения на процесс релаксации.
В процессе релаксации часть упругих деформаций переходит в остаточные пластические (особенно у пружин). Упрочнение подобных деталей не только повышает выносливость, но и обеспечивает надежность работы пружин.
Дробеструйная обработка повышает циклическую прочность зубчатых колес. Часто дробеструйная обработка зубчатых колес применяется с другими видами обработки — цементацией, цианированием и т.д.
Специальные исследования, проведенные на образцах из сталей марок 12ХНЗА; 18ХНВА и зубчатых колесах из сталей 18ХНВА, показали значительное повышение предела выносливости в результате применения дробеструйной обработки цементированной и закаленной поверхностей.
Дробеструйный наклеп широко применяется для повышения срока службы сварных швов.
studfiles.net
Дробеструйная обработка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Дробеструйная обработка
Cтраница 3
Дробеструйная обработка отличается от гидропескоструйной тем, что вместо кварцевого песка применяют стальную или чугунную дробь 0 0 5 - 2 мм. [32]
Дробеструйная обработка является процессом поверхностного упрочнения металла, приводящим к повышению прочности и долговечности деталей машин, работающих в условиях переменных напряжений. [33]
Дробеструйная обработка повышает износостойкость всего трофиля резьбы, однако снижается коррозионная стойкость активированной после наклепа дробью стали. Поэтому применение этого метода требует обязательной защиты стали от коррозии в буровых растворах при помощи защитных покрытий. [34]
Дробеструйная обработка резко снижает коррозионную стойкость стали. Обработка поверхности гидрополированием после обработки дробью повышает коррозионную стойкость стали в морской воде и парах воды в 3 5 раза, а обработка механическим полированием - в 2 5 раза. [35]
Дробеструйная обработка заключается в наклепе поверхностного слоя потоком стальных закаленных шариков ( 0 0 5 - 1 5 мм), создаваемым пневматическими или центробежными дробеметами. [37]
Дробеструйная обработка металла перед фосфатированием позволяет получить соединения, равнопрочные с соединениями из нефосфатированной стали, сваренными на тех же режимах. Стали с фосфатными покрытиями толщиной 10 мкм не свариваются без разрушения фосфатного слоя в местах постановки точек. [38]
Дробеструйная обработка швов и околошовных зон допускает обработку больших по протяженности участков. Дробеструйные машины широко используются при очистке литья, для повышения усталостной прочности рессор и пружин. [40]
Дробеструйная обработка листов рессоры создает в их поверхностном слое напряжения сжатия, что способствует повышению усталостной прочности. Упрочнению листы подвергаются со стороны вогнутой поверхности. Степень наклепа листов регулируется скоростью Движения дроби. Качество упрочненной поверхности проверяется по утвержденному эталону. [42]
Дробеструйная обработка спиральных пружин и листовых рессор может повысить их долговечность в 10 - 20 и более раз, например: спиральных пружин в 29, рессор автомобильных и вагонных в 6, коленчатых валов автомобилей в 9, коленчатых валов авиационных - в 29, шестерен коробок передач-в 5 - 6, шестерен заднего моста в 6 раз. [43]
Дробеструйную обработку производят с помощью дробеметов после механической обработки. Ее осуществляют в специальных камерах, где дробинки перемещаются с большой скоростью за счет потока воздушной струи; после удара о поверхность детали они падают в приемник и используются повторно. Дробь изготовляют из отбеленного чугуна, стали, стекла и других материалов, обладающих высокой твердостью. Удары концентрируются на весьма малых поверхностях, поэтому вызывают большие местные давления. Поскольку зоны удара располагают чрезвычайно близко друг к другу, вся рабочая поверхность детали оказывается упрочненной. Глубина упрочненного слоя при дробеструйной обработке составляет до 0 7 мм. Поверхностный слой становится более твердым, износостойким, в нем создаются напряжения сжатия, они повышают усталостную прочность, возникающую при работе с переменными нагрузками. Кроме того, сглаживаются мелкие поверхностные дефекты. После такого упрочнения срок службы деталей возрастает в ряде случаев в несколько раз. [44]
Дробеструйную обработку [10] используют для упрочнения деталей, работающих при переменных и ударных нагрузках, - зубчатых колес, подшипников и др. С помощью пневматических или механических ( под действием центробежной силы) дробеметов проводят пластическую деформацию поверхности. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Что такое дробеструйная обработка, для чего она нужна, технологии
Подготовка поверхности является наиболее важной частью процесса покрытия, поскольку она влияет на характеристики покрытия больше, чем любой другой составляющая. Учитывая, что правильный процесс покрытия выбран, если подготовка поверхности плохая, то и характеристики покрытия, как правило, будут плохими. Если подготовка поверхности произведена хорошо, то покрытие, нанесенное на поверхность, скорее всего, будет хорошим.
Полезно знать, почему подготовка поверхности является важным этапом.
ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ - ОСНОВА
Подготовка поверхности к покрытию является основой для покраски. Если покраска имеет плохую подготовку поверхности, то такая краска может держаться 10 лет, а может начать трескаться или пузыриться и т.д. через год.
Подготовка поверхности имеет два направления:
- Механический способ, т.е. путем механической обработки поверхности;
- Химический способ, т.е. очистка с помощью химических средств.
Зачем на поверхности делают шероховатости?
Когда поверхность очень гладкая, покрытию трудно ложиться на поверхность. Скребок или даже ноготь, например, легко удаляет покрытия на стекле. С другой стороны, трудно удалить покрытие на шероховатой поверхности как наждачная бумага. Сталь, после дробеструйной обработки, имеет грубую поверхность, как наждачная бумага. Именно поэтому поверхности, обработанную дробеструем называют "шероховатой" или "механическим зубом».
Виды загрязнения
1. Видимые загрязнения
Загрязнения на поверхности металла бывают из различных веществ:
- Нефть,
- Смазка,
- Продукты коррозии,
- Окислов / окалины,
- Пот,
- Маркировка чернилами,
- Флюс,
- Клей (от ленты),
- Пыль / грязь,
- Химикаты / Соли,
- Металлической стружки,
- Органические покрытия,
- Отпечатки пальцев,
- Силикон.
Эти загрязнения мешают нанесению краски или других защитных веществ.
2. Невидимые загрязнения
Другие формы загрязнения, не всегда видны невооруженным глазом, например химические загрязняющие вещества. Наиболее опасные формы химических загрязнителей являются растворимые соли:
- Хлоридов,
- Сульфатов.
Они вызывают пузыри под краской.
ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ
Это, пожалуй, самый важный фактор при покраске, и, как правило, является первым фактором при определении степени подготовки поверхности. Как правило, чем суровее окружающая среда , тем лучшей подготовки поверхности требует поверхность.
Суровыми условиями являются:
- Погружение в жидкость,
- Воздействие агрессивных химических веществ или сред,
- Высокая температура, или комбинации этих условий.
Стоимость
Стоимость является еще одним фактором при выборе степени подготовки поверхности. Дробеструйная обработка до класса 3 (белый металл ) стоит в 4-5 раз дороже, чем 1й класс струйной очистки.
Или правила эксплуатации могут оказывать влияние на стоимость и метод подготовки поверхности:
- В жилых или перегруженных городских условиях, открытая струйная обработка может быть запрещена
- кроме того, где свинцово- или хромато- краски удаляются , правилами утилизации опасных отходов может потребовать сохранения и использования специальных методов подготовки поверхности .
Последовательность
При подготовке металла, важно также правильная последовательность:
1. Удаление загрязнений.
2. Следующим шагом является удаление видимых загрязнений: масла и смазки - растворителем.
3. Затем проведение механической очистки. Используют ручной инструмент , электроинструмент, или дробеструйную очистку.
Дробеструйная обработка
Защитные покрытия были использованы на протяжении веков для защиты от окружающей среды. Многие промышленные предприятия подвергаются серьезным воздействиям на различные поверхности, которые нуждаются в защите.
Эти поверхности обрабатывают с помощью дробеструйной обработки песком или стеклом.
Есть четыре (4) уровня дробеструйной обработки.
Ниже они перечислены:
1. Класс 1
2. Класс 2
3. Класс 2 1/2
4. Класс 3
Эти характеристики определяют физическую чистоту , которая должна быть достигнута на поверхности.
Следующее количество пятен допускается ( по визуальной оценке ):
• Класс 2 - 33 процентов от каждого квадратного сантиметра,
• 1/2 - 5 процентов,
• Класс 3 - нет.
Проверка качества выполненных работ
Контроль качества должны быть задокументированы и храниться как часть записей о качестве управления для работы. Таким образом, историческая информация доступна для проверки соблюдения спецификаций.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подготовка поверхности является важным шагом, который влияет на длительность жизни покрытия.
Дробеструйная обработка очищает поверхность и придает шероховатость ей. Это шероховатости создают поверхность, подходящую для нанесения покрытий.
Заказать дробеструйную обработку в Минске.
kovka-polimer.by
Дробеструйная обработка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Дробеструйная обработка
Cтраница 2
Дробеструйная обработка повышает также коррозионную стойкость стальных деталей. [16]
Дробеструйная обработка пригодна для деталей любой конфигурации. Поверхность детали обрабатывают в течение 3 - 5 мин мелкой дробью из отбеленного чугуна, который подают струей воздуха под давлением 0 5 - 0 6 МПа. [17]
Дробеструйная обработка является конечной технологической операцией, ей подвергают детали, прошедшие механическую и термическую обработку. Технология процесса состоит в том, что поверхность обрабатываемых деталей подвергается ударам дробинок, движущихся с большой скоростью. Под действием ударов множества дробинок поверхностный слой детали становится шероховатым. Прочность, твердость и выносливость поверхностного слоя повышаются. Толщина упрочненного слоя составляет 0 2 - 0 4 мм. [18]
Дробеструйная обработка и накатка роликами существенно увеличивает долговечность-полуосей. Даже незначительная концентрация напряжений может повлечь за собой поломку оси. На рис. XI.6 представлена полуось автомобиля с характерным усталостным изломом, вызванным концентрацией напряжений около фланца полуоси. [19]
Дробеструйная обработка принципиально не отличается от пескоструйной обработки. [20]
Дробеструйная обработка заключается в том, что готовые детали машин подвергают ударному действию потока дроби в дробеструйных камерах. Дробинки с большой скоростью увлекаются воздушной струей, направленной на поверхность детали, или отбрасывающими лопатками вращающегося ротора. Дробь изготовляют из отбеленного чугуна и стали. Размер дроби для обработки выбирают в зависимости от величины радиуса переходных галтелей. Обработка дробью повышает усталостную прочность в большей степени по сравнению с другими механическими свойствами. Исходная микрогеометрия при этом не улучшается. Особенно большое повышение долговечности от обработки дробью получают у таких деталей, как рессорные листы, пружины, лопатки турбин, пуансоны и буровые штанги. [21]
Дробеструйная обработка отличается от большинства защит-ных мероприятий, поскольку она приводит к изменению состояния поверхности металла. Удары дроби пластически деформируют поверхность металла и искажают зеренную структуру, создавая в тонком поверхностном слое напряжения сжатия. [22]
Дробеструйная обработка допускается только для мягких металлов. [23]
Дробеструйная обработка является конечной технологической операцией; ей подвергают детали, прошедшие термическую и механическую обработки. Технология процесса состоит в том, что поверхность обрабатываемых деталей подвергается ударам стальных или чугунных дробинок, движущихся с большой скоростью. Под действием ударов множества дробинок поверхность изделия становится шероховатой. Прочность, твердость и выносливость поверхностного слоя повышаются. Толщина упрочненного слоя составляет 0 2 - 0 4 мм. Особенно эффективно применение дробеструйной обработки для упрочнения деталей, подвергшихся закалке с нагревом ТВ Ч или цементации. [24]
Дробеструйная обработка пригодна для деталей любой конфигурации. Поверхность детали обрабатывают в течение 3 - 5 мин мелкой дробью из отбеленного чугуна, которая подается струей воздуха под давлением 5 - 6 ат. [25]
Дробеструйная обработка, создавая наклеп шва и околошовной зоны, повышает долговечность сварных соединений, особенно работающих в условиях тряски, вибраций, полностью ликвидирует раз-упрочняющее влияние отпуска, которому подвергаются сварные швы для снятия термических напряжений. Помимо упрочняющего эффекта, дробеструйная обработка используется для очистки сварного шва перед визуальным контролем качества, для подготовки его под окраску. [26]
Дробеструйная обработка, обкатка роликами [54] и шлифовка-все эти операции оказывают положительное влияние на коррозионное поведение магниевых сплавов под напряжением. Оксидирование поверхности и последующее нанесение анодно-окис-ных слоев также способствуют [58] увеличению долговечности деталей при коррозионном растрескивании. Чувствительные к растрескиванию магниевые сплавы можно плакировать магниевыми сплавами, не чувствительными к коррозионному растрескиванию. Но в тех случаях, когда работают кромки, их необходимо поддерживать в увлажненном состоянии ( как основу, так и плакирующий слой) для того, чтобы добиться максимального эффекта катодной защиты основы металла. Замену чувствительных к коррозионному растрескиванию сплавов нечувствительными или сплавами с более низкой чувствительностью к этому виду коррозии часто применяют без заметных потерь в механических свойствах. Мероприятия, направленные на получение полуфабрикатов с меньшим количеством выделений на границах зерен, способствуют снижению чувствительности к коррозионному растрескиванию. Термическая обработка приводит к изменению пороговых напряжений [59] и морфологии трещин, как это описано выше. [27]
Дробеструйная обработка является полезной операцией, так как она способствует образованию в поверхностном слое сжимающих напряжений и обычно приводит к размытию зеренной структуры. Часто применяется окраска обработанной таким образом поверхности. Если на такой поверхности образуется питтинг, то можно ожидать растрескивание в чувствительном к этому виду разрушения материала в том случае, когда глубина проникновения коррозии превысит толщину поверхностного слоя, в котором созданы сжимающие напряжения. [28]
Дробеструйная обработка обычно является последней операцией в технологическом процессе. Последующее шлифование, как и при других видах поверхностной обработки, может серьезно снизить эффект упрочнения. Дробеструйная обработка может быть применена повторно, например, при капитальном ремонте машин. [29]
Дробеструйная обработка является одним из наиболее производительных способов механического метода очистки от окислов. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Дробеструйная обработка – рациональный способ повысить прочность металлов
Тонкая металлическая деталь надежно удерживается на вращающемся столе до начала дробеструйной обработки. Изображение предоставлено Innovative Peening Systems
Средневековые солдаты именно так укрепляли броню, инженеры в Гражданскую войну использовали это для стволов пушек, с помощью этого способа железнодорожники укрепляли оси локомотива, а Генри Форд повышал прочность деталей своего нового изобретения – конвейера. Относительно недавно производители самолетов начали делать это почти на каждом дюйме металлических деталей перед тем, как отправить самолет в небо.
Что же делали все эти воины, изобретатели и производители? Холодную обработку металлических деталей.
Снять стресс
Холодная обработка представляет собой пластическую деформацию металла, процесс, происходящий при температуре ниже точки повторной кристаллизации материала (т.е. при комнатной температуре) для повышения прочности и жесткости при снижении вязкости. Дробеструйная обработка – распространенный вид холодной обработки. Она осуществляется путем воздействия дроби на обрабатываемую деталь со скоростью выше, чем скорость гоночного автомобиля, пересекающего финишную черту. В результате на поверхности детали появляются перекрывающие друг друга углубления, которые способствуют снятию остаточного напряжения при сжатии.
Многократное воздействие на поверхность металла повышает усталостную прочность, снижает вероятность появления трещин или коррозии под напряжением на таких деталях, как диски турбины, пружины, шестерни, детали двигателя, шасси и колеса воздушных судов.
Дейв Бройер (Dave Breuer), директор североамериканского отдела продаж компании Curtiss-Wright Corp. (Парамус, Нью-Джерси), специализирующейся на технологиях обработки поверхности, отмечает, что его клиенты используют фирменные технологии дробеструйной обработки практически везде – от валов весом 3600 кг до крохотных шестеренок, запускающих инструменты с электроприводом.
Бройер добавляет, что эта технология применяется на таком большом диапазоне компонентов, что компания вынуждена хранить десятки различных средств для обработки – от шариков размером с песчинку до дроби, подходящей по размеру для стрельбы из пневматического ружья. Кроме обычной стальной дроби, есть еще дробь керамическая, стеклянная, из нержавеющей стали, стоимостью от нескольких сотен до тысячи или более долларов за тонну. Многие из этих средств для дробеструйной обработки могут использоваться повторно, хотя хрупкая дробь из стекла и керамики разбивается достаточно быстро под воздействием силы удара.
Дробь должна быть более прочной и жесткой, чем обрабатываемый материал. Попытка обработать чугунную головку цилиндра дробью из отожженной стали сравнима со стрельбой зефиром по бетонной стене. В этом случае более эффективна дробь из закаленной стали. Более мягкие материалы, такие как алюминий, обычно обрабатываются дробью из нержавеющей стали или керамики, в зависимости от сферы применения.
Поднимая крышку
Сама дробь относительно недорога, чего не скажешь об оборудовании для дробеструйной обработки. Ручная пневматическая дробеструйная камера, подходящая для небольшой мастерской, может стоить несколько тысяч долларов. Но такое легковесное оборудование предназначено в основном для очистки поверхности и удаления окалины и совершенно не подойдет по качеству обработки клиентам из аэрокосмической или медицинской промышленности. Тот, кто намерен серьезно заниматься дробеструйной обработкой, должен быть готов потратить до 100 000 долларов на одну установку или миллионы долларов на большую автоматическую систему.
Дэн Дики (Dan Dickey), владелец компании-поставщика оборудования Innovative Peening Systems (Норкросс, Джорджия), отмечает значительное развитие дробеструйной обработки за последние 20 лет. «Раньше это напоминало бросание наугад в деталь пригоршни шариков – сейчас же доступные технологии позволяют полностью контролировать движение. Вы решаете, в какую точку детали вам нужно попасть, программируете установку соответствующим образом, и сопло направляет дробь точно в указанное место. Вы можете делать это быстро и с отличным результатом».
Переход от коврового бомбометания к снайперским выстрелам сделал дробеструйную обработку гораздо рентабельнее, чем раньше. ЧПУ и робототехника снижают потребление сжатого воздуха и электроэнергии во время работы, значительно повышая производительность. По словам Дики, дробеструйная обработка – сложный процесс, в котором требуется точное и эффективное действие. Это объясняется уникальностью каждой детали, имеющей собственные характеристики и форму, что значительно влияет на интенсивность обработки и изменение угла, под которым она ведется. Если дробь бьет под углом 180 градусов, например, она лишь слегка задевает поверхность, оставляя слабый отпечаток. Совсем другой результат при обработке под углом 90 градусов – это лучший угол для проникновения. Поэтому очень важно всегда следовать по контуру детали и держать сопло перпендикулярно, регулируя скорость при движении во внутренние углы и выходе из них. Это ключ к успешному результату дробеструйной обработки.
Оператор осуществляет настройку в режиме обучения на дробеструйной установке с ЧПУ. Изображение предоставлено Innovative Peening Systems
Дики отмечает, что значительная доля его оборудования автоматизирована и обычно имеет одно сопло, перемещаемое по четырем осям, и двухкоординатную систему управления. Несмотря на наличие шести осей, программирование подразумевает несколько большее, чем движение детали и сопла в нужном направлении в обучающем режиме и затем повторение ЧПУ этого шаблона. Успешная обработка означает также умелый контроль потока дроби и давления воздуха.
Не всем системам дробеструйной обработки требуется воздух для активации. Канзасская фирма-производитель дробеструйного оборудования Viking Blast & Wash Systems выпускает турбинные установки, где дробь запускается при помощи вращающегося колеса. О своей продукции рассказывает менеджер по продажам и клиентскому обслуживанию компании Мартин Фройнд (Martin Freund): «На нашем оборудовании имеется рабочее колесо, установленное в турбине и приводимое в действие электродвигателем. Дробь выпускается из точки рядом с центром колеса, распространяется вдоль отдельных лопаток и направляется в сторону обрабатываемой детали. Например, колесо диаметром 381 м, совершающее около 3450 оборотов в минуту, запускает дробь со скоростью 87 м в секунду. Чтобы ускорить или замедлить скорость вращения колеса, можно также использовать устройство управления, позволяющее изменять схему и скорость обработки.
Круговое движение
Если сравнить турбинные и пневматические системы, у каждого варианта найдутся за и против. Одно из преимуществ пневмосистемы перед механическим конкурентом – скорость, которая в некоторых случаях в два раза превышает скорость установки с колесом: 183 м/сек не является чем-то необычным. Поэтому пневмосистемы могут воздействовать на металл гораздо сильнее, создавая более глубокие вмятины и интенсивнее обрабатывая поверхность. Они также оказывают более направленное воздействие, поэтому пневмосистемы лучше справляются с обработкой углов и глухих отверстий, а также сложных поверхностей. При этом пневматические дробеструйные машины требуют огромных объемов сжатого воздуха для работы, для чего часто нужны специальные компрессоры. При этом некоторые отраслевые специалисты отмечают, что высокие скорости подачи дроби – не главное, и пневмосистемы больше подходят для высокоинтенсивных сфер применения.
Крылья воздушного судна представляют собой фасонные детали, для производства которых требуется сложный процесс с использованием дробеструйной обработки. Изображение предоставлено Wheelabrator Group
Для обработки больших участков с применением огромного количества дроби с высокой скоростью подачи лучший вариант – турбинная установка. У некоторых из них скорость подачи достигает 454 кг дроби в минуту в сравнении с примерно 14 кг дроби для пневмоустановки. Поэтому это лучший выбор для масштабных работ, например, обработки конструкционных, судостроительных сталей, деталей землеройной техники, литейного производства, где производится обработка партий отлитых заготовок.
Рон Райт (Ron Wright), менеджер по автоматическим дробеструйным установкам в регионе Северная Америка компании Wheelabrator Group Inc. (Лагранж, Джорджия), подчеркивает преимущества турбинной технологии: «Скорость – основной фактор для многих компонентов. Представьте размах крыла самолета, которое когда-то было огромным листом алюминия. Используя турбинную установку, вы сможете покрыть зону в несколько дюймов шириной со скоростью 0,9-1,2 метра в минуту в зависимости от количества применяемой дроби. При перекрестном использовании нескольких турбин вы сможете обработать целое крыло коммерческого судна менее чем за час».
Дробеструйная обработка часто используется для снятия остаточного напряжения авиационных компонентов и турбин. Изображение предоставлено Wheelabrator Group
Дробеструйная обработка превосходит по своим качествам зачистку поверхности и гораздо ближе по своему характеру к кузнечному делу. При приложении сжимающего усилия к одной стороне листа металла он начинает закручиваться в сторону источника нагрузки, образуя изогнутые формы, необходимые в авиации.
«Если вы внимательно посмотрите на крыло пассажирского самолета, то увидите, что это фасонный компонент. Этого удается добиться благодаря сложному процессу, сочетающему насыщенную дробеструйную обработку и дробеструйное формование. Насыщенная обработка – это тот же самый метод, который используется для корпуса, шасси, колес и деталей двигателя воздушного судна. Это слегка напоминает создание формы с помощью молота», – объясняет Райт.
При дробеструйной обработке маленькие металлические шарики на большой скорости ударяются о поверхность металлической детали, создавая вмятины. Это создает напряжение сжатия и усиливает металлургические свойства. Изображение предоставлено Wheelabrator Group
При расходе дроби до 500 т в час или более у некоторых может возникнуть вопрос о затратах на использование турбинной дробеструйной установки. Райт отмечает, что об этом не стоит волноваться. «Мы используем повторно 100% материала. Он постоянно очищается, перерабатывается и классифицируется. Вся пыль удаляется автоматически. Замены требует совсем незначительное количество материала».
Глубокое проникновение
Если традиционная дробеструйная обработка не удовлетворяет требованиям, производители обращаются к лазерной технологии.
Д-р Дэвид Сокол (David Sokol), директор по исследованиям компании LSP Technologies Inc. (Дублин, Огайо), рассказывает, что лазерная технология использует высокоэнергетический пульсирующий лазерный пучок для создания ударной волны сжатия, которая обеспечивает пластическую деформацию металлической поверхности. При этом возникает остаточное сжимающее усилие, проникающее на глубину до 5 мм в зависимости от материала и условий обработки.
Лазерная дробеструйная обработка используется в областях, где воздействие дробью невозможно или глубина механически создаваемых углублений недостаточна для достижения нужных результатов. Изображение предоставлено Curtiss-Wright
Как и механическая обработка, лазерное воздействие повышает усталостный ресурс и прочность деталей. Разница в глубине. По словам Сокола, проникновение при дробеструйной обработке ограничено менее чем 0,6 мм, а лазер проникает на глубину, в 10 раз большую. Поэтому он может применяться в тех местах детали, где обычная обработка дробью не снимает в достаточной степени остаточное напряжение. И поскольку лазерная обработка не зависит от шариков, она отличается большей точностью и повторяемостью и может применяться на особых участках детали без использования маски. В процессе используется неодимовое стекло, иттрий-алюминиевый гранат или фторид иттрия-лития, испускающий импульсы длиной 10-30 наносекунд с уровнем энергии до 50 Дж. При этом генерируется давление до 1 млн. фунтов на кв. дюйм – в точке диаметром не более карандаша. «LSP Technologies Inc. работают над тем, чтобы снизить стоимость лазерной обработки, используя лазер с накачкой светодиодами, который работает с частотой импульсов до 60 Гц», – рассказывает Сокол.
Хотя лазер действует сильнее и быстрее, чем какой угодно стальной шарик, он не нагревает металл. По этой причине обработанные лазером детали становятся более прочными без холодной обработки, которая ассоциируется с дробеструйным воздействием. При этом детали могут работать в высокотемпературных средах без ухудшения свойств.
Дэйв Бройер отмечает, что лазерная обработка лучше предотвращает усталость при истирании и повреждении посторонними объектами. «Подумайте о лопатках реактивного двигателя. Они подвержены повреждению от летящих камней и другого мусора. В таких критических сферах применения требуется компрессионный слой, более глубокий, чем возможные повреждения».
По словам Бройера, 90% проблем, вызванных усталостью, могут быть решены с помощью дробеструйной обработки, которая используется уже почти 50 лет и является одновременно хорошо контролируемым и относительно недорогим процессом. Но для 10% деталей просто необходима лазерная обработка. «Вы обращаетесь к лазеру, когда дробеструйная обработка не работает. Это дорого, возможно, раз в 10 по сравнению с дробеструйной обработкой, поэтому лазерная обработка не используется для какой-нибудь шестеренки в коробке передач, которую можно обработать за несколько долларов. Но для критически важных вращающихся деталей, например, реактивных двигателей или энергетических турбин, когда сломанная лопатка может действительно создать серьезную проблему, имеет смысл потратить дополнительные средства».
Источник материала: перевод статьи Shot peening offers cost-effective way to make stronger metal products,Cutting Tool Engineering (CTE)
Автор: Кип Хэнсон (Kip Hanson),пишущий редактор
Также советуем прочитать:
Нет связанных записей.
Понравилась статья? Поделитесь:
tverdysplav.ru
Особенности дробеструйной обработки металла |
Снять слой коррозии, попутно укрепив поверхность обрабатываемой заготовки – возможно ли это? Существует метод, который успешно справляется с этими разноплановыми задачами – дробеструйная обработка металла.
Такой способ позволяет обрабатывать детали со сложной геометрией и труднодоступными местами. Качество обработки позволяет наносить любое покрытие без дополнительной подготовки или обезжиривания.
На данное время такой способ обработки является одним из самых прогрессивных. Эта статья как раз и призвана ознакомить читателя с особенностями и преимуществами представленной методики.
Принцип действия дробеструя
Дробеструйная установка создает сильный воздушный поток, который увлекает за собой металлическую дробь. Ударяясь с большой силой о поверхность, дробь очищает металл, но это не все.
После удара каждой дробинки на поверхности появляются небольшие забоины. Кристаллическая решетка на месте удара уплотняется, что делает поверхность более прочной и менее подверженной коррозии.
Более того данный вид обработки значительно увеличивает срок работы изделия, снимая нагрузочную «усталость» металла. Также дробеструйная обработка поверхности предотвращает появление трещин и сколов на таких ответственных деталях, как шестерни, валы, пружины, детали двигателей внутреннего сгорания.
Также этот вид воздействия на металл применяют для создания шероховатых или матовых поверхностей заданных параметров на деталях. Степень шероховатости зависит от материала, из которого изготовлена дробь и силы потока воздуха.
Для разных поверхностей применяется разная дробь:
Для качественной очистки от сильных загрязнений рекомендуется дробь для дробеструйной установки применять с большей твердостью, нежели обрабатываемая поверхность.
Видео:
Оборудование для дробеструйной обработки
Тут следует различать два основных направления – ручное оборудование и дробеструйные камеры. Каждый способ имеет свои плюсы и минусы, на описании которых целесообразно остановиться подробней.
- Ручные аппараты – позволяют производить работы в самых труднодоступных местах. К примеру, дробеструй незаменим для обработки мостов, корпусов кораблей и других габаритных железных конструкций. Многие современные мобильные аппараты оборудованы промышленными пылесосами для засасывания дроби с ее последующей очисткой (рекуперацией) для повторного использования.
- Дробеструйные камеры – обычно полностью автоматизированы и имеют высокую производительность, предназначены для обработки в промышленных объемах однотипных деталей и изделий. Производительность некоторых камер достигает до 200 м2/час.
Видео:
Техника безопасности
Следует отметить, что дробеструйный способ обработки металла хоть и является одним из наиболее эффективных, сам процесс представляет повышенную опасность для здоровья человека. При работе сильно загрязняется воздух пылью и мелким абразивом, что может вызвать серьезные заболевания дыхательных путей.
Для предупреждения нежелательных последствий вредоносного воздействия дробеструйной обработки на человека, необходимо соблюдать ряд базовых правил техники безопасности.
1. Организация рабочего места для ручных установок
Для работы дробеструйки необходимо наличие воздуха под высоким давлением. Нельзя располагать компрессор или ресиверы в зоне работы установки. Если установка располагается в специально предназначенном помещении, компрессорная должна быть оборудована отдельно от рабочей зоны.
Внимание! Наличие посторонних в рабочей зоне без средств индивидуальной защиты категорически запрещено
2. ТБ для стационарных (камерных) установок
Для нормального функционирования дробеструйной камерной установки предполагается ее размещение в подходящем просторном помещении типа заводского цеха. Место, где будет располагаться установка, должно быть отделено, от остального здания, таким образом, дабы избежать загрязнения воздуха во всем здании.
Помещение должно быть укомплектовано отдельной мощной системой вентиляции. Как показывает практика, системы очистки, которые размещены непосредственно на установках, со временем перестают справляться со своей задачей
3. Средства индивидуальной защиты
Работая с дробеструйным оборудованием, оператору необходимы индивидуальные средства защиты от пыли и абразива. Для этого применяется специально разработанный для этой работы комплект спецодежды:
- Специальные рукавицы.
- Защитный костюм.
- Защитный шлем с воздуховодом.
- Воздушный фильтр.
- Система кондиционирования воздуха (наличие в комплекте не обязательно).
P.S. Резюмируя все вышесказанное необходимо отметить, что экономически сопоставимых альтернатив данному методу пока не придумано. Дробеструйный метод даже применяют для снятия остаточных напряжений в деталях, которые используются в авиации и космонавтике. Это один из самых простых и дешевых способов получать поверхности со столь высоким качеством обработки.
Источник
stroymaster-base.ru
