СПОСОБ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2008 года по МПК B24C1/00 B24C7/00 

Изобретение относится к механической обработке материалов, а именно к струйной гидроабразивной обработке, и может быть использовано, например, при очистке поверхностей различных изделий и сооружений от ржавчины, краски, окалины и др., а также при очистке и подготовке поверхностей под последующие операции (покраску, нанесение различных покрытий и др.)

Известен способ гидроабразивной обработки, при котором струя суспензии, состоящая из воды и частиц абразивных материалов, направляется на обрабатываемую поверхность и воздействует на нее, срезая мелкие частицы поверхности [1]. Недостатком данного способа является нестабильность шероховатости обработанной поверхности. Так, по данным [1, стр.49] шероховатость разных участков обработанной поверхности различается в 5-6 раз (например, при использовании абразива с величиной зерна М20 обработанная поверхность имеет шероховатость Ra в пределах от 0,12 до 0,7 мкм). Кроме того, абразив интенсивно изнашивает форсунки, что вызывает необходимость частой их замены.

Наиболее близким к предлагаемому является способ гидродинамической обработки [2], когда на поток гидроабразивной суспензии воздействуют струей сжатого газа с образованием аэрозольных частиц при скорости потока сжатого газа более 200 м/с и соотношениях массовых расходов гидроабразивной суспензии и газа не более 1:2. Наличие маловязкого воздушного транспортного потока позволяет использовать более мелкие и мягкие абразивы, обеспечивая при этом меньшие съемы металла каждым абразивным зерном и большую стабильность шероховатости обработанной поверхности. Однако применение этого способа часто приводит к засорению форсунок продуктами суспензии (образование пробок). Для их прочистки необходимо останавливать процесс и прочищать форсунки или использовать более мощные (а следовательно, и дорогие) компрессоры.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности и качества обработки, а также исключение засорения рабочих форсунок.

Заявленный технический результат достигается способом гидроабразивной обработки, включающим воздействие струи сжатого газа со скоростью более 200 м/с на поток гидроабразивной суспензии с образованием аэрозольных частиц для обеспечения подачи из форсунки на обрабатываемую поверхность гидроабразивной струи, при этом соотношение массовых расходов гидроабразивной суспензии и сжатого газа принимают не более 1:2, при этом согласно изобретению подачу гидроабразивной струи осуществляют путем ее пульсации, при которой время отсутствия воздействия гидроабразивной струи на обрабатываемую поверхность принимают равным 0,1...1,0 от времени воздействия гидроабразивной струи на обрабатываемую поверхность, осуществляют изменение скорости подачи гидроабразивной струи циклами с обеспечением гидроабразивной струе в начале каждого цикла импульса скорости, время действия которого составляет не более одной десятой времени цикла, при этом скорость подачи гидроабразивной струи уменьшают от рабочего значения до 0 и обеспечивают получение величины импульса скорости, на 30...50% превышающей величину упомянутого рабочего значения скорости подачи гидроабразивной струи.

Кроме того, в частном случае применения заявленного способа используют две форсунки, которые располагают под углом 45...135° друг другу, гидроабразивную обработку поверхности осуществляют одновременно с двух сторон пульсирующими гидроабразивными струями упомянутых форсунок, при этом пульсацию гидроабразивной струи из каждой форсунки осуществляют попеременно, в результате чего обеспечивается интенсификация удаления дефектных слоев и загрязнений.

На чертеже представлена схема циклического изменения скорости потока по предлагаемому способу.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Во время прекращения подачи суспензии в зону обработки происходит нарастание давления в системе подающих шлангов и при последующей резкой подаче суспензии в зону обработки обеспечивается необходимый импульс скорости потока гидроабразивной струи, которая проталкивает образовавшуюся пробку и ликвидирует засор.

Дальнейшее повышение эффективности способа может быть достигнуто за счет одновременной обработки поверхности с двух сторон с использованием форсунок, расположенных под углом друг к другу в плане 45...135°, пульсирующими струями, причем пульсация струй из каждой форсунки осуществляется последовательно попеременно. В этом случае поверхности обрабатываются с разных сторон, а форсунки не препятствуют работе друг друга, что способствует более интенсивному удалению дефектных слоев и загрязнений.

Данный способ опробован при очистке поверхности керамогранита от нанесенной ранее акриловой краски. Воздух подавался в зону обработки под давлением 2,8 атм с расходом 3 кубических метра в минуту. Перед форсункой он смешивался с потоком суспензии, подходящим по гибким прозрачным шлангам диаметром 5 мм. При подаче суспензии с воздухом в зону обработки с постоянной скоростью на протяжении обработки 2 кв. метров обрабатываемой поверхности два раза происходило засорение форсунок, что вызывало необходимость остановки процесса и их прочистки. Применение предлагаемого способа осуществлялось путем периодического перекрытия крана подачи воздуха к данной форсунке. При этом скорость воздушно-гидроабразивной струи уменьшалась от рабочего значения (при полностью открытом кране) до нуля (при закрытом кране), а неиспользуемый воздух распределялся на остальные работающие форсунки и увеличивал давление в системе. После открытия крана подачи воздуха увеличенное давление в системе обеспечивало получение импульса скорости, которая затем стабилизировалась на рабочем давлении. В процессе очистки трех кв. метров обрабатываемой площади засоров не наблюдалось, а применение двух форсунок, расположенных под углом в плане 90°, обеспечило сокращение времени очистки одного квадратного метра керамогранита с шести до четырех с половиной минут, т.е. на 33%. Причем производительность очистки практически не менялась с изменением угла между форсунками в плане от 45 до 135°. Уменьшение или увеличение этого угла сверх указанных значений приводило к снижению эффекта обработки двумя форсунками и он практически не проявлялся при угле менее 15 и более 165°. Таким образом, проведенные испытания подтвердили эффективность предлагаемого способа.

Источники информации

1. В.А.Шмаев, А.П.Шулепов, А.В.Мещеряков. Струйная гидроабразивная обработка деталей ГТД. М.: Машиностроение, 1995.

2. Способ гидроабразивной обработки поверхностей. Патент РФ №2250816, МПК В24С 1/00.

Изобретение относится к механической обработке материалов, а именно к струйной гидроабразивной обработке. Воздействуют струей сжатого газа со скоростью более 200 м/с на поток гидроабразивной суспензии с образованием аэрозольных частиц для обеспечения подачи из форсунки на обрабатываемую поверхность гидроабразивной струи. Принимают соотношение массовых расходов гидроабразивной суспензии и сжатого газа не более 1:2. Подачу гидроабразивной струи осуществляют путем ее пульсации. При пульсации гидроабразивной струи время отсутствия воздействия гидроабразивной струи на обрабатываемую поверхность принимают равным 0,1...1,0 от времени воздействия гидроабразивной струи на обрабатываемую поверхность. Осуществляют изменение скорости подачи гидроабразивной струи циклами с обеспечением гидроабразивной струе в начале каждого цикла импульса скорости, время действия которого составляет не более одной десятой времени цикла. Скорость подачи гидроабразивной струи уменьшают от рабочего значения до 0. Обеспечивают получение величины указанного импульса скорости, на З0...50% превышающей величину упомянутого рабочего значения скорости подачи гидроабразивной струи. В результате повышается производительность и качество обработки, а также исключается засорение рабочих форсунок. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ гидроабразивной обработки, включающий воздействие струей сжатого газа со скоростью более 200 м/с на поток гидроабразивной суспензии с образованием аэрозольных частиц для обеспечения подачи из форсунки на обрабатываемую поверхность гидроабразивной струи, при этом соотношение массовых расходов гидроабразивной суспензии и сжатого газа принимают не более 1:2, отличающийся тем, что при подаче гидроабразивной струи осуществляют ее пульсацию, при которой время отсутствия воздействия гидроабразивной струи на обрабатываемую поверхность принимают равным 0,1-1,0 времени воздействия гидроабразивной струи на обрабатываемую поверхность, осуществляют изменение скорости подачи гидроабразивной струи циклами с обеспечением гидроабразивной струе в начале каждого цикла импульса скорости, время действия которого составляет не более одной десятой времени цикла, при этом скорость подачи гидроабразивной струи уменьшают от рабочего значения до 0 и обеспечивают получение величины указанного импульса скорости, на 30-50% превышающей величину упомянутого рабочего значения скорости подачи гидроабразивной струи.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют две форсунки, которые располагают под углом 45-135° друг другу, гидроабразивную обработку поверхности осуществляют одновременно с двух сторон пульсирующими гидроабразивными струями упомянутых форсунок, при этом пульсацию гидроабразивной струи из каждой форсунки осуществляют попеременно.