CC BY
6УДК 620.179.118
ПРИЕМУШЕСТВО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТРУЙНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПОД НАПЫЛЕНИЕ
А.А. ВОХИДОВ
канд. техн. наук, заведующий кафедры общетехнические дисциплины, Горно-металлургический институт Таджикистана,
Аннотация. В статье приводятся результаты экспериментальных исследований использования пескоструйного аппарата для подготовки поверхности деталей марки стали 30Х и марки чугуна СЧ-24 под напыление путем улучшение шероховатость поверхности струйно-абразивной обработки.
Ключевые слова: струйно - абразивная обработка, пескоструйный аппарат, шероховатость поверхности, серый песок, кварцевый песок, подготовка поверхности, микронеровность, улучшение шероховатость поверхности.
Одним из путей ускорения технического прогресса является разработка и развитие технологий упрочнения и восстановления изделий с покрытиями из металлических порошков. Нанесение покрытий позволяет резко увеличить износо - и коррозионную стойкость, а также стойкость к воздействию высоких температур. В технологии газо-термического напыления используются различные способы подготовки поверхности: шлифование, ультразвуковая финишная обработка (УФО), дробеструйная обработка и струйно-абразивная обработка (САО). Среди указанных способов, струйно-абразивная обработка является одним из наиболее эффективных методов подготовки поверхностей металлических изделий, которое полностью не изучено [1].
Преимущества САО заключаются в возможности получения благоприятного рельефа шероховатости поверхности основы перед нанесением покрытий с особыми свойствами при относительно невысокой стоимости процесса. Вместе с тем, более широкому внедрению данного метода препятствует недостаточная адгезионная прочность по поверхности раздела "покрытие - основной металл", что обусловлено различиями в физико-механических свойств напыляемого материала и основы [1].
В этой направлению, на конструкторском бюро Горно-металлургического института Таджикистана, изготовлен опытный образец пескоструйного аппарата.
Для изготовления пескоструйного аппарата предварительно изучен принцип его работы, подготовлены необходимые инструменты и элементы его конструкции. Изготовленный аппарат, по своим возможностям практически ничем не уступает серийному оборудованию. Данный аппарат, позволяет эффективно выполнять работы по очистке и подготовки поверхностей различных материалов под напылением.
Экскременты проводились с помощью 2 - видов песка (серий и кварцевый песок).
Рис 1. Серий песок Рис 2. Кварцевый песок
Формы зерна песка важны для всех категорий. Сферические частицы распределяют свое соударение по большей области, смягчая удар и потенциально создавая круглую впадину на поверхности. Иногда называемый рихтованной отделкой, результат дробеструйного
воздействия, вероятно, будет полуматовым красивым явлением. При изменения песка с угловатыми частицами песка соударение может быть сконцентрировано в точке или остром крае, генерируя гравированное, матовое состояние поверхности, которое является характерно ярким, но неотражающим. В условиях изменения поверхностных особенностей, сравнение рихтованной и гравированной поверхностей, созданных различно формированными частицами, контраст находится не столько в конечной текстуре или глубине отпечатка, сколько в природе углублений на поверхности и в ее отражательной способности [2,3].
При струйно-абразивная обработки размер частиц имеет важный эффект на число соударений в секунду. В этой плане использование частиц малого размера позволить уменьшить время до минимума. Большие частицы могут быть способными к созданию больших углублений и большей текстуры в поверхности, тогда как более малые производят впадины или угловые выбоины меньшего диаметра [2,3]. В некоторых случаях выбор размера частиц диктует поверхностные характеристики, такие как отверстия или узкие места, где дробь или песок может проникнуть менее эффективно, быть задержанным или провалиться в углубления детали.
Для обеспечение эффективности струйно-абразивная обработки необходимость учитывать ударную вязкость или сопротивление материала на разрыв обрабатываемого материала. Этот фактор проявляет себя в интенсивности расходования пескоструйного материала и стоимости расходных материалов, но это может также быть проблемой в условиях генерации пыли от разрушения частиц и объема отходов для утилизации. Давление дутья или скорость частиц играют главную роль в уравнении, но сопротивление разрыва материала при условиях использования оказывает прямое влияние на техническое качество поверхностной подготовки и консистенцию качества поверхности. Как ранее уже упомянуто, большинство материалов типа речного песка, используемых для наружной пескоструйной обработки зданий, очень рыхло и не переживает первое же соударение с основанием, что фактически не позволяет использовать такой песок в камерах с рециркуляцией пескодувного материала [2,3].
Очевидно, для установления целесообразности применения рассмотренных материалов необходимо объединить все их свойств, чтобы определить их полноценность для применения струйно-абразивная обработки. Материал детали и тип пескоструйного оборудования диктуют определенные требования по выбору пескоструйных материалов. Выбор обычно представляет собой известный процесс последовательного исключения на основании технических требований к качеству поверхности. При выборе частиц экономическая оценка вариантов выполняется с учетом стоимости, взаимосвязанной с условием потребления материала и износа оборудования.
Пескоструйного оборудования может быть выбран также в зависимости типа выбираемого пескодувного материала. Системы подачи сжатого воздуха - и всасыванием, и под давлением, могут вообще использоваться с большинством типов пескодувных материалов, тогда как системы с турбинными колесами имеют намного меньший диапазон применения.
Кроме того, для проведения эксперимента изготовлен и использован 2 - вида сопла различных диаметров.
Рис. 3. а) сопло 04; б) сопло 05
Преимущество пескоструйного аппарата, что после обработки микронеровности поверхности деталей хорошо сглаживаются и не разрушаются. А при абразивной обработке микронеровности поверхности деталей хорошо сглаживаются, но разрушаются.
В результате мы провели научно - исследовательских работ для изучения степень шероховатости стальных и чугунных изделий.
После подготовки аппарата и материалов для струйно-абразивной обработки выбран материалы марки стали 30Х и марки чугуна СЧ-24. (Примечание: выбранные детали перед струйно-абразивной обработки, изготавливались и обрабатывались на токарно-винторезном станке модели 16К20).
Проведенные эксперименты струйно-абразивной обработки на сером песке показано на таб.№1.
Таблица №1
Визы обработки Мерка материала Изображение Л и»^ Зикм h«ttM обработок
Фото леталеп макроструктуры материала \200 мои
1 Токарю» обработал и,1; И«< 1С СЧ-24 а ЙЯ
■> Пескоструйная обработка СЧ-24 = ря 05 <> » Ь; S-Koi
3 Токарю* обработка юривЛ юв} Стадь^МХ Е ИИ
4 Пескоструйная обработка Юсупов 1С СтыьООХ = 05 <> 1Ы; MOoi
Примечание Ра?м«>с«>ого песка от 0.8 до 1.2мм Проведенные эксперименты струйно-абразивной обработки на кварцевом песке показано на таб. №2.
Таблица №2
.Vi Вили обработки Марка материала Фото леталеп Нюоражеине макроструктуры материала х200 Лмшгн ежи» Личина с а »теп Ptctiitm обработан
1 Токарная обработка таугллЛ 1С СЧ-24 а я
л Пескоструйная обработка юргмаЛ 1С СЧ-24 — Й ' Ы »J-1 «1р MOoi
3 Токарная обработка {В^-СЯЙ 1С CTUVJOX BBS L J
4 ■4 Пескоструйная обработка в^.-хай (с CTMV-JOX п 04 У- > М; S-JCO!
Примечание: Размер кгарпевого песка от 0,4 ло О.'мы
После струйно-абразивной обработки, проводилось второй этап эксперимента; измерения степень микронеровность шероховатости поверхности материалы марки стали 30Х и марки чугуна СЧ-24, до и после пескоструйной обработки.
На второй этап эксперимента использовалось профилометр модель 296. Это аппарат предназначена измерения степень шероховатости поверхности деталей машин. Нами было проведено эксперимент с помощью этого аппарата.
Профилометра модели 296 основан на сканировании (ощупывании) исследуемой поверхности алмазной иглой с радиусом кривизны при вершине 10 мкм и преобразовании вертикального перемещения иглы в пропорциональное изменение электрического сигнала.
Рисунок 3. Процесс проведение эксперимента на профилометр-296 для измерения степень микронеровность шероховатости поверхности материалы СЧ-24 и Сталь 30Х до и после пескоструйной обработки.
После измерение полученный такие данные в котором показано на таблице №3 и №4:
Таблица 3.
Результаты проведенные эксперимента по измерению шероховатость поверхности,
до и после пескоструйной обработки на сером песке
МрмГиф Bii.im «¿фиГинын || 3 || f! 'kw нмум(mm) < |и ihm' 1н1гчгнн1' Класс tmf*i4immlwtm (nociauapiy) likpuxuurocib Ra nil стмшрп. шн Шфшжашчь Hi
11риф||>о«мтр-2% .'Unu tjimoj : он«ш шг* Токярмая uOpadoiKu 24 (шя) i 6.95 6.97 6.95 6.96 6.97 6.96 4 10 40
if» vi ч mf+ir* '4 "» p««
Прлфя.юмгтр-2% ine тли U Oram itmia if (lfiwini«pwi 10 s ! Hi -4 5 )}! Hi i f" h. ! " счм 1ЫЛШ1 i 4.97 «.95 4.96 4.95 4,95 S 5 20
11р|)фя||>чгт|к2% ,'limr}*sv 1.4 От1«чк*ш:» 2,? llf»»«! KTtMfWMI III Токярмяя uopafio! ка 1 Uff 1 mil Clu luaavl l 3.63 3.65 3.64 3.65 3.64 3,65 5 5 20
1 lp»*J»u-io\irip-2% Хшш ir+ли Li Oil»—* таг» J,J llfl» |(UN|MHI lu III 1*1 И. H? 5i ClM (тят) i 2,25 2.26 2.25 2.26 2,24 Mi 6 2,5 10
Таблица 4.
Результаты проведенные эксперимента по измерению шероховатость поверхности, до и после пескоструйной обработки на кварцевом песке
МрмГиф Визы (ЛрЫйГКН H 7 i 3 is ]t Чж н> UW|M Iwwl ( [W.lllllr iHawniH («■Ml mffMU«twii iMCTBHJJprr) IlkpovMlliecib Rj no пшиврп, Ш.К 1IJifnxn*»inrn. Kl"" *'rj(tl:(|m. WMI
11рофм.1оче1р-2% Л.мп 1Г»«ч 1.5 (tainun 2.1 rife i».i п.«г*»in :« Itikaf IHJpltH нли ilka »Ol ImAanr) i MS 6,9? 6.95 6.96 6,97 6,96 4 10 4Л
Нрофилочпр >% Ляа 1?».\ы 1.5 Ortr«*i iiir. 2.5 Прс w.t щмфгмм 1С- 111 Hi {, !: \i I СЧ24 iairw*'i I 5.34 5.37 5.35 5.36 5,35 S,JS 4 10 40
Профи. n>\4rrp-i% Яаи т>*хы 1.) OrCf«l ПИ 1* Лрсял (lUCtCMU 16 iitl пая ma пЛ Ctrn \UXSUK) i 3.63 3.65 3.64 3.65 3.6» 3,6$ 5 S 20
11роф«И№тр-2% Дм 1,1 Пт»в 1№1 23 ирамляшкрмыа ID ill i}! hi s • • l!: а с а s til Ik luxn) i 134 135 :,36 yi 133 2,35 6 2.5 10
В данной направлений проводится научно-исследовательская работа. Созданное аппарата, способствует качественному обработки шероховатость поверхностей металлических деталей. Использование данного аппарата позволит уменьшить расходы на обработки и эффективнее использовать время отведенное на обработку деталей. В дальнейшем намечается создание лаборатории на территории ГМИТ для проведения опытов эффективного обработки металлических деталей с целью повышение их износостойкости и надежности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вохидов А.А. Автореферат. Струйно-абразивная подготовка поверхности деталей под газо-термическое напыление, Душанбе-2019г.
2. Каталог. Материалы для пескоструйной обработки- Guyson International ltd.- 2009
3. Суслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин / - М.: Машиностроение, 2000. - 320 с.
