- •Технологические методы повышения надёжности деталей машин
- •Общие положения
- •1.1. Пути повышения качества деталей машин
- •1.2. Качество. Надёжность. Основные понятия.
- •2. Виды разрушений деталей машин
- •2.1. Причины разрушений.
- •2.2. Износ
- •2.3. Коррозионное разрушение
- •2.4. Эрозионное разрушение.
- •2.5. Усталостные разрушения.
- •2.6. Пластические деформации и разрушения. Ползучесть. Старение
- •2.7. Классификация деталей машин по признакам надёжности и долговечности
- •3. Показатели качества поверхностного слоя деталей машин
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Шероховатость и её влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •3.3. Параметры физико-химического состояния поверхностного слоя и их влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •3.4. Остаточные напряжения (о.Н.) и их влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •4. Технологические методы повышения надёжности деталей машин
- •4.1. Классификация технологических методов повышения
- •Надёжности деталей машин
- •4.2. Поверхностное пластическое деформирование (ппд)
- •4.2.1. Особенности и классификация методов ппд
- •4.2.2. Явления, происходящие в поверхностном слое при ппд.
- •4.2.3. Изменение показателей качества поверхностного слоя в зависимости от
- •4.2.4. Обкатывание и раскатывание шаровым инструментом.
- •4.2.4. Обработка роликовым инструментом.
- •4.2.5. Алмазное выглаживание.
- •4.2.6. Обработка с применением вибраций
- •4.2.7. Дорнование.
- •4.2.8. Виброударная обработка.
- •4.2.9. Дробеструйная обработка.
- •4.2.12. Упрочнение проволочным инструментом
- •4.3. Нанесение покрытий
- •4.3.1. Общие положения
- •4.3.2. Физико-химические методы нанесения покрытий
- •4.3.3. Пиролиз летучих соединений в потоке
- •4.3.4. Химические транспортные реакции (хтр)
- •4.3.7. Наплавка
- •4.3.9. Лакокрасочные покрытия
- •4.3.10. Напыление
- •4.3.11. Упрочнение смазками
- •4.3.12. Окунание
- •4.3.13. Эпиламирование
- •4.3.14. Электронно-лучевое испарение в вакууме
- •4.3.15. Магнетронное распыление
- •4.3.16. Вакуумно-плазменная обработка
- •4.4. Химико-термическая обработка (хто)
- •4.4.1. Цементация
- •4.4.2. Азотирование
- •4.4.3. Цианирование
- •4.4.4. Хромирование
- •4.4.5. Борирование
- •4.4.6. Фосфатирование
- •4.4.7. Алитирование
- •4.4.8. Силицирование
- •4.5. ВысокоэнергЕтические методы.
- •4.5.1. Лазерная обработка.
- •4.5.2. Ионное легирование
- •4.5.3. Упрочнение взрывом
- •4.5.4. Термопластическое упрочнение (тпу)
- •4.6. Обработка свободным абразивом
- •4.6.1. Классификация методов обработки свободным абразивом
- •4.6.2. Полирование
- •4.6.3. Объёмная вибрационная обработка (ово).
- •4.6.4. Магнитно-абразивная обработка (мао).
- •4.6.5. Центробежно-абразивная обработка (цао).
- •4.6.6. Струйная гидроабразивная обработка (сгао) или абразивно-жидкостная отделка (ажо)
- •4.6.7. Ультразвуковая обработка (узо) свободным абразивом
- •4.7. Электрофизические и электрохимические методы обработки
- •4.7.1. Электроэррозионные методы обработки
- •4.7.2. Электрохимические методы
- •4.7.3. Анодно-механическая обработка
4.6.6. Струйная гидроабразивная обработка (сгао) или абразивно-жидкостная отделка (ажо)
Сущность СГАО в следующем: струя суспензии из воды и абразивных частиц направляется на обрабатываемую поверхность заготовки. При этом частицы абразива ударяются о поверхность заготовки и сглаживают микронеровности, создавая эффект полирования, без направленных рисок. Одновременно с получением необходимого микрорельефа этот способ создаёт полезное поверхностное упрочнение.
Производительность процесса, шероховатость и физико-механические свойства поверхностного слоя зависят от следующих факторов: материал заготовки, продолжительность сборки, концентрация абразива в суспензии, свойства и зернистость абразивного материала, угол атаки ά, скорость струи Vc, свойств СОЖ…
Действие режущих кромок абразивных частиц на обрабатываемую поверхность носит импульсный (ударный) характер и является непродолжительным. Жидкостная пленка на поверхности заготовки играет очень важную роль. При попадании зерен на выступы микрорельефа, они легко преодолевают ее сопротивление и удаляют металл. Если же зерна попадают на впадины, они встречают большое сопротивление жидкости, и съем материала замедляется, что уменьшает шероховатость поверхности.
СГАО применяют в авиационной, автомобильной, инструментальной и некоторых других отраслях машиностроения. С его помощью выполняют следующие виды работ: - шлифование и полирование деталей особо сложной конфигурации ( штампы, пресс-формы, лопасти насосов центробежных, фасонное литьё...);
- получение поверхностей без напрвленных следоав обработки;
- повышение усталостной прочности пружин, зубьев шестерён;
- увеличение стойкости режущего инструмента;
- получение поверхностей с высокой каппилярностью и повышение их износостойкости, коррозионной стойкости и лучшего сцепления с покрытием;
- удаление окалины, ржавчины, снятие заусенцев после механической обработки.
Основные достоинства СГАО – доступность, простота, дешевизна, обеспечение высокой износостойкости обработанных поверхностей.
При обработке отивок с исходной шероховатостью Ra=80…40мкм можно получитьRa=20…10(до 2,5) мкм. Съём металла при СГАО не превышает 0,1…0,2 мм. С увеличением длительности обработки равномерность обработки снижается.
Если скругление кромок недопустимо, то СГАО предусматривают перед чистовыми механическими оперциями, если допустимо – после них.
Существует большое количество схем реализации СГАО, но все они содержат следующие основные элементы конструкции:
устройство для поддержания абразива во взвешенном состоянии в жидкости;
бак, где находится суспензия;
электродвигатель привода устройства 1;
трубопровод подачи суспензии;
трубопровод подачи сжатого воздуха;
рабочая камера;
заготовка, совершающая вращательное или возвратно-поступательное движение;
струйный пистолет или форунка (может быть несколько).
Суспензия из рабочей камеры самотёком после отработки поступает по трубопроводу в бак 2.
В качестве абразивных материалов при СГАО применяют зеленый и черный карбиды кремния, электрокорунд, кварцевый песок. Стойкость этих материалов находится в соотношении 8:4:1. Прочность абразивных зерен зависит от их формы: зерна в виде октаэдра и куба во много раз прочнее игольчатых и пластинчатых зерен. Интенсивность обработки значительно снижается при сглаживании острых ребер зерен. Зернистость абразивных материалов принимают 80…160 мкм. Чем больше зернистость, тем выше производительность СГАО те же, что и при ЦАО.
Основными факторами, определяющими производительность, является: скорость и количество подавемой в еденицу времени суспензии, концентрация и зернистость абразива, длина струи и угол ее встречи с обрабатываемой поверхностью.
Оптимальная скорость струи обеспечивается подбором диаметра сопла dcи жиклераdждля подачи воздуха:d=(1…1.35)dc; а также давление воздуха для подъема эжектирования суспензииpc≈pэ=40…60 МПа. С уменьшениемdcрасход суспензии уменьшается, но при слишком маломdc прекращается подача суспензии. Диаметр сопла назначают в пределахdж=dc=6…10 мм. Расход воздуха при этом составляет 1…2 м3/ мин.Оптимальный съем металла достигают приdс=8 мм и давлении суспензии 60 МПа.
Содержание концентрации суспензии должно быть 30…35%. Оптимальная концентрация суспензии в струе определяется соотношением 1:11. Но вследствии неполного барботирования суспензии в баке фактическая концентрация ее на выходе форсунки примерно в 2 раза меньше.
На стабильность процесса СГАО влияет постоянство зернистости абразива, т.к. измельчение абразивных зерен резко снижает интенсивность обработки. Помимо измельчения зерен в ходе обработки происходит сглаживание режущих кромок и вершин с потерей способности резания. Поэтому для поддержания стабильности процесса необходимо 1…2 раза в смену добавлять в установку примерно 10% свежего абразива.
Оптимальная длина струи: 50…100 мм. Для эжекционной СГАО оптимальный угол встречи струи с поверхностью: ά=45˚. Для безэжекционной наибольшая производительность достигается при ά=30…35˚. Время обработки для мелких и средних заготовок из чугуна и алюминия – 3…8 мин., для чугунных – 15…20 мин., для стальных – 20…30 мин.