Главная страница

Гидроабразивная обработка. ОТЧЕТ РУСЛАН. Используемая литература


Скачать 0.71 Mb.
НазваниеИспользуемая литература
АнкорГидроабразивная обработка
Дата23.11.2019
Размер0.71 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлаОТЧЕТ РУСЛАН.docx
ТипРеферат
#96596
страница2 из 3
1   2   3








3. Гидроабразивная резка

3.1 Технологические основы гидроабразивной резки


По данным Международной ассоциации инженеров-технологов в мировой практике на мелкосерийное производство, единичное и среднесерийное производство приходиться 70-80 % общего объема выпуска изделий в машиностроении.

Сложность продукции машиностроительного производства за последние три десятилетия в среднем выросли в шесть раз. Из общего числа типоразмеров деталей производства наибольшая доля (более 2/3 общей номенклатуры изделий) приходится на плоские детали сложной конфигурации. Плоские детали сложного контура имеют значительное распространение (более 50 % номенклатуры), а их обработка составляет 20-30 % от общей стоимости механообработки. При месячной программе, измеряемой десятками и сотнями штук сложноконтурных плоских деталей, использование традиционных методов обработки становится экологически нецелесообразно. Выход из создавшегося положения заключается в использовании деталей из толстолистового проката, а для его обработки – резку гидроабразивной струей.

Процесс гидроабразивной резки иллюстрирует рисунок 4. От насоса сверхвысокого давления вода поступает в подводящий водовод 1 и фокусируется в отверстии сопла 2. Одновременно через подвод 3 в смесительную трубку 4 поступает абразивный порошок. Происходит смешивание струи воды, порошка и воздуха. Гидроабразивная струя направляется на поверхность обрабатываемого материала. В зоне резания образуется щель или сквозной паз. На выходе из паза разрушающая сила струи гасится водой, содержащейся в ванне 8.

а) б)



Рисунок 4 – Схемы режущей головки (б) и траектории движения частиц в смесительной трубке (а)

1 – подводящий водовод; 2 – сопло; 3 – подвод абразива; 4 -смесительная трубка; 5 – кожух; 6 – режущая струя; 7 – разрезаемый материал; 8 – гасящий слой воды; 9 – смесительная камера

В сопло 2 вода поступает под давлением 300…600 МПа и фокусируется отверстием сопла до размера Ø 0,01…0,025 мм. Скорость истечения струи воды на выходе из сопла превышает в 3…4 раза скорость звука. Такая струя воды становится режущим инструментом. С добавлением частиц она способна разрезать практически все материалы. Сфокусированная водяная струя с абразивом постепенно и с постоянной скоростью вводится в заготовку и прорезает в ней узкую щель. Скорость струи по толщине реза вследствие трения о поверхность

реза замедляется – на входе в заготовку скорость максимальная, на выходе минимальна. Съем материала по толщине также разный. В результате образуется изогнутая фронтальная поверхность реза. Угол между неискаженной водяной струей и поверхностью резания постепенно увеличивается (рис. 5 а)



Рисунок 5 – Форма струи в направлении движения головки (а) и формы паза на входе (б) и на выходе (в) реза.

Форма стенок реза по толщине также неодинакова: на входе стенки реза расположены вертикально; на выходе наклонно (рис. 5 б, в).

Частицы абразива в процессе перемещений взаимодействуют (соударяются) с поверхностью смесительной трубки и вызывают увеличение диаметра вследствие интенсивного износа. В результате на выходе трубки уменьшается давление струи и ее скорость.

Обычно сопла изготавливают из сапфира, рубина или твердого сплава. Срок службы сапфировых и рубиновых сопел составляет 60…100 ч, твердосплавных сопел 80…150 ч. Смесительные трубки изготавливают из сверхпрочных материалов, и их срок службы составляет 100…200 часов.

Основными технологическими параметрами процесса гидроабразивной резки являются скорость перемещения режущей головки, скорость и давление гидроабразивной струи, толщина обрабатываемого материала; концентрация и размеры абразивных частиц; свойства разрезаемого материала. При завышенной скорости перемещения режущей головки происходит отклонение от прямолинейности водно-абразивной струи; заметно проявляется ослабевание струи и, как следствие, возникновение конусности реза.

При выборе параметров режима резания задаются следующие исходные данные:

  • материал обрабатываемого изделия;

  • толщина реза;

  • состав и количество (расход) абразивного материала;

  • диаметры водяного и рабочего сопел;

  • давление воды на входе в рабочую головку;

  • требуемые показатели качества поверхностного слоя.

Назначаемой величиной является подача головки, которую часто называют скоростью резания. В таблице 1 приведены рекомендуемые скорости резания некоторых материалов.

Таблица 1 – Рекомендуемые значения параметров режима резания различных материалов

Условия обработки

Максимальная скорость резка, м/мин

Давление 414 Мпа

Давление 276 Мпа

Соотношение диаметров входного и выходного сопел, мм



0,254/0,762



0,355/1,016



0,457/1,50



0,254/0,762



0,33/0,16

Расход воды (л/мин)

2,27

4,36

7,27

1,91

3,23

Расход абразива, кг/мин

0,4

0,63

1,13

0,27

0,45

Мощность, кВт

25

50

80

11

25

Толщина, мм

Алюминий

6,25

1,36

1,93

2,56

0,68

1,01

12,5

0,64

0,91

1,21

0,32

0,48

25

0,29

0,41

0,54

0,14

0,21




Графит

6,25

3,69

5,24

6,95

1,86

2,73




Термореактивный пластик

12,5

1,75

2,48

3,29

0,83

1,29

25

0,78

1,10

1,46

0,39

0,57




Никелевый сплав

6,25

0,46

0,65

0,86

0,23

0,34

12,5

0,22

0,31

0,41

0,11

0,16

25

0,01

0,14

0,18

0,05

0,07




Стекло

6,25

2,61

3,70

4,91

1,32

1,93

12,5

1,24

1,76

2,33

0,62

0,91

25

0,55

0,78

1,03

0,28

0,41




Сталь среднеуглеродистая

6,25

0,54

0,77

1,02

0,27

0,40

12,5

0,26

0,36

0,48

0,13

0,19

25

0,11

0,16

0,21

0,06

0,08




Сталь нержавеющая

6,25

0,50

0,71

0,95

0,25

0,37

12,5

0,24

0,34

0,45

0,12

0,18

25

0,10

0,14

0,20

0,05

0,08




Титановый сплав (6AI4V)

6,25

0,66

0,93

1,23

0,33

0,49

12,5

0,31

0,44

0,58

0,16

0,23

25

0,14

0,20

0,26

0,07

0,10


По мере увеличения давления в струе с одной стороны происходит увеличение глубины резания, с другой стороны ускоряется износ элементов режущей головки.

Для каждого вида и толщины обрабатываемого материала подбираются оптимальные значения давления и концентрации абразива и размера частиц.

Максимальное рабочее давление обычно составляет 300…320, 380, 415 или 600 МПа.

Оптимальная концентрация абразива зависит от вида материала, а также степени износа сопла.

При малой концентрации абразива эффективность гидроабразивной резки будет невысокой, а повышенная концентрация вызывает скопление абразива, которое вызывает затруднение его удаления из зоны резания. При этом понижается эффективность обработки.

Размер абразивных частиц составляет 10-30 % диаметра режущей струи для обеспечения ее эффективного воздействия и стабильного истечения. Обычно размер частиц составляет 150..250 мкм, и в ряде случаев 75..100 мкм, если допустимо получение поверхности реза с низкой шероховатостью.

1   2   3


написать администратору сайта