Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследований 9
1.1. Основные этапы технологического процесса авторемонтного предприятия 9
1.2. Состояние проблемы очистки деталей на ремонтных предприятиях 15
1.3. Обзор работ в области вибрационной очистки деталей 31
1.4. Цель и задачи исследований 39
Глава 2. Теоретические предпосылки и обоснование условий эффективного использования ВиО для очистки деталей в условиях авторемонтных производств 41
2.1. Анализ состояния поверхности деталей, подлежащих очистке 41
2.2. Анализ эффективности методов очистки поверхности деталей...51
2.3. Физико-химические особенности взаимодействия обрабатываемых деталей, рабочей среды и ТЖ. при ВиО 60
2.4. Основные пути интенсификации процесса вибрационной очистки деталей 65
2.5. Особенности очистки деталей от окалины, нагарообразных загрязнений и коррозии 75
Глава 3. Методика экспериментальных исследований 78
3.1. Общие замечания 78
3.2. Оборудование, рабочие среды и ТЖ 79
3.3. Методы контроля, контрольно-измерительные приборы и инструменты 87
3.4. Типовые представители деталей и специальные образцы 93
3.5. Методы обработки опытных данных 96
Глава 4. Экспериментальные исследования основных закономерностей вибрационной очистки деталей авторемонтных производств 97
4.1. Влияние режима вибрационного воздействия на процесс очистки поверхности 97
4.2. Влияние характеристики рабочей среды 104
4.3. Влияние состава ТЖ 113
4.4. Протекание процесса очистки во времени 120
4.5. Качество обработанной поверхности 139
Глава 5. Практическое применение результатов исследований 147
5.1. Примеры обработки опытных партий деталей 147
5.2. Технико-экономический анализ 157
Общие выводы и рекомендации 164
Литература 166
Приложения 181
- Состояние проблемы очистки деталей на ремонтных предприятиях
- Физико-химические особенности взаимодействия обрабатываемых деталей, рабочей среды и ТЖ. при ВиО
- Методы контроля, контрольно-измерительные приборы и инструменты
- Протекание процесса очистки во времени
Введение к работе
Важной задачей ремонтного производства является снижение трудоемкости, повышение качества и увеличение ресурса отремонтированных машин до 80% от ресурса новых. Одним из условий эффективного решения указанных задач является уровень развития технологии ремонтного производства и, в частности, очистных и моечных операций, составляющих значительную часть общей трудоемкости и оказывающих существенное влияние на качество ремонта.
Очистка металлических поверхностей от всевозможных загрязнений
и ^ и и
является сложной проблемой, успешное решение которой возможно лишь на основе глубоких научных исследований комплексного характера.
Загрязнения автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин включают пыль и дорожную грязь, растительные остатки и ядохимикаты, продукты коррозии, топливо, масла и продукты их термического разложения: нагар, накипь, смолистые и лаковые отложения.
Перечисленные загрязнения, а чаще их сочетания покрывают как наружные, так и внутренние поверхности деталей, разнообразных по габаритам и конфигурации. Все это осложняет процессы их очистки.
В настоящее время для народного хозяйства Камбоджи, имеющего широко развитую автотранспортную систему, авторемонтные и автосервисные предприятия, становится весьма актуальной проблема повышения эффективности и качества очистки и восстановления деталей при ремонте автотранспортных средств, которая приобрела исключительно большое государственное значение.
Для обеспечения эффективной эксплуатации парка машин и их двигателей представляет несомненный интерес совершенствование технологии ремонта на упомянутых предприятиях, в том числе за счет совершенствования существующих и разработки новых методов обработки, и в частности методов очистной и отделочно-зачистной обработки, составляющих значительный объем в общей трудоемкости ремонта машин. Среди нерешенных задач общей технологии ремонта машин важное место отводится качеству очистных, моечных и отделочно-зачистных операций при обработке узлов и деталей автомобиля (очистка от твердых и нагарообразных загрязнений, окалины, коррозионных и масляно-загрязненных образований, удаление заусенцев и скругление кромок). При этом качество обработки узлов и деталей непосредственно влияет не только на долговечность и надежность отремонтированных машин, но и на их производительность.
В современном машиностроительном производстве двигателей внутреннего сгорания автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных, дорожно- строительных и других машин широко используют различные методы очистки и мойки деталей в том числе и ВиО. Что же касается ремонта и восстановления изделий, применение здесь вибрационной обработки (ВиО) как эффективного метода совершенствования очистных операций остается относительно ограниченным. Тем не менее, интерес ремонтных предприятий к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) достаточно велик.
С повышением качественных характеристик машиностроительной продукции деталей, узлов, изделий - повышаются и требования, предъявляемые к ее очистке от различного рода загрязнении. Качество очистки решающим образом влияет на прочность, а следовательно, и долговечность защитных покрытий. Надежность работы точных приборов, выполняемых по 1-му классу точности, немыслима без высокого качества промывки входящих в них деталей и узлов. Внедрение в производство совершенных процессов мойки и очистки позволяет повысить качество сборки и увеличить срок службы деталей, а значит, и машин в целом. Актуальность вопросов очистки вызвала появление много нового в моечной технике, как в области конструирования, так и рецептур моющих составов.
При выполнении очистных операций рост производительности труда с одновременным улучшением качества выпускаемой продукции обеспечивает применение процесса вибрационной обработки деталей, заключающегося во взаимодействии частиц рабочей среды с обрабатываемой поверхностью в вибрирующей рабочей камере вибрационного станка и позволяющего одновременно обрабатывать большое количество деталей, изготовленных из различных материалов.
Широкие технологические возможности и высокая производительность способствуют распространению процесса вибрационной обработки в различных областях промышленности и вызывают необходимость всесторонних исследований с целью создания его оптимальных вариантов.
Одной из разновидностей, позволяющей повышать производительность, является вибрационная многоступенчатая обработка, которая может состоять из двух и более ступеней (технологических переходов).
К настоящему времени выявлены закономерности процесса вибрационной многоступенчатой обработки, определено влияние некоторых технологических параметров на производительность процесса и качество обрабатываемой поверхности.
Среди технологических методов мойки и очистки деталей от эксплуатационных загрязнении в последнее время нашла применение и вибрационная обработка.
Исследованию основных закономерностей и технологических возможностей вибрационного метода мойки и очистки, поиску путей интенсификации и повышения производительности процесса, улучшению качества обрабатываемого поверхности, посвящена настоящая работа.
Своевременный и качественный ремонт и техническое обслуживание способствуют улучшению показателей надежности, безотказности и долговечности автомобилей, тракторов и другой техники. Очистка деталей машин существенно влияет на качество ремонта и технического обслуживания. По данным Государственного всесоюзного научно-исследовательского технологического университета ремонта и эксплуатации машинотракторного парка, из-за некачественной очистки деталей при ремонте недоиспользуется до 30% их ресурса. В связи с этим совершенствование технологического процесса очистки, разработка и применение более эффективного моечного оборудования и технологических жидкостей (ТЖ.), имеют немаловажное значение для поддержания техники в работоспособном состоянии.
Одним из перспективных способов интенсификации рассматриваемого процесса является вибрационная очистка машин.
Данная работа посвящена исследованию основных закономерностей и технологических возможностей вибрационного метода мойки и очистки деталей, поиску путей интенсификации и повышения производительности процесса, улучшению обрабатываемой поверхности.
Целью диссертации является повышение эффективности и качества очистки поверхности деталей от эксплуатационных загрязнений за счет применения вибрационной обработки в условиях авторемонтных производств.
На защиту выносятся следующие положения диссертации:
методы и результаты экспериментальных исследований влияния технологических факторов на интенсивность разрушения и удаления эксплуатационных загрязнений при ВиО деталей в условиях авторемонтных производств.
метод интенсификации процесса ВиО, исследование основных параметров процесса, исследование влияния состава ТЖ. на качество очистки поверхности деталей от нагара, окалины и коррозии.
результаты экспериментальных исследований влияния неабразивных сред на процесс мойки нежестких деталей.
методику расчета съема материала загрязнения различного происхождения.
рекомендации по совершенствованию технологии и методики расчета технологических параметров процесса вибрационной очистки, позволяющие определять время, необходимое для достижения заданного качества обрабатываемой поверхности.
Научная новизна:
предложен метод вибрационной очистки деталей с использованием специальных неабразивных гранул с металлическими сердечниками (для мойки и очистки нежестких деталей от масляно-грязевых отложений).
разработана технологическая схема мойки и очистки деталей от эксплуатационных загрязнений при вибрационной обработке.
установлено влияние амплитудно-частотных параметров процесса, характеристики рабочих сред и состава ТЖ. на интенсивность обработки и качество поверхности деталей.
исследованы основные закономерности процесса ВиО на операции очистки деталей от эксплуатационных загрязнений и Физико-химические особенности взаимодействия обрабатываемых деталей, рабочей среды и ТЖ. при вибрационном воздействии. Полученные результаты исследований для расчета съема материала загрязнений.
Практическая ценность работы:
Разработан и апробирован технологический процесс вибрационной очистки и мойки деталей грузовых автомобилей КАМАЗ с использованием результатов исследований.
Предложен новый вид рабочей среды и конструктивные усовершенствования рабочей камеры вибрационного станка.
Предложена инженерная методика расчета съема материала загрязнения в зависимости от различных параметров и сравнительная оценка расчетных и экспериментальных значений.
Осуществлена технико-экономическая оценка преимуществ ВиО деталей в условиях авторемонтных предприятий.
5. Реализация работы. Результаты исследований прошли апробацию на одном из авторемонтных предприятий города Ростов-на-Дону (Автоцентр «Камаз»).
Основой диссертации являются теоретические и экспериментальные исследования, выполненные автором в Донском Государственном техническом университете под руководством доктора технических наук, профессора, член-корреспондента Академии технологических наук РФ Бабичева А. П.
Благодаря чуткости, доброте, отзывчивости, полезным советам Бабичева А. П, сотрудников отдела вибрационных методов обработки, коллективу кафедры «Технология машиностроения» Донского Государственного технического университета, стало возможным написание данной работы.
Состояние проблемы очистки деталей на ремонтных предприятиях
Очистка является одной из важнейших подготовительных операций в процессе ремонта и восстановления деталей. Очистка поверхности - это удаление загрязнении с поверхности до определенного уровня ее чистоты. Основным требованием к качеству очистки является полное удаление всех загрязнений, так как это дает возможность выявить действительное техническое состояние детали, установить степень ее пригодности для восстановления и назначить способ устранения каждого дефекта.
Качество и надежность изделий современного машиностроения весьма существенно зависят от совершенства применяемых технологических процессов очистки и подготовки поверхности. В связи с усложнением изделий машиностроения, совершенствованием технологии производства и высокой точностью изготовления существенно возросли требования к качеству очистки и подготовки поверхности. Процесс очистки объектов ремонта заключается в удалении с их поверхности с помощью твердой, жидкой или газообразной среды всех видов загрязнений. Трудоемкость очистки деталей при ремонте составляет 7 - 9% от общей трудоемкости ремонта. В процессе эксплуатации на деталях автомобилей образуются различного рода загрязнения. При разрушении защитных покрытий усиливаются процессы коррозионного поражения конструкции, которые часто развиваются под слоем разрушенного (деструктированного) покрытия. Многие этапы технологического процесса ремонта (дефектация, механическая обработка, пайка, сварка и т.д.) предопределяют необходимость удаления загрязнений или неметаллических поверхностных пленок, как на подготовительной стадии, так и после окончания процесса. Загрязнениями, подлежащими обязательному удалению, являются: продукты высокотемпературных превращений масел, топлив и рабочих жидкостей - нагароотложения, лаковые отложения, смолы и осадки) деструктиро- ванные (старые) лакокрасочные и специальные неметаллические покрытия, консервирующие материалы, случайные и посторонние частицы различного происхождении. Загрязнения могут удаляться промывкой, растворением, с помощью химической реакции, механическим воздействием. Наиболее эффективно сочетание указанных способов. Выбор того или иного способа очистки определяется видом загрязнений, формой и материалом очищаемой деталей, техническими требованиями техники безопасности и охраны окружающей среды. Для выполнения операций мойки и очистки существуют различные способы и средства. Выбор рационального способа и средства для удаления того или иного вида загрязнений является важной предпосылкой качественной очистки объектов ремонта. Очистка поверхности достигается разными методами: механическим; физическим; химическим; физико-химическим; химико-термическим. В промышленности и в ремонтном производстве для удаления загрязнении применяются следующие способы очистки: Вибрационная очистка деталей Вибрационная очистка деталей осуществляется с помощью абразивных материалов. Станки для вибрационной очистки обладают рядом преимуществ, например, простота эксплуатации (в частности, загрузки-выгрузки, а также наблюдения за качеством очистки без остановки и т.д.), ускорение процесса на 30 - 35% и лучшее качество очистки.
Особенно эффективна такая очистка для деталей сложной конфигурации, а также деталей, очистка которых в галтовочных барабанах невозможна.
Производительность вибрационных установок значительно выше, чем галтовочных барабанов, так как очистка и одновременно снятие заусенцев происходят по всему объему, в то время как в последних детали, находящиеся ближе к центру, практически не обрабатываются.
Вибрационная обработка позволяет выполнять следующие операции: 1) очистные и отделочно-зачистные (очистка деталей от окалины, накипи и коррозии, удаление заусенцев, скругление острых кромок); 2) отделочно- упрочняющие (полирование поверхностей, поверхностное упрочнение). В зависимости от целей обработки изменяются амплитуда и частота колебаний, а также состав рабочей среды и ТЖ.
В современной технологии ремонта машин находит применение вибрационная очистка деталей от нагара, продуктов коррозии, накипи и других трудноудаляемых загрязнений. На рис. 1.5. представлен вибрационный станок для виброабразивной очистки деталей от нагарообразных и других твердых отложений.
Сущность вибрационной очистки заключается в том, что загрязненные детали и абразивный наполнитель помешают в рабочую камеру, которой сообщают колебательное движение, т.е. он вибрирует. Содержимое рабочей камеры движется по сложной траектории. Процесс сопровождается последовательным нанесением микроударов частицами абразивного наполнителя по поверхности очищаемых деталей. Загрязнения при этом разрушаются и поверхность детали очищается. Для удаления продуктов загрязнений и интенсификации процесса очистки в рабочую камеру подают технологическую жидкость или сжатый воздух.
Опыт эксплуатации устройств для вибрационной очистки деталей показывает высокую эффективность воздействия абразивного материала на поверхность обрабатываемых деталей. При очистке деталей автомобилей, тракторов и других машин процесс удаления загрязнений следует проводить без повреждения очищаемых элементов, сохраняя заданные размеры и шероховатость поверхности. С этой целью при разработке технологического процесса очистки выбирают соответствующее оборудование, абразивные наполнители, моющие жидкости, параметры вибрации (амплитуду и частоту колебаний).
Очищаемые детали и рабочая среда (гранулы абразивного наполнителя, моющая жидкость, продукты загрязнений) в рабочей камере подвергаются воздействию со стороны вибрирующей стенки рабочей камеры и совершают движение по сложной траектории. В течение одного периода движения деталей и рабочей среды внутри рабочей камеры среда может уплотняться и разрыхляться. На отдельных участках скорость движения гранул увеличивается или уменьшается. Скорость и направление могут быть обусловлены импульсом движения, полученным от стенки рабочей камеры, или свободным падением. Но вместе с тем очищаемые детали и рабочая среда совершают вращательное (циркуляционное) движение вдоль стенок рабочей камеры в направлении, противоположном направлению вращения вала вибратора. Кроме того, каждая очищаемая деталь совершает еще вращательное движение вокруг своего центра тяжести. Такой характер движения среды и деталей обеспечивает высокую равномерность и интенсивность обработки поверхности различной формы.
Физико-химические особенности взаимодействия обрабатываемых деталей, рабочей среды и ТЖ. при ВиО
Способ удаления загрязнений зависит как от вида загрязненья, вида очищаемого изделия (рода и состава металла, формы очищаемой поверхности), свойств очищающих агентов (состав, физического состояния), так и от силы удара части рабочей среды по поверхности и активности технологических жидкостей и др. Чаще всего агент представляет собой жидкость из одного компонента или раствор из комбинации нескольких компонентов. Обычно это однородная система (органический растворитель, водный раствор кислот, щелочей, солей) или неоднородная (несмешивающиеся вещества, эмульсии).
Реже очищающим агентом служит твердое (абразив), полутвердое (пасты) или газо- и парообразное тело. Решение проблем вибрационной обработки для очистки и мойки деталей, а также рациональный выбор технологических жидкостей являются необходимым условием повышения качественных и количественных показателей продукции. Вследствие различных видов продукции, а также различных видов загрязнений на каждом предприятии существует и специфика в выборе моечно-очистных процессов. Однако основы последних являются общими для целых отраслей промышленности. Отсюда и необходимость получение самой разносторонней информации в данной области. Вибрационная очистка является наиболее эффективным способом очищающего воздействия на поверхность за счет механического, физико- химического или химического факторов. Долговечность машин, двигателей значительно сокращается, если металл загрязнен, а загрязнение находится на трущихся поверхностях. Тщательная очистка производится обычно в два приема: вначале делают предварительную очистку, а зачем вторичную (окончательную). Для более тщательной очистки применяют многостадийную обработку. В работе рассматривается проблема удаления поверхностных загрязнений различного происхождения. Схематически процесс удаления загрязнения с поверхности изделия можно представить так: при очистке разрушается связь между изделием и загрязнением. Отделенное от изделия загрязнение попадает в моющую жидкость и удаляется с ней. Загрязнения на металлических поверхностях весьма разнообразны. Их можно классифицировать: - по химическому составу; - по физическому состоянию; - по происхождению; - по силе связи с поверхностью основного металла и т.д. Загрязнения, химически связанные с поверхностью делятся на окислы (естественные кислые пленки, ржавчина, продукты коррозии, а так же окалина), и соли (сварочные шлаки, фосфаты, карбонаты). Существует ряд операций, перед которыми необходимо удаление загрязнений с поверхности деталей: 1. перед обработкой резанием; 3. перед обработкой давлением; 4. перед монтажно-сборочными операциями; 5. перед нанесением покрытий; 6. перед различными ремонтно-восстановительными операциями. В этом случае в число удаляемых загрязнений входят всевозможные окислы, продукты коррозии, масла, смазки, пасты, остатки эмульсий, заусенцы, соли. Под очисткой поверхности детали принято понимать удаление различных загрязнений с поверхности детали до определенного уровня чистоты этой поверхности. Очистку поверхности можно производить различными методами: механическим (механическое разрушение загрязнений протиранием, соскабливанием, фрезерованием, воздействием струй воды, воздуха, твердых частиц), физическим (растворение загрязнений), химическим (химическое травление загрязнений и очищаемой поверхности), физико-химическим (растворение и химическим разрушение загрязнений), химико-термическим (химическое разрушение, сгорание загрязнений в пламени или в щелочном расплаве при высокой температуре 300 - 400с), объемные и структурные изменения загрязнений.
Для ускорения процессов очистки применяют разные способы интенсификации: повышение температуры и давления очищающей среды, вибрационная активация очищающей среды и многое другое. В настоящей работе планируется провести ряд исследований по увеличению эффективности процессов очистки и мойки деталей с использованием эффекта вибрационного воздействия (вибрационных технологий).
Вибрационный метод очистки металлических изделий щелочными растворами Щелочные вещества обладают поверхностной активностью. Для вибрационной очистки деталей из цветных металлов применяют абразив меньшей зернистости, чем для черных металлов.
Эффективность вибрационной очистки зависит от материала и зернистости абразива, состава ТЖ. и режима обработки. Зернистость абразива оказывает большое влияние на скорость очистки поверхности деталей. Чем больше величина зерен, тем выше производительность процесса, но одновременно тем более шероховатой получается поверхность. Поэтому, когда требуется провести грубую очистку и интенсифицировать процесс, применяют крупнозернистый абразив, если же основное внимание удаляется повышению класса шероховатости поверхности, используют более мелкие его фракции. Последовательное применение абразивов крупной и мелкой зернистости позволяет сочетать экономическую эффективность процесса с достижением поставленных технических целей. Классификация факторов, влияющих на эффективность виброабразивной очистки, представлена на рис. 2. 3.
Вибрационной абразивной очистке можно подвергать детали, изготовленные из достаточно твердых материалов. Таким способом не следует обрабатывать детали из алюминия и его сплавов, так как это может привести к их деформации и ухудшению качества поверхности. Сильное механическое действие абразивной средой необходимо учитывать также при обработке тонкостенных деталей. При очистке деталей из цветных металлов и нержавеющей стали не рекомендуется применять твердые абразивные материалы, так как они не только удаляют окалину и продукты коррозии, но и вдавливаются в металл, заметно деформируют поверхность, способствуют шаржиро ванию обрабатываемой поверхности.
Методы контроля, контрольно-измерительные приборы и инструменты
Очистка деталей от окалины, нагара и продуктов коррозии производится комбинированными, механическим и термохимическим методами.
К комбинированным методам относятся виброабразивный, ультразвуковой и метод с использованием электрогидравлического эффекта.
Перспективной для очистки мелких деталей (клапаны, толкатели, нормали и др.) от твердых отложений является виброабразивная очистка, при которой детали и обрабатывающая среда (водные растворы Лабомида или ТЖ. и наполнители в виде уралита, мраморной крошки, измельченных абразивных кругов) помещаются в рабочую камеру, которой сообщается колебательное движение.
Для очистки деталей небольших размеров, но сложной конфигурации, в частности деталей системы питания и электрооборудования, рекомендуется применять моечные установки с использованием ультразвука. Детали, подлежащие очистке, помещают в ванну с моющим раствором. Под действием ультразвука в моющем растворе образуются области сжатия и разрежения. Образование пустот в жидкости и гидравлические удары, возникающие при разрушении пустот, получили название кавитации. Под действием кавитации загрязнения на поверхности детали разрушаются и уносятся вместе с моющим раствором. В качестве моющих растворов целесообразно применять водные растворы Лабомида или МС. В зависимости от загрязненности концентрация раствора составляет 10-30 кг/м3. Температура 55 - 65С. В качестве моющих средств могут быть также использованы растворители и средства на их основе (керосин, дизельное топливо, АМ-15 и др.).
Оборудование, применяемое при ультразвуковой очистке, обычно состоит из ультразвуковой ванны, генератора тока высокой частоты и излучателя (преобразователя тока высокой частоты в ультразвуковые колебания), встроенного в дно ванны. В качестве излучателей в основном применяют маг- нитострикционные преобразователи, преобразующие электрические колебания ультразвукового генератора в механические, которые передаются моющей жидкости в ванне. Удаление окалины и продуктов коррозии, помимо очистки в расплаве солей, косточковой крошкой или механическим песком, производится обработкой объектов ремонта 10 - 12%-ной ингибированной соляной кислотой при температуре 75 - 80С. Время обработки - 20 - 25 мин. После обработки в кислотном растворе объекты ремонта ополаскивают в растворе кальцинированной соды концентрации 5 кг/м3 и тринатрийфосфата 2 кг/м3.
Важным фактором для качества отремонтированной продукции является чистота деталей и узлов, поступающих на сборку. Очистку деталей от технологических загрязнений (пыли, стружки, смазочных эмульсий) следует производить в машинах струйного типа под давлением 0,4 - 0,6 МПа. В качестве моющего раствора следует применять тринатрийфосфат или нитрит натрия при концентрации 3-5 кг/м и температуре 75 - 85С. Механическая очистка твердых отложений на автомобильных деталях осуществляется при помощи металлических щеток, косточковой крошкой, металлическим песком, гидропескоструйной обработкой. При очистке деталей металлическими щетками последние обычно приводят во вращение от электродрели. Несмотря на простоту такой очистки она применяется лишь на мелких предприятиях, так как не обеспечивает должного качества очистки и в целом ведет к понижению производительности труда. Процесс очистки деталей от нагара косточковой крошкой является более совершенным способом, отличается высокой производительностью при вполне удовлетворительном качестве очистки. Косточковая крошка изготавливается из скорлупы зерен, плодов, является мягким материалом и, удаляя загрязнения, не разрушает поверхность деталей, включая и алюминиевые сплавы. Перед обработкой косточковой крошкой масляные и асфальто- смолистые загрязнения должны быть удалены. Очистка деталей косточковой крошкой выполняется в специальных струйных установках. При этом очистке поддаются лишь поверхности, которые попадают в зону прямого действия струи. Внутренние полости, карманы и углубления сложной формы остаются неочищенными. Пескоструйная очистка при ремонте не применяется, так как ведет к загрязнению помещений кварцевой пылью, которая способствует заболеванию опасной болезнью - силикозом. Гидропескоструйная очистка исключает появление кварцевой пыли и может быть рекомендована для очистки деталей от коррозии и старой краски. Термохимический метод представляет собой очистку деталей в щелочном расплаве. Наиболее распространенный состав расплава содержит 65% едкого натра, 30% азотнокислого и 5% хлористого натрия. Температура расплава 400 ± 20С. Для очистки деталей от нагара, накипи и ржавчины в щелочном расплаве применяют установки ОМ-4944 и ОМ-5458. В настоящей главе приведены наиболее общие стороны методики исследований, а более подробно условия проведения экспериментов описаны в соответствующих разделах настоящей работы. Общее посторонние работы охватывает теоретические и экспериментальные исследовании основных параметров процесса, исследование влияния состава ТЖ на качество очистки поверхности деталей от нагара, окалины и коррозии. Определение основных закономерностей; раскрытие технологических возможностей и физических основ вибрационной обработки на различных операциях; разработку и первичные исследования новых разновидностей исследуемого процесса; исследования эксплуатационных свойств деталей (и образцов), прошедших вибрационную обработку в различных условиях; технико-экономический анализ преимуществ вибрационной обработки; разработку рекомендаций и некоторый опыт промышленной эксплуатации ее на различных операциях и предприятиях. Определение основных закономерностей процесса производилось путем исследования его производительности, качества обработанной поверхности в зависимости от режимов и продолжительности обработки; характеристики и размеров частиц рабочей среды; составов применяемых растворов; механических свойств, веса и состояния исходной поверхности обрабатываемых образцов и деталей; некоторых дополнительных условий. Интенсивность процесса оценивалось по весовому съему твердых загрязнений в единицу времени; среди исследуемых параметров качества поверхности - шероховатость, отражательная способность; степень очищенно- сти. Экспериментальные исследования производились на вибрационных станках лабораторного типа, с различными объемами рабочих камер. Исследования вибрационной очистки определяются особенностями взаимодействия рабочей среды с поверхностью обрабатываемых деталей, режимами обработки, характеристикой рабочей среды и ТЖ.
Протекание процесса очистки во времени
Процесс ВиО представляет собой сложной комплекс механо-физико- химических явлений, оказывающих существенное влияние на состояние прежде всего поверхности и поверхностного слоя обрабатываемой детали в том числе в зависимости от характеристики обрабатывающей среды и технологической жидкости (ТЖ.).
Большинство операций механической обработки осуществляется с применением технологических жидкостей. Несмотря на определенные физико-технологические особенности, присущие вибрационной обработке как методу обработки деталей в свободно колеблющейся рабочей среде, общие за- конномерности воздействия жидких технологических сред на деформацию и разрушение материала в зоне контакта частицы рабочей среды с поверхностью детали сохраняются и для этого процесса.
Большинство операций вибрационной обработки производится с непрерывной или периодической подачей ТЖ. Она обеспечивает удаление продуктов износа (частиц металла и абразива) с поверхности деталей и частиц рабочей среды, смачивает детали и среду, помогает их разделению и равномерному распределению деталей в рабочей среде. Интенсивность обработки можно регулировать путем изменения уровня жидкости в рабочей камере. В состав жидкого раствора могут вводиться различного рода химические добавки со специальными свойствами, что также позволяет регулировать интенсивность процесса и качество обработки.
Основой ТЖ. в большинстве случаев являются водные растворы щелочей, кислот и солей, которые в зависимости от характера выполняемой операции дополняются различного рода химическими добавками.
Введение в раствор химических веществ расширяет сложные функции ТЖ. Вводимые добавки способствуют увеличению съема металла и сохранению режущих свойств абразива; повышают антикоррозионные, смазывающие или смачивающие свойства растворов, могут образовывать сильную пенистую подушку, способствующую лучшему сглаживанию и осветлению обрабатываемой поверхности, способствуют лучшей обрабатываемости мяких и вязких материалов, обладают свойствами блескообразования, препятствуют загрязнению и затемнению полируемых поверхностей и полирующих тел, предотвращают слипание плоских деталей и обеспечивают равномерную обработку плоских поверхностей всех загруженных в рабочую камеру деталей.
ТЖ. одноразового использования представляют собой высококонцентрированные водные растворы химически активных веществ. Обработка происходит при закрытом сливном отверстии без циркуляции жидкости. Количество заливаемой жидкости 3 - 5% от объема рабочей камеры при условии ее заполнения рабочей средой и деталями на 0,8 объема. Продолжительность обработки не должна превышать 1,5 - 2 ч, иначе степень загрязнения раствора препятствует дальнейшему активному его воздействию. Завершающей операцией является пассивирование поверхности деталей в рабочей камере с раствором нитрита натрия концентрацией 2% при температура 30 - 40С.
ТЖ. многоразового использования - это низко концентрированные водные растворы химически активных веществ, продолжительное время сохраняющие свои физико-химические свойства. Эти растворы могут периодически или непрерывно циркулировать в системе рабочая камера - бак - рабочая камера. ТЖ. принудительно поступает по трубопроводу из бака в камеру и через сливное отверстие и трубопровод возвращается в бак. Скорость подачи жидкости 2-8 л/мин.
Необходимо, чтобы количество раствора, поступающего в рабочую камеру, было постоянным. В противном случае может наблюдаться: при малом количестве раствора - снижение эффективности обработки деталей в результате "засаливания" рабочей среды, накопление большого количества продуктов износа в рабочей камере; при избытке раствора - замедление циркуляции рабочей среды и деталей. Длительность использования этих растворов зависит от множества факторов: количества раствора в баке; его химической активности, загрязнения раствора и т.д. Многие общемашиностроительные детали из черных и цветных металлов и сплавов могут быть успешно обработаны с применением простейших ТЖ. (ингибиторов коррозии, осветляющих растворов). Правильный выбор и применение химических растворов-активаторов процесса вибрационной обработки может дать значительный эффект. Одним из путей интенсификации процессов виброобработки является введение в состав ТЖ. низкомолекулярных поверхностно-активных веществ, которые вследствие проявления адсорбционного эффекта понижения прочности поверхностных слоев металла способствуют повышению производительности обработки. В зависимости от значения водородного показателя среды ТЖ. делят группы: нейтральные, с кислои средой, со щелочной средой. По технологическому назначению жидкости делятся на используемые при очистных операциях (очистка от окалины, коррозии, очистка литья от формовочной смеси и т.п.), применяемые при отделочно-зачистных операциях (удаление заусенцев, скругление острых кромок), используемые при шлифовально- полировальных операциях и в технологии мойки и упрочнения детали. В зависимости от материала обрабатываемых деталей технологические жидкости разделяются на среды для обработки углеродных сталей, нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов, алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов, а также других материалов. По длительности использования различают технологические жидкости разового использования, периодической промывки и непрерывной промывки. При создании композиций для ТЖ. должны быть учтены требования основного и ремонтного производства. К числу таких требований относятся хорошие эксплуатационные свойства, длительный срок работоспособности, низкая суммарная концентрация компонентов, отсутствие неприятного запаха, не токсичность, не агрессивность, низкая стоимость, экологическая совместимость. Проведена серия экспериментов по проверке влияния некоторых составов ТЖ. на удаление загрязнений коррозии или окалины при вибрационной обработке в абразивных средах. Первая серия экспериментов производилась на операции очистки поверхности от масляных загрязнений.
