Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цели и задачи исследований 10
1.1. Обзор работ в области обработки дробью 10
1.2. Построение физической модели процесса загрязнения воздушной среды для дробеструйной камеры
1.2.1. Технологическое оборудование как объект, участвующий в процессе загрязнения воздушной среды 19
1.2.2. Характеристика технологического сырья 19
1.2.3. Параметры воздуха рабочей зоны 20
1.3. Анализ свойств загрязняющих веществ, образующихся при работе дробеструйной установки 22
1.4. Обзор существующих методик выбора обеспыливающего оборудования 24
1.5. Выводы. Цель и задачи исследований 26
2. Теоретические исследования основных технологических параметров процесса обработки дробью 29
2.1. Анализ процесса единичного взаимодействия частиц рабочей среды с поверхностью детали 29
2.2. Определение фактической площади контакта при единичном взаимодействии 41
2.3. Формирование профиля установившейся шероховатости
2.3.1. Геометрическая схема образования профиля установившейся шероховатости 47
2.3.2. Определение среднего арифметического отклонения профиля установившейся шероховатости 49
2.3.3. Разработка методики расчёта времени обработки с целью получения заданной шероховатости з
2.4. Формирование параметров упрочнения поверхностного слоя детали 60
2.4.1. Исследование величины глубины упрочненного слоя и степени упрочнения. 60
2.4.2. Определение времени обработки 65
3. Теоретическое обоснование системы борьбы с загрязняющими веществами при обработке деталей дробью 71
3.1. Физическая сущность процесса снижения загрязнения воздушной среды 71
3.2. Анализ системы борьбы с загрязняющими веществами для дробеструйной камеры 75
3.3. Математическое описание процесса улавливания загрязняющих веществ 78
3.4. Математическое описание процесса очистки воздуха от загрязняющих веществ 81
4. Экспериментальные исследования процессов обработки деталей дробью 88
4.1. Методика проведения экспериментальных исследований 88
4.1.1. Технологическое оборудование 88
4.1.2. Приборы и приспособления для экспериментальных исследований 93
4.1.3. Образцы для экспериментальных исследований 94
4.1.4. Методика определения величины коэффициента потерь KL, учитывающего расстояние до обрабатываемой детали и плотность потока шариков 97
4.1.5. Методика контроля остаточных напряжений 98
4.1.6. Методика определения микротвердости поверхностного слоя 100
4.1.7. Методика определения шероховатости поверхности 102
4.2. Экспериментальные исследования процессов обработки деталей дробью 102
4.2.1. Исследование процесса формирования установившейся шероховатости поверхности при гидродробеструйной обработке... 102
4.2.2. Исследование процесса формирования установившейся шероховатости поверхности при пневмодинамической обработке в устройстве хаотического типа 103
4.2.3. Исследование процесса формирования установившейся шероховатости поверхности при пневмо дробеструйной обработке.. 105
4.2.4. Исследование параметров упрочнения поверхностного слоя при гидродробеструйной обработке 106
4.2.5. Исследование параметров упрочнения при пневмодинамической обработке в устройстве хаотического типа 109
4.2.6. Исследование времени очистки поверхности детали пневмодробеструйным методом 112
4.2.7. Определение коэффициента потерь KL, учитывающего расстояние до обрабатываемой детали и плотность потока шариков 112
4.3. Практическая апробация системы борьбы с пылью на дробеструйной камере
4.3.1. Методика проведения экспериментальных исследований процесса снижения загрязнения воздушной среды в рабочей зоне оператора 116
4.3.2. Экспериментальные исследования процесса улавливания 120
4.3.3. Экспериментальные исследования процесса очистки в шаровом циклоне (первая ступень) 121
4.3.4. Результаты экспериментальных исследований процесса очистки второй ступени 122
4.3.5. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов улавливания и очистки 124
5. Практическое применение результатов исследований
5.1. Разработка технологических рекомендаций для упрочняющей
обработки дробью 127
5.2. Пример расчета технологического процесса упрочняющей обработки дробью 129
5.3. Внедрение результатов исследований процесса упрочняющей обработки дробью в производство
5.4. Расчет и проектирование системы борьбы с пылью при дробеструйной обработке деталей
5.4.1. Разработка методики выбора высокоэффективной и экономичной системы борьбы с загрязняющими веществами для дробеструйной камеры на основе зависимостей расхода и энергоемкостного показателя, обеспечивающих требуемую эффективность 131
5.4.2. Выбор конструкции элементов пылеулавливания 134
5.4.3. Выбор конструкции элементов пылеочистки 136
Общие выводы и рекомендации 143
Список литературы
- Характеристика технологического сырья
- Формирование профиля установившейся шероховатости
- Математическое описание процесса улавливания загрязняющих веществ
- Методика определения величины коэффициента потерь KL, учитывающего расстояние до обрабатываемой детали и плотность потока шариков
Введение к работе
Актуальность темы. Качество изделий во многом определяется параметрами поверхностного слоя их деталей. Для получения требуемых характеристик поверхностного слоя деталей широко используется упрочнение поверхностным пластическим деформированием (ППД). Одним из наиболее эффективных и распространенных методов ППД является обработка дробью (ОД). ОД используется для упрочнения деталей и инструментов сложной формы, для обработки деталей, имеющих малую жесткость и для очистки деталей от окалины, нагара, остатков формовочной смеси на отливках, очистки сварных швов и т.п.
Проектирование технологических процессов обработки дробью затруднено из-за отсутствия теоретических зависимостей для определения шероховатости обработанной поверхности. Недостаточно полно проработаны вопросы формирования степени и глубины упрочнения поверхностного слоя обработанных деталей, не разработана аналитическая методика расчета технологических параметров процесса обработки дробью для обеспечения требуемого качества изделий.
Несмотря на широкие технологические возможности и высокую эффективность ОД процесс обработки сухой дробью имеет ряд недостатков. Применение данного метода на операциях очистки сопровождается очень интенсивным пылеобразованием в рабочей зоне оператора, что негативно сказывается на состоянии здоровья работников предприятий.
Таким образом, решение задачи аналитического расчета рациональных режимов процесса упрочняющей обработки дробью и обеспечение предельно-допустимой концентрации пыли в воздухе дробеструйной камеры является актуальным.
Цель работы - повышение эффективности упрочняющей обработки деталей дробью путем совершенствования технологических параметров обработки, обеспечивающих требуемое качество поверхности деталей, и улучшение условий труда операторов дробеструйных камер за счет снижения концентрации пыли в воздушной среде рабочей зоны до нормативных значений.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Теоретически и экспериментально исследовать процесс формирования шероховатости поверхности при обработке дробью.
Определить зависимости глубины упрочненного слоя и степени упрочнения поверхности обрабатываемых деталей от технологических параметров обработки и свойств материала детали.
Разработать методику расчета рациональных технологических параметров процесса обработки дробью, обеспечивающих требуемое качество поверхностного слоя деталей.
Теоретически и экспериментально исследовать эффективность и энергоемкость процессов улавливания и очистки воздуха камер обработки дробью от частиц пылевого аэрозоля.
5. Разработать мероприятия по обеспечению безопасных условий труда в рабочей зоне за счет снижения концентрации пыли в воздушной среде,
Автор защищает:
модель процесса формирования шероховатости поверхности при обработке деталей дробью;
результаты исследования основных закономерностей формирования глубины и степени упрочнения поверхностного слоя обрабатываемых деталей;
методику расчета и выбора рациональных параметров обработки дробью при решении различных технологических задач;
математическое описание эффективности процессов очистки воздуха рабочей зоны операторов дробеструйных камер от пылевого аэрозоля, а также энергоемкостного показателя, характеризующего экономичность процесса;
инженерные решения системы снижения загрязнения воздушной среды, обеспечивающие нормативные значения концентрации пыли в рабочей зоне оператора дробеструйных камер.
Научная новизна. На основе предложенной модели формирования шероховатости поверхности при упрочняющей обработке дробью разработаны и экспериментально подтверждены теоретические зависимости для определения микрогеометрических параметров поверхностного слоя, учитывающие основные технологические режимы обработки и свойства материала детали. Раскрыты основные закономерности формирования глубины и степени упрочнения поверхностного слоя обрабатываемых деталей. Получена теоретическая зависимость времени упрочняющей обработки пневмодинамиче-ским методом в устройстве хаотического типа.
Получена зависимость для определения расхода воздуха, обеспечивающего требуемую эффективность очистки, а также энергоемкостного показателя, применительно к условиям эксплуатации дробеструйных камер. Разработана методика выбора рациональной технологии реализации процессов очистки воздуха дробеструйных камер от пылевого аэрозоля на основе обеспечения предельно-допустимой концентрации (ПДК) пыли в вездухе рабочей зоны.
Практическая ценность работы. Разработана методика расчета и выбора основных технологических параметров обработки дробью при решении задач по упрочнению поверхностного слоя изделий и получению заданных микрогеометрических параметров поверхности деталей.
Разработаны рекомендации по выбору высокоэффективной и экономичной системы борьбы с пылью, а также расчета ее рациональных параметров. Предложены мероприятия по снижению уровня концентрации пыли в рабочей зоне оператора до нормативных значений.
Дпробаиия работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XVI международной научно-технической конференции «Математические методы в технике и технологиях» (РГАСХМ.-Ростов-на-Дону, 2003), международных научно-технических конференциях «Метмаш 2005-2008» (Ростов-на-Дону), научно-технической конференции «Прогрессивные
технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение». (Ростов-на-Дону, 2005), 5-й международной научно-технической конференции «Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла» (Брянск, 2005), 6-м международном научно-техническом семинаре «Современные проблемы подготовки производства, заготовительного производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении» (Свалява-Киев, 2006), международном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива 2007» (Нальчик, 2007), 9-й международной практической конференции «Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин» (СПб, 2007), международной научно-технической конференции «Инновационные технологии в машиностроении» (Ростов н/Д, 2008), международной научно-технической конференции «Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки» (Ростов-на-Дону, 2008.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 5 в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 123 наименований, изложена на 154 страницах, содержит 25 таблиц, 59 рисунков.
Характеристика технологического сырья
В работе Пшибыльского В.П. [78] приведена зависимость- для определения глубины распространения пластической, деформации при обработке шариками: 5 = K.Dk-vsma HD где HD - динамическая твердость обрабатываемого материала; Dk - диаметр шарика; о - скорость потока шариков; К - коэффициент пропорциональности. Для стали равен 0,7; а - угол падения шариков; где ц - коэффициент пропорциональности; т - масса шарика; g - ускорение свободного падения; НВ - твердость по Бринеллю. Величину коэффициента 1-1.5 выбирают исходя из времени обработки.
Анализируя все вышесказанное, можно сделать вывод, что вопрос обработки дробью слабо изучен, имеющиеся результаты, полученные рядом исследователей, недостаточно полно- описывают процесс, носят эмпирический характер или рассматривают частные вопросы. Нет сведений по разработке оптимальных технологических режимов применительно к процессу достижения заданной шероховатости поверхности, нет зависимостей, отражающих влияние технологических факторов при отделочно-упрочняющей обработке дробью на глубину упрочненного слоя и степень упрочнения, практически не изучено влияние механических характеристик материала.
В связи с изложенным более широкое и эффективное использование ОД в промышленности, особенно в качестве упрочняющей обработки встречает определенные трудности и невозможно без глубокого изучения физической сущности происходящих явлений и основных закономерностей, определяющих протекание процесса обработки, моделирования процесса с последующим проектированием типовых технологических процессов обработки и оптимизации технологических параметров. 1.2. Построение физической модели процесса загрязнения воздушной среды для дробеструйной камеры.
Для детального анализа особенностей влияния процесса обработки отливок в дробеструйной камере на загрязнение воздушной среды нами построена блок-схема физической модели процесса загрязнения. При этом технология очистки отливок дробью рассмотрена нами как совокупность процессов, в каждом из которых выделены основные объекты, взаимодействие которых вызывает образование, выделение и распространение загрязняющих веществ (ЗВ) в рабочей зоне (рис. 1.2). Блок-схема физической модели процесса загрязнения воздушной среды Процесс образования ЗВ (Робр) Тхнологиче кое_обо зование_ "Дробеструйная камера. Источник_образования ЗВ "Поверхность отливки" Загрязняющее _ вещество ЗВ-1 Сталина, пыль-нёоЪ7аничёс-кая (SiO? более 70%), сырьевой материал Технологическое сыр_ье Отливки, дроЪь I Процесс внутреннего выделения ЗВ (Рвыд(1)) ВЩ(ТЄНН ИСТОЧНИК_Ш ЄЛЄНИЯ ЗВ ТТюк, воздушный сепаратор. непл отности7Ж" ТГь1ль"неорганич.75ІО "более 70%Т, окалина Загрязняющее . вУАТв_ЗВ-2_ "Пыль неорганическая (SiO, более 70%), пылевой материал J exнологическое оборудование Дробеструйная камера Загрязняющее вещество ЗВ-1 "ТЭГ Воздух внутренней рабочей зоны Процесс внутреннего распространения ЗВ (Рраспр(1)) Загрязняющее вещество ЗВ-3 Окалина, пыль неорганическая (SiO? более 70%), Пылевой аэрозоль Производственное помещение "Участок оконча"тёльн6и"обра ботки Ьоздух помещения " t=3UJ С. Ф=4Ь VV, =1.1 м/с Загрязняющее вещество ЗВ-2 ТТыль неорганич. (SiO "более70%1 окалина
В дробеструйной камере источником образования ЗВі и выделения ЗВг являются дробь и поверхность детали. Третьей стадией процесса загрязнения воздушной среды является распространение ЗВ в воздухе рабочей зоны, который происходит под воздействием механических, аэродинамических и других факторов на образовавшийся аэрозоль. В процессах образования и выделения внутри дробеструйной камеры
ЗВт претерпевают различные количественные и качественные изменения, трансформируясь при этом в ЗВ3. Количественным изменением, прежде всего, является изменение концентрации дисперсной фазы (частиц пыли) в загрязняющем аэрозоле. Качественным же изменением является изменение дисперсного состава пылевого аэрозоля в процессе его распространения во внутреннем объеме помещения. Концентрация, дисперсной фазы при этом будет уменьшаться. Крупные частицы будут подвергаться седиментации, в результате чего средний медианный диаметр частиц в составе аэрозоля уменьшается.
Структура физической модели предполагает последовательное рассмотрение процессов образования, выделения и распространения загрязняющего аэрозоля как зависимых событий (рис.1.2.). Сущность физической модели процесса загрязнения воздушной среды с учётом возможности реализации зависимых последовательных событий может быть выражена формулой, характеризующей вероятность процесса загрязнения как совокупность вероятностей последовательного протекания физических процессов: образования ЗВ (Р0бр), выделения ЗВ из объёма сырьевого материала {РвЫд), распространения ЗВ в воздухе помещения (Рраспр) "загр обр выд pacitp { i.Zv) где: Робр, Ршд Рратр — вероятность протекания соответствующих физических процессов. В процессе загрязнения воздушной среды, на каждой его стадии, участвуют различные физические объекты. Основным физическим объектом, связывающим все остальные, являются ЗВ, так как ЗВ; взаимодействуя с различными физическими объектами, присутствуют на всех этапах загрязнения, изменяя значения своих параметров.
Формирование профиля установившейся шероховатости
Если прекратить процесс обработки до получения установившейся шероховатости, будет наблюдаться увеличение опорной поверхности профиля по сравнению с исходной.
Продолжение процесса ОД приведёт к передеформированию выступов исходной шероховатости в том случае, если детали изначально не имели очень высокую твёрдость и значительную исходную шероховатость.
На поверхности детали образуется новый специфический для ОД микрорельеф, характеризующийся однородностью свойств по всем направлениям. При продолжении процесса обработки он постоянно воспроизводится а его параметры не; будут изменяться в некоторый; промежуток, времени? (вплоть, до наступления перенаклёпа: поверхности). Параметры: установившейся? шероховатости будут определяться только технологическими, режимами; размерами шариковій-; физико-механическими: свойствами, материала детали; Дальнейшего улучшения шероховатости поверхности можно достичь изменением? динамического; давления ; Рдт, расстоянияют сопладо; обрабатываемойгдеталишлтзаменошрабочеш среды;,
Еёометрическая схема образования профиля установившейся шероховатости: Выделим; в; поверхностном; слое; детали; подвергнутой ОД, сечение, нормальное к обрабатываемой» поверхности-. За небольшой? промежуток времени с; ним. осуществит взаимодействие .некоторое: количество шариков: Прш этом кривая;, огибающая профиль; следов единичного? взаимодействиям в рассматриваемом сечении,, будет представлять собойї элементарный; рабочий-профиль, обрабатывающего инструмента! (среды); Увеличение: . времени обработки? приведёт, к тому, что элементарные рабочие; профили : будут: накладываться? друг на: друга:,случайным образом,, образуя эффективный рабочий профиль, обрабатывающей- среды,. который: будет зависеть, от максимальной! глубины; внедрениям шарикшhmaxy, исходной: шероховатости обрабатываемой; детали ш текущего- значения) глубиньь внедрения шарика ; И, (рис. 2.6).
Поперечное: сечение: следовїединичноговзаимодействияшмеет форму дуги окружности. Из практического опыта и; геометрических соображений соотношение: диаметра: и глубины -лунки: изменяется в, пределах. 17-3О в; зависимости от предела текучести: материала детали,, поэтому для расчетов сделаем допущение: d, =25h. Как показаноша рис:.2.6 следы, оставленные: шариками; перекрываются; в; результате чего- ширина контакта каждого шарика с обрабатываемой поверхностью неодинакова, а края следов располагаются на различном уровне. Средняя линия
Таким образом, глубина внедрения соседних шариков также неодинакова. Это обуславливает сложность описания функции распределения глубин внедрения шариков в обрабатываемую поверхность. В работах Королева А.В. [39,40] установлено, что небольшая доля частиц от их общего числа, которая участвует во взаимодействии, будет оставлять следы глубиной близкой к hmax Аппроксимируем их функцию распределения степенной зависимостью: где и, - число лунок на уровне /, от отпечатка наибольшей глубины - hmax; щ -номинальное количество взаимодействующих шариков над квадратом упаковки рабочей среды; Н0 - разность глубин следов; к - показатель распределения глубины отпечатков, к 3.
Величина Но соответствует глубине залегания половины из всех отпечатков, измеренной от дна наиболее глубокого отпечатка, при условии, что функция распределения глубин отпечатков в начальной части была справедлива для слоя отпечатков. .-; ; По аналогии с описанием процесса образования шероховатости поверхности при шлифовании-и других видах абразивной обработки, в качестве критерия выбран параметр Щс, названный: условной высотой неровностей обрабатываемой поверхности, а также: даётся методика определения высотных параметров шероховатости поверхности при его использовании; Представляется возможным ввести аналогичное определение Нус для обработки дробью.
Пусть в .процессе обработки через номинальное сечение; профиля поверхности детали прошло некоторое количество шариков, каждый из которых оставил лунку глубиной; h{ и диаметром» dt.\ Эти следы, частично перекрываются, при: этом; шарики оставляют неполные; следы. Выступы исходной шероховатости уменьшаются. Впадины вновь образовавшегося микрорельефа представляют собой дно наиболее глубоких единичных следов, а выступы образуются пересечением боковых, сторон следов/ от отдельных шариков.
Под условной высотой: неровностей обработанной поверхности Щс будем понимать расстояние от средней линии AM (рис.2.6), проведённой между вершинами; неровностей в данном поперечном сечении детали, до; уровня самых, глубоких впадин, имеющихся; на этой поверхности. Принимая во внимание то что; края лунок примерно равномерно смещаются вверх и вниз от линии AM, за. глубину внедрения шариков в рассматриваемом поперечном сечении;будем принимать.глубину,.отсчитанную от этой линии.
Рассмотренную? схему представляется возможным использовать, для определения параметров профиля установившейся шероховатости.
Как показано выше, поверхность детали, подвергнутой ОД, представляет собой совокупность следов, оставленных стальными шариками при их взаимодействии с этой деталью: Предположим, что шарики оставляют следы только полного профиля. Тогда на уровне h, данного нормального сечения поверхности детали суммарная ширина всех полных следов оказалась бы равной ширине обрабатываемого участка: 4=/-, (2-35) где Псеч - количество шариков, оставивших свой след в результате обработки в данном нормальном сечении.
При этом вершины всех неровностей в сечении AMCD располагались бы на одной линии. По ширине вершины неровностей смещаются вверх и вниз от линии AM, а так как это смещение примерно равномерное, то линию AM можно рассматривать как среднюю между вершинами всех неровностей. Таким образом, линия AM находится на уровне, где сумма ширины всех следов, оставленных шариками в данном сечении детали, равна ширине обрабатываемого участка. Дальнейшие расчёты будем производить на единице длины нормального сечения детали 1сд.
Математическое описание процесса улавливания загрязняющих веществ
В соответствии с общепринятыми представлениями система снижения загрязнения воздушной среды (ССЗВС) является элементом системы обеспечения нормативных параметров воздушной среды (СОНПВС) и представляет собой упорядоченную совокупность специального от загрязняющих веществ и рассеивание оборудования, предназначенного для снижения содержания загрязняющих веществ в воздухе, выбрасываемом предприятием в атмосферу. В соответствии с известной классификационной схемой ССЗВС [83] системы борьбы с промышленной пылью (СБГШ) включают 5 основных функциональных элементов: связывание загрязняющих веществ, задержание загрязняющих веществ, улавливание загрязняющих веществ, очистку воздуха загрязняющих веществ в воздушной среде.
Основное назначение каждого элемента заключается в создании соответствующей «дополнительной» дисперсной системы, подготовке её свойств к организации активного воздействия на загрязняющие вещества с целью уменьшения их устойчивости.
Каждый функциональный элемент может быть реализован различными методами (аэродинамическим, гидродинамическим, механическим, электромагнитным, оптическим и другими), которые определяются физической сущностью направленных на загрязняющий аэрозоль внешних воздействий на соответствующем этапе реализации процесса снижения загрязнения воздушной среды. В свою очередь, каждый метод может быть реализован различными способами, которые определяются физической формой направленных на загрязняющие вещества внешних воздействий («дополнительных» дисперсных систем). Каждый способ может быть реализован различными технологическими видами, характеризуемыми технологическими параметрами организации внешних воздействий на загрязняющие вещества. И, наконец, завершают классификационную схему различные технические средства (устройства и аппараты).
Для условий эксплуатации дробеструйной камеры ССЗВС должна включать два функциональных элемента: улавливание и очистку.
Физическая сущность процесса улавливания заключается в создании «дополнительной-II.l» дисперсной системы, свойства которой должны обеспечивать предотвращение распространения (локализацию) пылевого аэрозоля и их удаление из внутреннего объема дробеструйной камеры. В результате анализа свойств загрязняющих веществ, выделяющихся при обработке отливок дробью, установлено, что тонкодисперсные частицы пыли горелой формовочной смеси и окалины обладают достаточно значимыми аэродинамическими параметрами. Именно поэтому целесообразно организовать их улавливание во внутреннем объеме дробеструйной камеры аэродинамическим методом. При аэродинамическом улавливании в качестве внешних воздействий выступают воздушные потоки.
Известно два основных способа организации аэродинамического метода улавливания: линейными и вихревыми потоками. Для условий рассматриваемой камеры процесс улавливания может быть -реализован с помощью отсоса воздуха через центральный вихреобразующий всасывающий насадок, установленный в потолочной части камеры, и подачи воздуха плоскими вертикальными струями вдоль стенок камеры через щелевые нагнетающие насадки, установленные по углам камеры (активированный местный отсос).
На основе оценки возможности применения различных технологий очистки воздуха от пылевого аэрозоля для дальнейшего анализа отобраны следующие технологии, основанные на реализации аэродинамического и гидродинамического методов: - вихревыми воздушными потоками в циклонном аппарате; - низконапорным орошением (давление орошающей жидкости перед соплом оросителя составляет 0,2-2,0 МПа); - высоконапорным орошением (давление орошающей жидкости перед соплом оросителя составляет 7,2-15,0 МПа).
Технически гидродинамический метод орошением может быть реализован в камере зоне очистки газового потока и диспергированной жидкости. орошения, в которой установлены форсунки, распыляющие подаваемую под давлением жидкость. Дробление жидкости на капли обеспечивает высокоразвитую поверхность контакта взаимодействующих в активной Из перечисленных выше основных технологий очистки воздуха дробеструйных камер от пылевого аэрозоля наиболее приемлемыми по соображениям технологических требований, безопасной эксплуатации, простоты технологической схемы и удобства обслуживания для условий участков обработки отливок являются: вихревая аэродинамическая очистка и очистка низконапорным орошением.
На основе сопоставления свойств загрязняющих веществ и технологических параметров ССЗВС можно заключить, что оптимальными технологиями реализации процесса улавливания загрязняющих веществ является аэродинамический, метод сдуво-всасывающими вихревыми воздушными потоками, а очистки — последовательность аэродинамического метода вихревыми потоками и гидродинамического метода низконапорным орошением
Методика определения величины коэффициента потерь KL, учитывающего расстояние до обрабатываемой детали и плотность потока шариков
По направлению прогиба пластин делался вывод о характере остаточных напряжений. Если обработанная поверхность становилась выпуклой, значит в поверхностном слое сформировались сжимающие остаточные напряжения.
Контроль остаточных напряжений при гидродробеструйной обработке на установке ГНЛ-15 внутренней поверхности трубы лонжерона осуществлялся по аналогичной методике. Материал пластин - сталь 40ХНМА-Ш.
Контрольные образцы (пластины с размерами 100 х 19 х 1,3+0 025 мм) изготавливаются по специальной технологии. Допускается стрела прогиба образцов до обработки не более 0,1 мм. Изготовленные образцы крепятся на колодках винтами. Колодки с закрепленными на них образцами устанавливаются в окна технологического лонжерона и крепятся таким образом, чтобы поверхность образца находилась на уровне внутренней поверхности лонжерона. Расположение образцов в лонжероне производится согласно схеме (рис.4.11.). Наклеп образцов производится при следующих режимах: Число оборотов шнека — 45 + 2 об/мин. Число оборотов лонжерона - 10± 2 об/мин. Подача форсунок — 25 ± 5 мм/мин. Число проходов: на дистанции 90-850 мм - 2 прохода, на дистанции 90-6500 мм — 1 проход, на дистанции 6500-14500 мм — 1 проход. Давление пульпы - не менее 0,3 МПа. Концентрация шариков в пульпе - 8%. Диаметр шариков — 1 мм. После обработки образцы снимаются с колодок, измеряется стрела прогиба, данные по трем сечениям заносятся в таблицу. Деформация образцов должна соответствовать стреле прогиба у = 2,0+1,2 мм.
Методика определения микротвердости поверхностного слоя Микротвердость является важной характеристикой физико-механических свойств поверхностного слоя, рассматривается как следствие упругопластических деформаций [21,23].
Исследования были направлены на изучение изменения параметров деформационного состояния в зависимости от механических свойств материала и технологических параметров обработки для стали 45 и стали 40ХН2МА-Ш. Экспериментальные исследования микротвердости при отделочно-упрочняющей обработке дробью проводились на призматических образцах (рис.4.10, 4.14.) из указанных материалов. Образцы из стали подвергались закалке и низкому отпуску. После термообработки они шлифовались.
Начальная микротвердость образцов исследовалась на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 грамм, увеличении 800-900, объектив 4.3, окуляр 10. Потом подготавливался микрошлиф, который затем протравливался 10%-ым раствором азотной кислоты (HNO3). Далее образцы складывались подготовленными поверхностями и крепились на специальных колодках винтами (в растяжку), после чего колодки с закрепленными на них образцами устанавливались в окна технологического лонжерона и крепились хомутами таким образом, чтобы поверхность образца находилась на уровне внутренней поверхности лонжерона. Расположение образцов в лонжероне производилось согласно схеме, представленной на рис. 4.11. Наклеп образцов производился на режимах обработки серийных лонжеронов в местах расположения образцов с перекрытием в обе стороны 150 мм.
Режим обработки: динамическое давление пульпы - 0,3-0,5 МПа, дробь - стальные полированные шарики диаметром 1 мм, подача форсунок - 25 мм/мин. (с учетом того, что лонжерон не вращается и диаметр факела 50 мм)
После обработки образцы извлекались из приспособления, промывались и высушивались. Далее на приборе ПМТ-3 измерялась их микротвердость. Измерения проводились с помощью алмазной пирамиды. Стальной образец нагружался с нагрузкой 50 гр., а алюминиевый - с нагрузкой 20 гр. Измерялись 2 диагонали отпечатка. За величину отпечатка принималось среднее арифметическое значение.
Измерения производились на различном расстоянии от края упрочненной поверхности (25, 50, 75, 100, 150, ... мкм) по 5 замеров на каждом уровне. Величина микротвердости определялась по переводным таблицам [51].
Исследование шероховатости поверхности [15,29,36,50,110] проводилось при обработке плоских образцов из, нержавеющей стали 40ХН2МА-Ш, а также стали 45 с различной исходной шероховатостью.
Через каждые 20 секунд обработка прерывалась, образцы извлекались из приспособления, промывались и сушились. Далее проводилось 5-6 замеров шероховатости поверхности образцов. Образцы снова помещались в устройство и их обработка продолжалась до возникновения на поверхности установившейся шероховатости. Данные сводились в таблицы.
Для анализа экспериментальных данных использовались статистические методы обработки результатов наблюдений [11,18], так как любое значение исследуемого параметра, вычисленное на основании ограниченного числа опытов, всегда содержит элемент случайности. В качестве оценки математического ожидания случайной величины (исследуемого параметра) использовалось среднее арифметическое наблюдаемых значений. Затем оценивалась статистическая дисперсия случайной величины, на основании которой в предположении нормальности распределения результатов наблюдений строился доверительный интервал [17].
