Содержание к диссертации
Введение
Глава I - Состояние проблемы и постановка задач исследований .. 12
1.1. Жизненный цикл изделия (ЖЦИ); основные этапы и их краткая характеристика 12
1.2. Технологии утилизации изделий машиностроения; состояние и пути совершенствования 14
1.2.1. Направления и методы утилизации машиностроительных изделий 14
1.2.2. Технологические операций подготовки изделий машиностроения к утилизации и пути повышения их эффективности 17
1.3. Экономические и экологические аспекты утилизации изделий машиностроения 25
1.4. цель и задачи исследований 29
Глава II - Теоретические предпосылки и обоснование путей совершенствования технологии утилизации 32
2.1. Анализ основных этапов технологического процесса утилизации изделий машиностроения 32
2.1.1. Мойка и очистка деталей, агрегатов и сборочных единиц 32
2.1.2. Разборка объектов производств (общие замечания) 42
2.2. Вибровлновые процессы в осуществлении технологических операций утилизации 47
2.2.1. Влияние виброволнового воздействия на повышение эффективности разборки соединений при утилизации изделия 49
2.2.2. Повышение эффективности разборки резьбовых соединений 51
2.2.3. Повышение эффективности разборки прессовых соединений 55
2.2.4. Технологические аспекты моечно-очистной обработки при утилизации изделий с использованием виброволионных процессов 60
2.2.5. Моделирование эффективности процесса виброочистки 65
2.3. Структурно-технологическая классификация утилизации изделий сельскохозяйственного машиностроения 71
Глава III - Методика экспериментальных исследований 75
3.1. Характеристика опытных образцов 75
3.2. Опытное оборудование, приспособления, инструменты и среды 79
3.2.1. Опытное оборудование 79
3.2.2. Приспособление 80
3.2.3. Инструменты и среды 82
3.3. Исследуемые параметры; методы и средства измерений 84
3.3.1. Исследуемые параметры 84
3.3.2. методы и средства измерений
3.4. Методика оценки состояния и аттестация элементов утилизации 91
3.5. Методы обработки результатов экспериментов 93
Глава IV - Экспериментальные исследования 94
4.1. Разбор примеров утилизации изделий; определение состояния и оценки элементов утилизации, пригодность для вторичного использования; пути реализации 94
4.2. Экспериментальные исследования разборки резьбовых и прессовых соединений с использованием виброволнового воздействия
4.2.1. Влияние виброволнового воздействия на разборку резьбовых соединений 106
4.2.2. Влияние виброволнового воздействия на разборку прессовых соединений 109
4.2.2.1. Сравнение способов разборки соединения различными путями 109
4.2.2.2. Влияние состояния поверхностного слоя деталей на разборку
прессовых соединений ПО
4.3. Очистка деталей (элементов утилизации) после разборки от эксплуата ционных загрязнений 112
4.3.1. Влияние режима вибрационного воздействия на процесс очистки поверхности 112
4.3.2. Влияние амплитуды колебаний на съём материла в процессе очисткиповерхности деталей 113
4.3.3. Влияние частоты колебаний рабочей камеры на процесс очистки поверхности деталей 115
4.3.4. Влияние амплитуды колебаний на шероховатость поверхности в процессе очистки поверхности деталей 117
4.3.5. Влияние частоты колебаний у на шероховатость поверхности в процессе очистки поверхности деталей 118
4.3.6. Зависимость съёма металла от характеристики и состава абразивных рабочих сред и технологических жидкостей 118
4.4. Исследование моечных операций 120
4. 4. 1. Влияние состава ТЖ 120
4.4.2. Виброволновая очистка кардана автомобиля от эксплуатационного и производственного загрязнения 122
4.5. Выводы по главе IV 132
Глава V- Практическое применение результатов исследований 137
5.1. Разработка технологических рекомендаций 137
5.2. Некоторые примеры реализации результатов исследований 138
5.3. Технико-экономическая и экологическая оценка результатов исследований
5.3.1. Технико-экономическая оценка результатов исследований 142
5.3.2. Технико- экологическая оценка результатов исследований 145
Общее выводы и рекомендации , 148
Литература
- Направления и методы утилизации машиностроительных изделий
- Разборка объектов производств (общие замечания)
- Опытное оборудование, приспособления, инструменты и среды
- Влияние амплитуды колебаний на шероховатость поверхности в процессе очистки поверхности деталей
Введение к работе
Актуальность работы: в обеспечении жизненного цикла изделий
особое место занимают этапы, связанные с их своевременным техническим
обслуживанием, восстановлением и утилизацией*. В изделиях
сельскохозяйственного машиностроения, исчерпавших свой жизненный
цикл, сохраняется большое количество ценных элементов (прежде всего
деталей), рациональное использование которых позволяет решить широкий
спектр народнохозяйственных задач в части сбережения материалов,
энергосбережения и улучшения экологии. Качество восстановления и
утилизации изделий во многом определяется эффективностью выполнения
подготовительных работ, включающих в себя комплекс очистных и
демонтажно-разборочных операций. Существующие традиционные
технологии их реализации зачастую вызывают повреждения поверхностей и
деформацию разбираемых деталей, требуют больших затрат времени и
усилий, при подготовке объекта производства к утилизации. В этой связи
поиск путей, направленных на повышение эффективности подготовительных
операций является актуальной проблемой. Особый научный интерес в
решении этой проблемы представляют разработки, связанные с
использованием дополнительного виброволнового эффекта при выполнении технологических переделов утилизации изделий.
Объектом исследований являются технология и процессы физико-технической обработки при подготовке изделий сельхозмашиностроения к утилизации.
Предметом исследований является совершенствование методов обработки при утилизации изделий машиностроения с применением виброволнового воздействия.
Цель работы: «Повышение эффективности технологии обработки и процесс утилизации изделий машиностроения на основе исследований и совершенствования выполнения важнейших технологических операций в условиях вибрационного и виброволнового воздействия».
Для достижения сформулированной цели поставлены и решены следующие задачи:
1. Выявить предпочтительные возможности применения процессов
виброволновой обработки для повышения эффективности основных и подготовительных операций утилизации изделий машиностроения.
*Утилизация- (от лат. Utilis- полезный) – использование ресурсов, вторичных ресурсов, отходов производства и потребления
-
Исследовать влияние режимов и продолжительности ударно-волнового воздействия, обеспечивающих эффективную разборку соединений сборочных единиц (СЕ) исходя из прочности сопрягаемых поверхностей.
-
Исследовать условия эффективности применений моечно-очистных операций деталей с учётом характеристики эксплуатационных и производственных загрязнений поверхностей.
-
Выполнить комплекс экспериментальных исследований качества поверхности деталей, полученных при проведении демонтажно- разборочных и моечно-очистных работ в условиях виброволнового воздействия.
-
Разработать научно обоснованные рекомендации по повышению эффективности использования вибрационных и виброволновых технологий при выполнении важнейших технологических операций утилизации изделий машиностроения, направленных на повышение производительности и обеспечение качества.
Методы исследования: базируются на фундаментальных положениях
технологии машиностроения, механохимии, теории контактного
взаимодействия твердых тел, теории колебаний и волновых процессов, современных методах анализа при построении основных закономерностей, а также методике планирования и проведения экспериментов.
Научная новизна работы характеризуется:
-
Раскрытием физико-технологических особенностей и технологических возможностей использования виброволнового воздействия при выполнении важнейших и наиболее трудоемких технологических операций разборки резьбовых и прессовых соединений и моечно-очистных операций при подготовке изделий машиностроительного назначения и их утилизации.
-
Определены условия обеспечивающие разборки резьбовых и прессовых соединений, позволяющие, с учётом прочности соединения, осуществлять выбор амплитудно-частотных характеристик виброволнового воздействия, определять силовые факторы, обеспечивающие производительность и качество демонтажно-разборочных работ.
-
Определены условия эффективного съема материала с поверхности детали путем разрушения и удаления эксплуатационных загрязнений при вибрационной обработке; предложены эмпирические зависимости для расчёта силовых и технологических параметров процесса.
-
Раскрыты закономерности изменения силовых параметров разборки резьбовых и прессовых соединений в условиях виброволнового воздействия в зависимости от конструктивных параметров элементов соединения и его физического состояния после эксплуатации.
5. Впервые представлены результаты комплексной утилизации
сборочных единиц на примере зерноуборочного комбайна с анализом и
оценкой количества деталей сборочной единицы пригодных для дальнейшей
эксплуатации.
6. По результатам исследования получен патент на изобретение
№2605735.
Положения, выносимые на защиту: Результаты теоретических и экспериментальных исследований виброволнового воздействия при разборке резьбовых и прессовых соединений, очистки поверхности деталей путем снятия слоев материала в виде образовавшихся в процессе эксплуатации плотных слоев окалины, нагара, коррозии, накипи, наслоений грунта и масел, в среде, гранулированной абразивной инструментальной среды.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
1. На основе проведенных исследований даны научно-обоснованные
рекомендации для практической реализации по использованию
вибрационных и виброволновых процессов при выполнении важнейших
технологических операций утилизации: моечно-очистных, операций
разборки резьбовых и прессовых соединений, обеспечивающих повышение
производительности и обеспечения качества поверхности деталей СЕ.
2. Приведены примеры утилизации агрегатов зерноуборочного комбайна
(на примере редуктора), обработки деталей редуктора и определение
возможности дальнейшего использования комплектующих деталей.
3. Результаты исследований имеют важное технико-экономическое и
экологическое значение в области ресурсосбережения и экологии; в ней
изложены новые научно-обоснованные технические и технологические
решения и разработки, внедрение которых вносит вклад в развитие
экономики и технологии машиностроительных и ремонтных производств.
Результаты работы прошли практическую апробацию на ряде промышленных предприятий, используются на кафедре «Технология машиностроения» ДГТУ, а также на промышленно-творческом факультете университета Адама (научный технический университет в Эфиопии), где вопросы вибротехнологий становятся все более востребованными.
Личный вклад автора заключается в постановке задач, проведении теоретических и экспериментальных исследований, в обработке и интерпретации результатов и формулировке выводов. Все выносимые на защиту научные результаты получены соискателем лично.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме технологов машиностроителей и механиков, Ростов -на- Дону, 2014. (г. Ростов-на-Дону,
7-10 октября); на международном научном симпозиуме технологов-машиностроителей (Ростове-на-Дону 30 сентября – 3 октября, 2015; на XII международной научно-технической конференции (Ростов-на-Дону, 16-17декабря, 2015 г).
Публикации. По материалам проведенных диссертационных
исследований опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 работы в рецензируемых научных журналах и изданиях и 2 за границей.
Структура и объем работы. Диссертация выполнена на кафедре «Технология машиностроения» донского государственного технического университета и состоит из введения, пяти основных глав, выводов, списка литературы из 104 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 97 формул, 68 рисунков и 16 таблиц, заключения и приложения.
Направления и методы утилизации машиностроительных изделий
Сложившаяся ситуация, обусловленная ростом объёмов изношенной техники, привлекла внимание ученых, которые предлагают современные решения по применению в производстве рециклируемых материалов, позволяющих образовывать замкнутую цепь эффективного применения машин, агрегатов и деталей повторно.
Автотракторная и сельскохозяйственная техника, вышедшая из эксплуатации, представляют собой значительную угрозу для окружающей среды ввиду её большого количества. Отходы, образующиеся при утилизации автотракторной техники, характеризуются большой неоднородностью по объему, составу и динамике образования. Отходы разделяются на две основные группы: отходы потребления и производственные отходы. Под отходами потребления понимаются те отходы, которые образуются вследствие деятельности человека. В эту группу входят пищевые отходы и бытовой мусор. К производственным относятся отходы, которые появляются вследствие работы промышленных предприятий. Именно к отходам, входящим в эту группу необходимо относится особенно внимательно во время их переработки и утилизации. Дело в том, что очень часто, в их состав входят чрезвычайно опасные и даже ядовитые продукты.
На сегодняшний день существуют следующие направления методов утилизации отходов: сжигание; захоронение; переработка; вторичное использование, в том числе прямое (без дополнительной обработки) и путем восстановления. У каждого из этих направлений присутствуют свои достоинства и недостатки. Однако все эти методы объединяет общая цель по обезвреживанию и удалению из состава отходов вредных элементов, которые представляют реальную угрозу для окружающей среды. Утилизация отходов методом сжигания предполагает довольно широкий список отходов. Единственная проблема, с которой связан этот метод утилизации - в высокой техногенности процесса. Это обстоятельство говорит и о высокой стоимости реализации данного метода. Все эти сложности связаны с тем, что сегодня существуют довольно строгие правила утилизации, которые контролируют количество выбрасываемого углекислого газа и дыма в атмосферу. Поэтому предприятия, которые занимаются сжиганием отходов, всегда оборудованы самой современной техникой, которая позволяет им значительно сократить количество вредных выбросов в атмосферу.
Захоронение отходов всегда производится на специальных для этого местах (полигонах). Как правило, такой метод утилизации используется для бытовых отходов. В идеальном варианте, эти отходы должны быть рассортированы изначально, во время сбора. Поскольку на самих полигонах заниматься сортировкой отходов очень проблематично и дорого. В крупных городах сегодня уже запущена предварительная сортировка бытовых отходов, во время их сбора. Однако особой массовости эта инициатива во многих странах пока не получила.
Наиболее современным способом утилизации является переработка отходов. Именно этот метод считается наиболее экономически обоснованным, поскольку вследствие этой технологии вырабатывается вторичное сырье. Данное вторсырье имеет очень широкий спектр применения. Одной из важнейших операций, используемых при переработке практически всех видов твердых отходов, является измельчение с последующей сортировкой по крупности. Для измельчения применяются различные дробилки и мельницы, а для сортировки - грохоты, большинство из которых являются вибрационными [30].
Утилизация связана со сложными технологическими процессами машиностроительного, металлургического, химического и других производств. При осуществлении этих процессов образуются твердые, жидкие и газообразные отходы. Так при утилизации автотранспортных средств необходимо контролировать наличие в них остатков топлива, горюче-смазочных материалов, которые должны быть полностью удалены из расходных емкостей и трубопроводов перед началом работ.
Утилизация старой техники производится в несколько этапов по стандартной схеме: отделение всех съемных элементов конструкции (разборка); сортировка по типу материала; сжатие под прессом и дробление в специальных промышленных измельчителях и плавление металла при высоких температурах для получения очищенного сырья, пригодного для вторичного использования [96].
Внутри его агрегатов имеются загрязнения, возникающие в результате старения смазок, износа трущихся деталей, а также накипь, нагар, продукты коррозии, асфальто-смолистые отложения.
Загрязнение тракторов и его агрегатов может быть наружным и внутренним. С наружи тракторы загрязнены формами почвами и масляно грязевыми отложениями, герметизирующими и лакокрасочными покрытиями, продуктами коррозии. Внутри его агрегатов имеются загрязнения, возникающие в результате старения смазок, износа трущихся деталей, а также накипь, нагар, продукты коррозии, асфальто-смолистые отложения. Загрязнения тракторов и его агрегатов имеют сложный химический состав, и для их удаления используются механические, физико химические и физические процессы, в основе которых лежат те или иные способы разрушения загрязнений и удаления их с очищаемой поверхности.
Детали тракторов и автомобилей после разборки и очистки проходят дефектацию, с целью определения их технического состояния и пригодности для дальнейшего использования. Внешние и внутренние повреждения проявляются в виде отклонений от первоначальных размеров, изменения геометрии и взаимного расположения деталей, появления трещин, не герметичности узлов, вмятин, обломов, задиров, забитости резьбы и других отклонений от требований конструкторской документации. Повреждения определяют различными способами [30].
Под переработкой отходов металлов подразумевается технологический процесс в результате, которого они приводятся в состояние, пригодное для использования в металлургическом и литейном производствах. При переработке кузовов и агрегатов, содержащих черные и цветные металлы, полимерные материалы, стекло и т.п., используют различные способы сепарации отходов по видам материалов. Видовая сортировка позволяет производить из отходов высококачественные вторичные материалы. Ее проводят по: физическим признакам (магнитной восприимчивости, плотности, электро-проводности и др.); внешним признакам (цвету, характеру излома и др.); предметным признакам (наименование детали); маркировке деталей; результатам химического, спектрального, рентгеновского, радиационного анализов. Металлолом сельскохозяйственной техники при подготовке к переплаву прессуют, дробят и сортируют по видам. Для дробления отходов используют дробилки различного типа: щековые, конусные, роторные, валковые и др., например, при утилизации автомобилей применяют роторные дробилки.
Разборка объектов производств (общие замечания)
Одним из эффективных способов значительного снижения требуемого усилия для разъединения элементов соединения является виброволновое воздействие, которое позволяет снизить трудоемкость разборки и время выполнения данной операции [16, 23,40].
В работе [29] показано, что возмущение, происшедшее в какой-нибудь точке стержня-волновода длиной L и диаметром d в некоторый момент времени, проявляется спустя определенное время на интересующем нас расстоянии от начальной точки сообщения энергии, т. е. передается с определенной скоростью v в положительном направлении оси стержня х (при d«L). При этом с учётом сопротивления среды (гашения волны), амплитуда волны Хтах, как показывает опыт, уменьшается по закону: Хтах=Х0е Г(Х Х, (2.2) где - коэффициент затухания волны (м-1); Х0- амплитуда источника ударно-волнового воздействия; х - расстояние от точки образования волны; х0 -точка приложения волны. В общем виде виброволновое уравнение имеет вид X = f(x,t) = X0e-r(x-Xo)cosco(t-x/v) , (2.3) где - круговая частота колебаний частиц среды стержня; t - время нагужения. Из приведенного уравнения следует, что волны распространяются во всех направлениях, следовательно, имеют место продольные и поперечные волны.
Установлено, что скорость прохождения волны зависит только от материала стержня и определяется согласно [98, 101] по формуле: у = /I = IZ , (2.4) где - плотность среды (стержня); - напряжение (Н/м2), Е - модуль Юнга (Па). Кроме того, в результате ударно-импульсного воздействия на стержень (волновод) вся сообщаемая ему энергия переходит в кинетическую и в тепловую. На основе (2.4) выражение определяющее величину кинетической энергии (Ек) на конце стержня, удалённого на расстоянии x от источника ударно-импульсного воздействия можно оценить из следующего соотношения Ek=-m-X2=-m-[Xmax-co-smco(t + x/v)f. (2.5) В работах [34, 98, 105, 118] установлено, что наложение на вал продольных колебаний приводит к его упругим продольным деформациям на величину, пропорциональную амплитуде: Ах = кх.Хш.=к1.Х,.е- (26) и поперечным деформациям диаметра вала в один и другой полупериод колебаний на величину: Ad = kx-fii-Xam=kx-fii-X0-e-K x, (2.7) где// - коэффициент Пуассона, кх - коэффициент корректировки виброволнового нагружения, зависящего от исходной посадки в соединении: при наличии натяга Ad 8; кх =\yS -1)/2 J . где 8 - расчетный натяг в соединении.
Анализ приведенной формулы показывает, что разборка соединения после виброволнового нагружения осуществляется с переменным натягом в условиях дискретного и динамического взаимодействия поверхностей. Следовательно, возрастают или снижаются фактические контактные давления, снижаются силы трения и сопротивление пластическому деформированию, что ведет к уменьшению усилий разборки. В результате фактический натяг в соединении снижается, что должно было бы привести к потере его прочности. Но этого не происходит, так как образование продуктов износа, заполняющих впадины микрорельефа, сопровождается увеличением площади контакта деталей, ростом сил трения и в конечном итоге повышением прочности соединения. Причем процесс разборки осуществляется непосредственно только в момент уменьшения размера вала, когда фактический натяг изменяется в пределах 8-кх- ц-Хц-е71- - 8ф 8, (2,8) где 8 - расчетный натяг в соединении.
Описанное приводит к снижению усилия распрессовки или крутящего момента разборки при наложении на элементы соединения продольного виброволнового нагружения с амплитудой Xlmax =Х0-е к _ЛЬ), а на втулку радиального за счет поглощения с амплитудой Х1Втд&, сдвинутых по фазе на полупериод согласно результату исследования [10, 95]. Следовательно 1В max =/ -y4max При этом процесс разборки осуществляется только в том случае, когда диаметр охватывающей детали под воздействием виброволнового нагружения будет изменяться в пределах dном+S-Rmax dh2 dном-S, (2.9) где dl2 - диаметр охватывающей детали в первый и второй полупериод колебания; Ятах - максимальная высота неровностей.
Опытное оборудование, приспособления, инструменты и среды
Для эффективного осуществления технологических процессов ВиО помимо основного оборудования (вибрационных машин, станков, установок) широко используется дополнительное оснащение. В зависимости от содержания технологического процесса вид и назначение дополнительного оснащения достаточно многообразны: устройства для загрузки деталей, устройства для разгрузки деталей, устройства для закрепления и ориентации последних в процессе обработки, устройства для разделения деталей и рабочей среды, в том числе и рабочих сред различной фракции (сепарирующие устройства), устройства для сушки обработанных деталей и сред, транспортно-ориентирующие устройства.
Использование дополнительного оснащения позволяет расширить технологические возможности вибрационных процессов, повысить их производительность и облегчить условия труда. В ряде случаев применение приспособлений позволяет вести обработку таких деталей, которые в других условиях обработать на вибрационном станке невозможно. На рис.3.8. представлена классификация приспособлений, применяемых при ВиО. Среди них универсальные предназначены - для установки и закрепления деталей, принадлежащих одной технологической группе; специализированные - для группы близких по конфигурации деталей, имеющих сходные базовые поверхности (шкивы, диски, шестерни, пальцы и т.д.); специальные - для конкретной детали при выполнении определенной технологической операции (коленвал, корпус двигателя и т.д.) [17].
По конструктивным признакам приспособления подразделяются на кассетные, барабанного типа, типа «рама» или «ферма», «плавающая корзина», типа «вал».
Перечисленные устройства наиболее характерны для метал лообрабатывающих производств. В других случаях некоторые из них выполняют задание основного оборудования (например, вибрационные сепараторы, вибротранспортеры, вибросушильные и моечные агрегаты). На основе опыта конструирования и эксплуатации приспособлений для ВиО рекомендуется учитывать следующие требования при их разработке: приспособление должно быть простым по конструкции, надежным в работе, универсальным. 3.2.3. Инструменты и среды
Важным условием осуществления процесса ВиО является обрабатывающая среда. В процессе очистки деталей широко применяют искусственные и естественные абразивные и неабразивные материалы [38,39 ,41]. Для обработки деталей использовались следующие виды рабочих сред (рис. 3.9, 3.10): бои отходов абразивных кругов 24А 6ПСТ19К, 24 А12ПСТ1 ЗК8Л, 25A16HCTI6K, 24А25ПСТ1 I8К, 24А40ПС15К8А, 54С6ВТ2К7, минералы кварцитовидных горных пород Байкальского месторождения: "байкалит" "туфит окремнен-ный" марок CK-1, CK-2 [40] фарфоровые шары 6...14 мм, призмы ПТ размером 15x15. Размер гранул принимался равным 15 ... 25 мм, на отделочных операциях использовались ст. шары 6 ...8мм. Предварительный выбор характеристик и состава абразивных рабочих сред и металлического наполнителя производился на основе отсеивающего эксперимента.
Рабочая камера вибрационного станка заполнялась массой загрузкой (детали, наполнитель) на 0,75 насыпного объёма рабочей камеры). Соотношение объёмов сыпучей абразивной среды и загруженных деталей принималось равным: 2:1- при очистных операциях на деталях из чёрных материалов, 3:1 -4:1- при финишной отделке алюминиевых деталей.
Для проведения экспериментальных исследований по разборке соединений с применением виброволнового воздействия (рис.3.12.а,б), использован пневмоударник 5 модели КМП-14 (рис.3.11). Технические характеристики пневмоударника КМП-14
Схема нагружения при разборке прессовых соединений с применением волновода: 1 – стальной лист толщины 5 мм с точными отверстиями; 2 – тиски; 3 – штифт; 4 – стержневой волновод; 5 – пневмоударник КМП 14; 6 – компрессор; а) нагружение параллельно оси штифта; б) нагружение перпендикулярно оси штифта.
При осуществлении процессов утилизации принимают многокомпонентные растворы. ТЖ в своем составе содержат компоненты: разрушающие (щелочи, кислоты и соли), пенообразующие и поверхностно-активные вещество (ПАВ), эмульгаторы (силикат натрия), антиокислители (нитрит натрия, хромпик). ТЖ., применяемые на операциях вибрационной обработки, можно условно разделить, используя соответствующие классификационные признаки, на несколько групп (рис. 3. 13). Дополнительные компоненты Основной компонент
МоющиеОчищающие Ингибирующие Пассивирующие Суспензирующие Кислоты Щелочи Соли, ПАВ ТЖ с кислой средой ТЖ с щелочной средой ТЖ с нейтральной средой Удалениеокалины,коррозии,очистка литьяШлифованиеПолирование Удаление окалины, коррозии, очистка литья Удаление заусенцев, шлифование, мойка Очистка литья от окалины, коррозии, удаление заусенцев, шлифование, полирование, мойка, упрочнение Жидкости разового использования Жидкости периодической промывки Жидкости непрерывной промывки ТЖ для обработки углеродистых сталейТЖ для обработки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов ТЖ для обработкиалюминия и его сплавов ТЖ для обработки меди и ее сплавовПрочие ТЖ
Влияние амплитуды колебаний на шероховатость поверхности в процессе очистки поверхности деталей
Операции вибрационной обработки производятся с непрерывной или периодической подачей ТЖ, которая 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. В состав ТЖ вводятся различного рода химические добавки со специальными свойствами, что позволяет регулировать интенсивность процесса и качество обработки [12, 9].
В большинстве случаев основой ТЖ являются водные растворы щелочей, кислот и солей, которые в зависимости от характера выполняемой операции и материала детали дополняются различного рода химическими добавками. ТЖ. могут быть одно - и многоразового использования.
Технологические жидкости одноразового использования представляют собой высококонцентрированные водные растворы химически активных веществ. Обработка происходит без циркуляции жидкости в рабочей камере. Завершающей операцией является пассивирование поверхности деталей в рабочей камере с раствором нитрита натрия концентрацией 2% при температуре 30 - 40С.
Технологические жидкости многоразового использования – это
обычно низко концентрированные водные растворы химически активных веществ, продолжительное время сохраняющие свои физико-химические свойства. Эти растворы могут периодически или непрерывно циркулировать в рабочей камере 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 ме-таллов 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. делятся на 3 группы: нейтральные, с кислой 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.
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.
В процессе эксплуатации автомобиля на поверхности кардана образуются масляно - грязевые загрязнения, коррозия, которые с течением времени становятся плотными и с трудом поддаются удалению. Необходимость очистки возникает при восстановлении, утилизации, периодической балансировке.
Конструктивные параметры кардана: форма, размеры (относительно большая длина) создают определенные трудности при выборе метода очистки (МО). Применение методов поэлементной и последовательной обработки связано с повышенной трудоемкостью, применением ручного труда. Применение струйных МО требует соответствующего ограждения рабочей зоны; очистка путем мойки с погружением в ванну с технологической жидкостью не обеспечивает удаление затвердевших загрязнений без дополнительного механического воздействия.
Тем не менее, технологическая схема одновременной обработки всех поверхностей детали является предпочтительной. Таким условиям соответствует виброволновая обработка в гранулированной среде с модернизацией формы и размеров рабочей камеры.
С этой целью проведены экспериментальные исследования процесса очитки поверхности от эксплуатационных загрязнений и опытно-конструктивная разработка модернизации формы и размеров специалной рабочей камеры оборудования.
Исследования процесса очитки произведено на образцах, покрытых грязевыми загрязнениями, окалиной, коррозией.
Комплексная очистка произведена на натурных образцах в виде фрагментов (вырезки) кардана после длительной эксплуатации.
Исследовано влияние характеристики рабочей среды на процесс очитки плотно налипшего грунта. В качестве рабочей среды использовались: 1. Бой абразивных кругов; 2. Металлические стальные шарики d = 5mm; 3. Фарфоровые шары d = 12mm; 4. Абразивные гранулы КЧ40 на полимерной связке, в форме конуса 15x15. В качестве ТЖ применялся 10%-ый раствор кальцинированной соды. Результаты исследований представлены на рис. 4.25 и в таблице 4.6.
Анализ результатов показывает, что наиболее эффективно процесс очистки от грунта протекает в среде гранул - бой абразивных кругов. Указанные гранулы характеризуются хорошей самозатачиваемостью что и обеспечивает интенсивное разрушение и удаление грунта.