Струйно-абразивная обработка
Струйно-абразивной обработкой называется процесс полирования заготовок с помощью смеси жидкости и абразивных зерен, подаваемой на заготовку из сопла со скоростью 50 м/с и более. Применяется этот способ обработки для получения поверхностей шероховатостью Ra 0,16-0,125 мкм в местах, труднодоступных для других способов механической обработки. Струйно-абразивной обработке подвергаются и черновые заготовки для снятия окалины, очистки отливок. Для получения низкой шероховатости поверхности требуется предварительная механическая обработка не ниже Ra 2,5 мкм.
Рабочая смесь подается на обрабатываемую поверхность под давлением сжатого воздуха или при помощи насоса через форсунку, в которую поступает сжатый воздух, распыляющий жидкость по полируемой поверхности. Форсунка может наклоняться под нужным углом к обрабатываемой поверхности. Равномерность насыщенности жидкости абразивом поддерживается специальным смесителем.
Струйно-абразивная обработка применяется для заготовок сложной формы: при отделке профильных штампов, обработке форм для литья под давлением, сверл и другого многолезвийного инструмента, при очистке отливок, декоративной подготовке поверхностей под гальваническое покрытие.
В зависимости от вида обрабатываемого материала для струйно-абразивной обработки применяют шлифзерно, шлифпорошки или микрошлифпорошки из электрокорунда и карбида кремния. Для операций очистки обычно применяют шлифматериал зернистостями 40-10, для полирования — зернистостями М10-М5. Для обработки легких металлов иногда применяется гранулированный кварцевый песок. В связи с тем, что твердость и прочность кварцевого песка значительно меньше, чем электрокорунда, для достижения той же шероховатости его берут зернистостью на два-три порядка крупнее.
Рабочая жидкость обычно составляется из шлифматериала (массовое содержание 25-50%) и содовой эмульсии (массовое содержание 75-50%), так что плотность жидкости равняется приблизительно 2. Содержание в жидкости более 50% шлифматериала, допускаемое для шлифпорошков и микрошлифпорошков зернистостями 5-М7, для зернистости свыше 5 не рекомендуется. Излишняя концентрация абразивных зерен в жидкости вызывает удары их друг о друга, что снижает эффективность обработки. Для повышения коррозионной устойчивости в жидкость добавляют 0,5-1% нитрида натрия или другие ингибиторы.
Интенсивность струйно-абразивной обработки зависит от давления воздуха и скорости струи, от зернистости и концентрации абразива в жидкости, от направления струи и положения сопла относительно поверхности обработки, конструкции соплового устройства и свойств обрабатываемого материала. Чем больше давление воздуха и скорость струи, чем крупнее зернистость, тем больше кинетическая энергия удара зерна и выше интенсивность обработки. Для каждой зернистости абразива в жидкости существует оптимальное давление воздуха. Так, для зернистости М28-М20 давление воздуха составляет 6,4 МПа, для зернистости 12-10 — 0,5-0,8 МПа.
Отверстие сопла должно находиться примерно на расстоянии 5-100 мм от детали, а угол падения струи должен составлять 25-40о. С увеличением угла сверх 45о интенсивность обработки резко уменьшается. Она уменьшается также с увеличением расстояния обрабатываемой поверхности до сопла.
В результате струйно-абразивной обработки создается матовая поверхность без направленных следов обработки, прижогов и микротрещин с равномерно распределенными углублениями, способствующими лучшему удержанию смазки. Этот процесс повышает износостойкость, усталостную прочность и стойкость деталей против коррозии.
При обработке инструмента жидкостным полированием режущие кромки его упрочняются и стойкость возрастает.