Гидроабразивная обработка пружин

Гидроабразивная обработка осуществляется 
воздействием на поверхность изделия рабочей жидкости, подающейся под давлением и содержащей абразивные зерна. В результате этого повышается чистота поверхности, получается равномерный наклеп и создаются остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое. Гидроабразивная обработка повышает износоустойчивость, коррозионную стойкость и усталостную прочность изделий, способствует повышению выносливости таких деталей, как пружины особенно если они имеют черную, необработанную поверхность. Однако до сего времени гидроабразивная обработка пружин еще не получила широкого распространения в промышленности, что можно объяснить недостаточной экспериментальной проверкой этого метода в применении к упругим элементам машин.

Существуют два основных способа подачи рабочей жидкости к форсункам, определяющие тип машин:

1) подача рабочей жидкости самотеком или посредством всасывания сжатым воздухом;

2) подача рабочей жидкости насосом или под давлением сжатого воздуха.

Наибольшее распространение получили простые по конструкции машины низкого давления с подачей рабочей жидкости под давлением сжатого воздуха или по принципу всасывания.

Качество и производительность гидроабразивной обработки определяются следующими основными параметрами процесса: 

1) видом абразивного материала;

2) величиной абразивных зерен;

3) скоростью рабочей жидкости;

4) углом встречи струи с обрабатываемой поверхностью (углы наклона форсунки); 5) расстоянием обрабатываемой поверхности от форсунки;

6) продолжительностью обработки.

Качество и производительность обработки зависят также от свойств обрабатываемого материала (марки стали, термообработки) и чистоты поверхности.

 

Из естественных абразивных материалов применяются корунд, наждак, кварц.

Из искусственных наиболее распространены карбид бора, окись алюминия, карбид кремния, электрокорунд, железный крокус.

Величина абразивных зерен (зернистость) выбирается в зависимости от требований к чистоте поверхности после гидроабразивной обработки. С увеличением зернистости растет производительность обработки, но снижается чистота поверхности.

В отдельных случаях, при необходимости значительного съема металла и достижения в то же время высокой чистоты поверхности, применяется последовательная обработка, сначала абразивом более крупной зернистости, а затем более мелким.

Наибольшая производительность обработки достигается при угле встречи струи рабочей жидкости с обрабатываемой поверхностью 40—60°. Однако при углах, меньших 40°, чистота поверхности несколько повышается.

Расстояние обрабатываемой поверхности от форсунки выбирается с учетом характера обработки (толщины удаляемого слоя и необходимой площади покрытия). С уменьшением этого расстояния производительность операции возрастает, а площадь покрытия уменьшается. Оптимальным в большинстве случаев является расстояние 50—150 мм. Меньшее расстояние соответствует более грубой обработке, большее — чистовой.

Продолжительность обработки 1 дм2 поверхности изменяется в широких пределах от 1 до 10 мин. и зависит от качества обрабатываемого материала, чистоты поверхности и режима обработки. Верхний предел относится к обработке деталей сложной формы.

Высокое упрочняющее действие гидроабразивной обработки и удобство применения ее к деталям сложного профиля определяют преимущества этого процесса в производстве различного вида пружин. Пока еще крайне ограниченное применение гидроабразивной обработки для упрочнения пружин объясняется, по нашему мнению, очень незначительным числом исследований, посвященных этому вопросу.

Одним из таких исследований установлено, что после гидроабразивной обработки пружин из проволоки диаметром 2 мм предел выносливости повышается на 25—50% и долговечность в 10 и более раз. В качестве абразива применялся порошок окиси алюминия (Аl2О3) с размером зерна 125 и 177 мк; продолжительность обработки  — 2 мин. После гидроабразивной обработки пружины испытывались на выносливость при вращении с изгибом.