Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Р. Е. АЛЕКСЕЕВА

Кафедра «МТК и ОМД»

Реферат

по методологии научных исследований

«ГИДРОАБРАЗИВНАЯ РЕЗКА»

Выполнили: студенты гр. М11ПК

Хренова Е. В.

Смирнова К. Д.

Руководитель: Козлов И. К.

Нижний Новгород

2012

Содержание:

Введение

1. Сущность процесса………………………………………………………

2. Технология резки………………………………………………………..

3. Технологические параметры……………………………………………

4. Преимущества, недостатки и сравнительная характеристика………

5. Вывод……………………………………………………………………

2.Список литературы………………………………………………………..

Введение

Первые попытки использования струи воды в промышленности были осуществлены в 30-х годах ХХ столетия американскими и советскими инженерами для выемки камня, руды и угля. Серьезным импульсом развития технологии резки струей воды под высоким давлением послужило ее использование в авиастроительной и аэрокосмической индустрии.

 Современные высокие технологии находятся в непрерывном развитии и постоянное расширение и модернизация промышленности и машиностроения способствует созданию и внедрению новых технологий. На сегодняшний день к инновационным технологиям можно отнести процесс гидроабразивной резки. Под понятием гидроабразивная резка понимается процесс резки струёй воды под большим давлением.

 Сегодня гидроабразивная резка является отличной альтернативой газокислородной резке, лазерной резке и плазменно-дуговой резке в связи с тем, что гидроабразивная резка осуществляется струёй воды повышенного давления с добавлением абразивного порошка, который является режущим средством.

Среди особенностей гидроабразивной резки можно выделить следующие моменты:

• высокая экологичность, взрывобезопасность, пожаробезопасность;

• материал не перегревается, и не подвергается деформации;

• возможность резки стали, стекла, мрамора, железобетона, керамики.

Для гидроабразивной резки в комплекте оборудования включён резервуар и фильтр для воды, насос, выдерживающий высокое давление, сопло, специальное устройство, подающее абразивные частицы, длинный шланг, выдерживающий повышенное давление, а также прибор, осуществляющий управление процесса резки.

 Примечательно, что гидроабразивная резка, а именно физическая её суть состоит в отрыве разрезаемых частиц материала скоростным потоком твёрдофазных частиц. В целом гидроабразивная резка отличается небольшой шириной реза, малым количеством отходов и высоким качеством реза.

 Как нетрудно догадаться, гидроабразивная резка происходит от двух производных — вода и абразив. Вода в процессе резки выполняет функцию транспортировки абразивных частиц, с помощью которых и происходит сама суть процесса.

 Современная гидроабразивная резка — это высокотехнологический процесс, который со временем будет модернизироваться и приведёт к ещё большему развитию целого ряда отраслей. На сегодняшний день гидроабразивная резка активно внедряется в промышленное производство благодаря своим уникальным возможностям. Уже сейчас многие предприятия в таких отраслях, как судостроение, авиастроение и специальное машиностроение, оценили достоинства этого способа. Ведь технология гидроабразивной резки имеет самый широкий диапазон обрабатываемых материалов: от мрамора и стекла до легированной стали. С ее помощью возможно осуществлять раскройку листовых материалов, резку цветных металлов, титана и алюминия, обрабатывать камень и пластик. Общепринятые обозначения

ГАР – гидроабразивная резка WJC – Water Jet Cutting – резка водяной (или водно-абразивной) струей AWJC – Abrasive Water Jet Cutting – абразивная водоструйная резка

1. Сущность процесса

Если обычную воду сжать под давлением около 4000 атмосфер, а затем пропустить через отверстие диаметром меньше 1 мм, то она потечет со скоростью, превышающей скорость звука в 3–4 раза. Будучи направленной на обрабатываемое изделие, такая струя воды становится режущим инструментом. С добавлением частиц абразива ее режущая способность возрастает в сотни раз, и она способна разрезать почти любой материал.

Технология гидроабразивной резки основана на принципе эрозионного (истирающего) воздействия абразива и водяной струи. Их высокоскоростные твердофазные частицы выступают в качестве переносчиков энергии и, ударяясь о частицы изделия, отрывают и удаляют последние из полости реза. Скорость эрозии зависит от кинетической энергии воздействующих частиц, их массы, твердости, формы и угла удара, а также от механических свойств обрабатываемого материала.

Гидроабразивная резка особенно эффективна при резке многих труднообрабатываемых материалов:титановых сплавов, различных видов высокопрочных керамик и сталей,а также композитных материалов.При их гидроабразивной резке не создается разрывов в структуре материала,который, таким образом, сохраняет свои первоначальные свойства.

Гидроабразивная струя не изменяет физико-механические свойства материала и исключает деформацию,оплавление и пригорание материала.

2. Технология резки

Вода, нагнетаемая насосом до сверхвысокого давления порядка 1000–6000 атмосфер, подается в режущую головку. Вырываясь через узкое сопло (дюзу) обычно диаметром 0,08–0,5 мм с околозуковой или сверхзвуковой скоростью (до 900–1200 м/c и выше), струя воды поступает в смесительную камеру, где начинает смешиваться с частицами абразива – гранатовым песком, зернами электрокорунда, карбида кремния или другого высокотвердого материала. Смешанная струя выходит из смесительной (смешивающей) трубки с внутренним диаметром 0,5–1,5 мм и разрезает материал. В некоторых моделях режущих головок абразив подается в смесительную трубку. Для гашения остаточной энергии струи используется слой воды толщиной, как правило, 70–100 сантиметров.

Рисунок 2.1 Схема гидроабразивной резки

Рисунок 2.2 Схема смешивания частицы абразива

Таблица 1

Характерная область применения технологий резки водой

Гидрорезка	Гидроабразивная резка
Кожа, текстиль, войлок (обувная, кожаная, текстильная промышленность)	Листы из сталей, металлов
Пластики, резиновые изделия (автомобильная промышленность)	Различные металлические детали (отливки, шестерни и др.)
Электронные платы	Сплавы алюминия, титана и др., композитные материалы, толстостенные пластмассы (авиационная и космическая промышленность)
Ламинированные материалы (авиационная и космическая промышленность)	Бетон, железобетон, гипсовые блоки, твердая брусчатка и др. строительные материалы
Теплоизоляционные, уплотнительные и шумопонижающие материалы	Камень, гранит, мрамор и др.
Продукты питания – замороженные продукты, плотные продукты, шоколад, выпечка и др.	Стекло, бронированное стекло, керамика
Бумага, картон	Комбинированные материалы, материалы с покрытием
Дерево	Дерево
Термо- и дуропласт	Армированные пластики

При гидроабразивной резке разрушительная способность струи создается в гораздо большей степени за счет абразива, а вода выполняет преимущественно транспортную функцию. Размер абразивных частиц подбирается равным 10–30% диаметра режущей струи для обеспечения ее эффективного воздействия и стабильного истечения. Обычно размер зерен составляет 0,15–0,25 мм (150–250 мкм), а в ряде случаев – порядка 0,075–0,1 мм (75–100 мкм), если необходимо получение поверхности реза с низкой шероховатостью. Считается, что оптимальный размер абразива должен быть меньше величины (d_с.т. – d_в.с. )/2, где d_с.т. – внутренний диаметр смесительной трубки, d_в.с. – внутренний диаметр водяного сопла.

В качестве абразива применяются различные материалы с твердостью по Моосу от 6,5. Их выбор зависит от вида и твердости обрабатываемого изделия, а также следует учитывать, что более твердый абразив быстрее изнашивает узлы режущей головки.

Таблица 2

Типичная область применения некоторых абразивных материалов при резке

Наименование	Характерная область применения
Гранатовый песок (состоит из корунда Al2O3, кварцевого песка SiO2, оксида железа Fe2O3 и других компонентов)	Широко распространен для резки различных материалов, в особенности высоколегированных сталей и титановых сплавов
Зерна электрокорунда (состоит преимущественно из корунда Al2O3, а также примесей) или его разновидности	Искусственные материалы с очень высокой твердостью по Моосу. Используются для резки сталей, алюминия, титана, железобетона, гранита и др. материалов
Зерна карбида кремния (SiC) – зеленого или черного
Кварцевый песок (SiO2)	Резка стекла
Частицы силикатного шлака	Резка пластика, армированного стекло- либо углеродными волокнами

Сопла обычно изготавливают из сапфира, рубина или алмаза. Срок службы сапфировых и рубиновых сопел составляет до 100–200 часов, алмазных сопел – до 1000–2000 часов. При гидрорезке не применяются рубиновые сопла, а сапфировые обычно служат в 2 раза дольше.

Смесительные трубки изготавливают из сверхпрочных сплавов. Срок службы – как правило, до 150–200 часов.