Спосіб гідроабразивного очищення поверхонь деталей

Изобретение относится к области гидроабразивной обработки деталей, в частности, к способу очистки поверхностей гидроабразивной аэрозольной струей от нагара, окалины, ржавчины и др. загрязнений. Известен способ гидроабразивной очистки поверхностей деталей, предусматривающий образование гидроабразивной аэрозоли из абразивных частиц, жидкости и воздуха и подачу этой аэрозоли на обрабатываемую поверхность [1]. В известном способе аэрозоль образуют из жидкости путем подачи в нее сжатого воздуха, а затем в эту аэрозоль добавляют абразивные частицы. Полученную таким образом гидроабразивную аэрозоль подают на обрабатываемую поверхность для очистки последней. Размеры частиц аэрозоли и абразивных частиц при этом находятся в соотношении от 0,5 до 1. При таком способе гидроабразивной очистки не достигается высокая степень распыливания абразивных частиц и, следовательно, требуемая степень очистки поверхностей. Возможно также, вследствие указанного соотношения частиц аэрозоли и абразива, нежелательное воздействие этих частиц на геометрию деталей, например, режущего инстр умента. В основу настоящего изобретения положена задача создать такой способ гидроабразивной очистки поверхностей деталей, в котором путем образования аэрозоли, подбора количеств гидроабразивной суспензии и сжатого воздуха, а также скорости струи сжатого воздуха обеспечил бы высокую степень очистки поверхностей и заданную точность размеров (геометрии) деталей. Поставленная задача решается тем, что в способе гидроабразивной очистки поверхностей, при котором на поток гидроабразивной суспензии воздействуют стр уей сжатого газа с образованием аэрозольных частиц, согласно изобретению, отношение массовых расходов гидроабразивной суспензии и газа выбирают не более 1 : 10, при этом скорость струи сжатого газа составляет 200 500м/с. Образование гидрообразивной аэрозоли путем смешивания абразивных частиц с жидкостью и воздействия на полученную гидроабразивную суспензию сжатым воздухом обеспечивает получение постоянного состава аэрозоли в течений всего времени очистки и равномерность распределения частиц абразива в суспензии, что положительно влияет на качество очистки. Выбор указанных отношений массовых расходов суспензии и воздуха, а также скорость струи сжатого воздуха обеспечивают высокую степень очистки поверхностей, так как образующиеся аэрозольные частицы, направленные на обрабатываемую поверхность/содержат абразивные частицы, кинетическая энергия которых достаточна для преодоления адгезионной связи загрязнений с поверхностью деталей. На фиг.1 представлена схема установки для реализации предложенного способа очистки; на фиг.2 - гра фик изменения скорости струи газа от величины давления газа на входе в сопло. Пример осуществления способа. Из резервуара 1, содержащего устройство 2 для перемешивания гидроабразивной суспензии с целью поддержания абразивных части во взвешенном состоянии, абразивно-жидкостная суспензия в результате эжекции поступает через иглу 3 в зону расплавления, расположенную в сверхзвуковой части газового сопла 4. Скорость газа v г на выходе из сопла изменялась в пределах от 200 до 500м/с (фиг.2), что соответствовало изменению давления газа Pг на входе в сопло 4 в пределах (1,5 - 5,0) × 105 м/м 2. Контроль величины газа на входе в сопло осуществлялся с помощью манометра 5. В указанном диапазоне скоростей обеспечивалось дробление суспензии на капли диаметром (8 - 50) 10-6м с заключенными внутри капель абразивными частицами с диаметром не более 10-5м. Как показали эксперименты, с уменьшением размеров капель суспензии увеличивается их удельная поверхность и их количество в единице объема потока, что приводит к повышению эффективности очистки. В качестве абразивных частиц использовались: глина, мел, бытовые пасты типа "Чистоль" и др. С целью получения устойчивых суспензий, в рабочую жидкость (воду) добавлялось поверхностноактивное вещество (П АВ) с концентрацией 2 - 5%. Использование в качестве ПАВ "Аэрозоль-1" одновременно с эффектом очистки позволило производить также мойку и антикоррозионную обработку поверхности, что связано с наличием ингибитора в составе указанного ПАВ, предотвращающего коррозию очищаемых поверхностей. Эксперименты показали, что время очистки функцией скорости газового потока. С увеличением скорости струи газа до значения 500м/с расчет кинетическая энергия абразивных частиц и уменьшается время очистки. Дальнейшее повышение скорости газового потока приводит к увеличению времени очистки, так как при высоких скоростях, превышающих 500м/с, время контакта капель суспензии с поверхностью мало. В результате, абразивные частицы, находящиеся внутри капли, не успевают полностью преодолеть окружающую их пленку жидкости, что снижает эффективность очистки. Наличие в суспензии частиц размером более 10-5м, например мелкого песка, ухудшало состояние поверхности и не способствовало повышению эффективности очистки по сравнению с частицами диаметром менее 10-5. Было установлено также, что с увеличением расхода суспензии по отношению к расходу сжатого воздуха время очистки уменьшалось. Однако при соотношении массовых расходов суспензии и воздуха 1 : 10 дальнейшего уменьшения времени очистки не наблюдалось, что обусловлено появлением сплошной пленки жидкости на обрабатываемой поверхности. В табл.1 приведены результаты экспериментальных исследований по очистке лопаток и направляющих аппаратов авиационного двигателя при использовании суспензии из глины, содержащей 10% Al2O3 и 70% SiO2 с размерами абразивных частиц 5 × 10-5 15 × 10-5м. В табл.2 приведены. результаты исследований по очистке лопаток авиационного двигателя, выполненных из титановых сплавов. В качестве твердых частиц суспензии использовался бентонит по ГОСТ 7032 75. Экспериментальные исследования проводились при следующих геометрических параметрах сопла 4, диаметр критического сечения сопла - dкр = 8 × 103 м; диаметр выходного сечения сопла - dвых = 9,5 × 10-3м; диаметр иглы распылителя dн = 2,2 × 10-3м; длина сверхзвуковой части сопла - Lс = 1 × 10-2м. Применение данного способа очистки поверхности по сравнению с существующими позволяет повысить эффективность очистки за счет использования высокоскоростного аэрозольного потока, с одновременным повышением качества очистки и снижения абразивного воздействия на рабочую часть сопла 4.