Зносостійка калібрувальна трубка для формування рідинно-абразивного різального струменя

Реферат: Зносостійка калібрувальна трубка для формування рідинно-абразивного різального струменя, яка складається з кількох (наприклад, двох) симетричних призматичних частин, поєднаних між собою механічним способом, зокрема, охоплених обоймою і стягнутих гвинтом з утворенням поздовжнього осьового каналу для проходження робочої рідини з абразивом, причому на поверхні поздовжнього осьового каналу для передування розвитку пошкоджень від гідроабразивного впливу потоку нанесене фрагментарне зносостійке покриття, яке, на основі функціонально-орієнтованого підходу, являє собою адгезійну плівку з матеріалів, інтенсивність зношування яких для відмінних умов дії гідроабразивного потоку є однаковою, причому довжина нанесення покриття (його фрагменту) відповідає довжині ділянки з підвищеною інтенсивністю дії абразивних частинок. UA 87719 U (12) UA 87719 U UA 87719 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів струминної обробки матеріалів, зокрема, до пристосувань для одержання швидкоплинного рідинно-абразивного різального струменя. Така трубка є елементом, який дозволяє отримати двофазний струминно-абразивний потік, спроможний виконувати оброблення поверхні матеріалів після змішування швидкоплинного потоку, що витікає із сопла під високим тиском із абразивними домішками. Відомий спосіб формування різального струменя шляхом змішування витікаючої рідини із абразивом [Пат. 2466008 РФ. Способ формирования струи жидкости для резания материалов и устройство для его реализации / Шпилев В.В., Решетников М.К., Капульник С.И., Береда Н.Н., Кутин А.С. - Заявл. 17.03.2011; Опубл. 10.11.2012], що забезпечує однорідну його консистенцію, для реалізації якого використовується ефект закручування потоку рідини з абразивом за допомогою канавки спіралеподібної форми, виконаної на внутрішній поверхні сопла. Ширину f, глибину h і крок S канавки вибирають виходячи із співвідношень: da≤f≤2da, da≤h≤1,5da, S=l·k, де da - діаметр частинки абразиву, l - довжина сопла, k - коефіцієнт, залежний від компактності струменя, k=0,5. Використання такої канавки поліпшує однорідність струменя, внаслідок чого підвищується якість і продуктивність процесу різання. Недоліком даного способу є прояву процесів зношування профілю каналу сопла, внаслідок чого зазначений ефект швидко втрачається, а подальший розвиток гідроабразивної ерозії веде до падіння енергетичних параметрів потоку. Найбільш близьким до пропонованого є розбірне сопло для отримання різального струменя абразивно-рідинної суміші [Пат. 2465064 РФ. Износостойкое сопло для формирования режущей абразивно-жидкостной струи / Барзов А.А., Лыгина А.А., Галиновский А.Л., Шашурин В.Д., Сысоев Н.Н., Абашин М.И., Завалин Д.В. - Заявл. 30.12.2010; Опубл. 27.12.2012], прийняте за прототип. Сопло для витікання робочої рідини містить ряд елементів, охоплених обоймою і стягнутих гвинтом з утворенням поздовжнього осьового каналу для проходження робочої рідини з абразивом. Кожен елемент виконаний у вигляді призми, на ребрах якої виконані подовжні фаски, а осьовий канал для подачі рідини утворений останніми. Таке виконання сопла дозволяє підвищити термін його служби (період стійкості) за рахунок багатократного використання призм, що повертаються, на ребрах яких утворені фаски. Недоліком цього винаходу є необхідність знімання і розбирання сопла для зміни положення призм після зносу каналу сопла, утвореного фасками призм, до критичного рівня, що веде до зростання матеріальних витрат та витрат часу, а також погіршує компактність струменя. Прояв процесів зношування, що мають плинний характер, також веде до відповідної зміни енергетичних параметрів струменя і обумовлює настання поступової параметричної відмови процесу. Технічна задача даної корисної моделі - підвищення періоду стійкості калібрувальної трубки та покращення компактності сформованого гідроабразивного струменя, а також поліпшення стабільності енергетичних параметрів струменя упродовж усього періоду експлуатації. Розв'язання задачі досягається тим, що зносостійка калібрувальна трубка для формування рідинно-абразивного різального струменя виготовлена із кількох (наприклад, двох) симетричних призматичних частин, поєднаних між собою механічним способом, зокрема, охоплених обоймою і стягнутих гвинтом з утворенням поздовжнього осьового каналу для проходження робочої рідини з абразивом, а на поверхні поздовжнього осьового каналу для передування розвитку пошкоджень від гідроабразивного впливу потоку нанесене зносостійке фрагментарне покриття, яке, на основі функціонально-орієнтованого підходу, являє собою адгезійну плівку з матеріалів, інтенсивність зношування яких для відмінних умов дії гідроабразивного потоку є однаковою, причому довжина нанесення покриття (його фрагменту) відповідає довжині ділянки з підвищеною інтенсивністю дії абразивних частинок. Зокрема, такими покриттями для призматичних елементів, виготовлених із спеченого карбіду вольфраму на кобальтовій основі, може бути PVD-покриття з азотуванням (N+TiN) у місці, де рух абразивних зерен мало впорядкований (на вхідній частині трубки), PVD-покриття на вихідній частині трубки (де канал сприймає в основному ковзний вплив від частинок рухомого абразиву та PVD-покриття з азотуванням (N+TiN) на торці трубки, де має місце вплив відбитих від поверхні обробки частинок. Товщина азотованого шару - 0,2 мм, покриття TiN - 8 мкм. Нанесення відповідних покрить на зони калібрувальної трубки, які найбільше піддаються ударно-абразивній дії двофазного абразивно-рідинного струменя, значно зменшує швидкість ерозії каналу трубки, забезпечуючи тим самим стабільність характеристик потоку протягом тривалого часу. Неповне нанесення покриття на внутрішню поверхню калібрувальної трубки веде до вирівнювання швидкостей зношування окремих ділянок, обумовлених хвильовими явищами у струмені, тим самим забезпечуючи максимальну правильність форми каналу та максимальну різальну здатність струменя. 1 UA 87719 U 5 10 15 20 25 Сполучення відомих елементів - складеної із призматичних частин калібрувальної трубки та виконаного на внутрішніх поверхнях каналу фрагментарного зносостійкого покриття веде до набуття пристроєм нових властивостей - високої стабільності форми та енергетичних характеристик сформованого потоку за рахунок забезпечення рівномірної швидкості зношування каналу трубки. Таким чином, подане технічне рішення відповідає критерію "Суттєві відміни". Роботу пристрою пояснено фігурами. На фіг. 1 зображений ескіз калібрувальної трубки з нанесеним фрагментарним покриттям, на фіг. 2 - діаграма інтенсивності зношування каналу калібрувальної трубки без покриття, на фіг. 3 - діаграма інтенсивності зношування калібрувальної трубки з пропонованим фрагментарним покриттям, виконаним на основі функціонально орієнтованого підходу. Зносостійка калібрувальна трубка для формування рідинно-абразивного різального струменя складається з симетричних призматичних частин 1 та 2, жорстко та герметично з'єднаних між собою за допомогою обойми 3 так, що внутрішніми поверхнями частин 1 та. 2 утворено канал 4 для формування струминно-абразивного потоку. На вхідній частині трубки, на довжині l1, на вихідній частині на довжині l2 та на торці трубки виконані покриття 5, 6 та 7, розміри фрагментів яких відповідають зоні підвищеної інтенсивності впливу струминноабразивного потоку, визначеного за діаграмою інтенсивності зношування фіг. 2. При протіканні струминно-абразивного потоку відбувається його формування призматичними частинами 1 та 2, причому найбільш інтенсивний вплив сприймає канал 4 на довжині l1, де для передування явищам зношування від мало впорядкованого руху абразивних зерен нанесене PVD-покриття 5 з азотуванням (N+TiN), та на вхідній ділянці довжиною l2, де канал 4 сприймає в основному ковзний вплив від частинок рухомого абразиву, і передування зношуванню відбувається за рахунок нанесеного PVD-покриття 6. Додатково нанесене на торець PVD-покриття 7 з азотуванням (N+TiN) перевчатиме виникненню сколювань та виходу з ладу трубки від дії відбитих від оброблюваної поверхні частинок абразиву. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Зносостійка калібрувальна трубка для формування рідинно-абразивного різального струменя, яка складається з кількох (наприклад, двох) симетричних призматичних частин, поєднаних між собою механічним способом, зокрема, охоплених обоймою і стягнутих гвинтом з утворенням поздовжнього осьового каналу для проходження робочої рідини з абразивом, яка відрізняється тим, що на поверхні поздовжнього осьового каналу для передування розвитку пошкоджень від гідроабразивного впливу потоку нанесене фрагментарне зносостійке покриття, яке, на основі функціонально-орієнтованого підходу, являє собою адгезійну плівку з матеріалів, інтенсивність зношування яких для відмінних умов дії гідроабразивного потоку є однаковою, причому довжина нанесення покриття (його фрагменту) відповідає довжині ділянки з підвищеною інтенсивністю дії абразивних частинок. 2 UA 87719 U 3 UA 87719 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4