Материаловед

Н.Л. Павлюкова

(Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина)

В связи с повышенным требованием к внешнему виду художественных изделий увеличивается доля отделочных методов обработки. Отделочные операции чаще всего являются заключительными (или готовят поверхность под покрытие). Выбор метода обработки поверхности связано с исходным состоянием поверхности и требованиями, предъявляемые к конечному виду изделия. Часто и качество покрытия зависит от качества предварительной подготовки поверхности.

Для деталей сложной формы, какими являются ювелирные и художественные изделия, в последнее время широко применяются методы обработки свободными абразивами, в которых инструмент не имеет механической связи со станком. Эти методы позволяют сочетать высокую производительность обработки с хорошим качеством обработанной поверхности деталей сложной конфигурации из различных материалов при простом по конструкции оборудовании.

По виду режущего инструмента известные методы абразивной обработки можно разделить на обработку закрепленным абразивом (шлифование, хонингование и т.д.) и свободными абразивами.

Технологические возможности и большое количество технологических параметров позволяют классифицировать методы обработки свободными абразивами по ряду признаков: по типу абразивной среды, по необходимости закрепления детали, по главному движению, по количеству одновременно обрабатываемых деталей, по характеру воздействия инструмента, по направлению следов обработки. Тамаркиным М.А. [2] в основу классификации был положен характер воздействия абразивных частиц на поверхность обрабатываемой детали (скольжение, соударение, направленный поток). К методам обработки свободными абразивами относятся: вибрационная обработка (ВиО), центробежно-ротационная обработка (ЦРО), струйно-абразивная обработка (САО), турбоабразивная обработка (ТАО), обработка свободным абразивом, уплотненным инерционными силами (ОСАУИС), магнитно-абразивное полирование (МАП) и галтовка. Классификация представлена на рис. 1.1 [1].

Классификация методов обработки свободными абразивами по характеру воздействия абразивной частицы.

Наиболее распространенным методом обработки свободными абразивами является вибрационная обработка (ВиО) [2]. Вибрационная обработка в зависимости от характера применяемой рабочей среды представляет собой механический или химико-механический процесс съема мельчайших частиц и его окислов с обрабатываемой поверхности, а также сглаживание микронеровностей путем их пластического деформирования частицами рабочей среды, совершающими в процессе работы колебательное движение.

Способ объемной центробежно-ротационной обработки (ЦРО) [2] заключается в том, что гранулированная обрабатывающая среда и детали приводятся во вращательное движение вокруг вертикальной оси таким образом, что приобретает форму тора, в котором частицы движутся по спиральным траекториям. Обрабатываемые детали загружаются в рабочую камеру «в навал» и перемещаются вместе с рабочей средой. Съем металла осуществляется за счет относительного перемещения и взаимодействия абразивных гранул и деталей, смачиваемых жидкостью, непрерывно подаваемой в рабочую камеру.

Способ струйно-абразивной обработки (САО) [2] заключается в использовании эффекта удара частиц обрабатывающего материала об обрабатываемую поверхность. Физическая картина процесса аналогична изнашиванию материалов, находящихся под действием потока частиц. Кроме съема металла с поверхности, наблюдается ее упрочнение и изменение микрогеометрии, а в тонких поверхностных слоях возникают остаточные напряжения сжатия.

Способ турбоабразивной обработки (ТАО) [2] основан на использовании техники псевдоожижения сыпучих материалов и заключается в создании абразивного кипящего (псевдоожиженного) слоя, в который помещают обрабатываемую деталь, задавая в зависимости от ее формы различные виды движения.

Галтовочными методами [1] можно выполнять полирование, безразмерное шлифование, упрочнение, очистку и зачистку. В процессе галтовки в результате взаимодействия наполнителя и деталей, загруженных в контейнер, при вращении происходят соударения, скольжение и микрорезание поверхностей деталей абразивным наполнителем, вследствие чего и снимается металл. Детали загружают в барабан обычно навалом. Для интенсификации процесса обработки детали иногда закрепляют на отдельной оси и сообщают им дополнительное вращение.

Метод обработки свободным абразивом, уплотненным инерционными силами (ОСАУИС) [2], представляет собой процесс, в котором обработка происходит в результате контактного взаимодействия обрабатываемой поверхности с уплотненным под действием инерционных сил слоем свободного абразива при их относительном перемещении. Данный метод обеспечивает сочетание процессов обработки, смазки и охлаждения, осуществляющихся одновременно и неразрывно. Метод обеспечивает возможность регулирования в больших пределах процесс абразивного воздействия на обрабатываемую поверхность, за счет изменения режимов обработки.

Сущность метода магнитно-абразивного полирования (МАП) [2], заключается в том, что обрабатываемой поверхности детали или порошку с магнитными и абразивными свойствами, помещенным в магнитное поле, сообщают принудительное движение относительно друг друга. Съем металла осуществляется в результате силового воздействия порошка на поверхность детали.

При анализе методов обработки свободными абразивами выявлены общие особенности, основные из них следующие:

1.  Отсутствие жесткой кинематической связи инструмента и детали.

2.  Низкотемпературный характер обработки.

3.  Возможность обработки деталей сложной формы.

4.  «Безразмерный» характер обработки.

5.  Повышение микротвердости поверхностного слоя после обработки.

Литература

1. Павлюкова Н.Л. Повышение эффективности отделочной обработки художественных изделий из медных сплавов свободными абразивами/ Н.Л. Павлюкова, В.А. Полетаев, М.Ю. Волкова; ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2010. – 100 с.

2. Тамаркин В.О. Технологические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразивами. Дис. докт. техн. наук. – Ростов-на-Дону, 1995. – 285с.