Материаловед

Способ турбоабразивной обработки (ТАО) [1, 7, 6] 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.

Кипящий слой абразива создают следующим образом (рис. 1.5).

В емкость цилиндрической или прямоугольной формы, дном которой служит специальная газораспределительная решетка 3, насыпают слой абразивного зерна 2, затем через распределительную решетку подают снизу вверх поток воздуха 4. При увеличении скорости воздушного потока частицы начинают совершать пульсационные перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях, интенсивно перемещаясь вследствие турбулентности воздушного потока. При столкновении частицы получают вращение, которое является причиной возникновения поперечной силы, перемещающей зерно перпендикулярно направлению воздушного потока и являющейся источником хаотического движения частиц в кипящем слое. Критическая скорость псевдоожижения, при которой слой переходит во взвешенное состояние, является важной характеристикой кипящего слоя. В такой кипящий слой абразивных зерен можно поместить деталь любой конфигурации 1 и при соударении зерен с поверхностью детали съем металла будет происходить путем микрорезания либо усталостного разрушения. Малые скорости зерен в кипящем слое (примерно 0,1 – 1 м/с) и малые силы соударения обуславливают низкотемпературный характер процесса, а большое число соударений зерен с каждым участником поверхности детали – получение однородного микрорельефа поверхности. Однако при неподвижной детали, погруженной в кипящий слой, производительность обработки весьма мала и такой процесс экономически неэффективен.

Схема турбоабразивной обработки с вращением детали в вертикальной плоскости

а)

Схема турбоабразивной обработки с вращением детали в горизонтальной плоскости

б)

Рис. 1.5. Принципиальная схема турбоабразивной обработки: а) – с вращением детали в вертикальной плоскости; б) – с вращением детали в горизонтальнй плоскости; 1 – деталь; 2 – абразивное зерно; 3 -  газораспределительная решетка; 4 – воздушный поток

Значительное увеличение производительности достигается путем сообщения детали движения, вращательного или колебательного, причем последнее менее эффективно, т.к. его скорость ограничена инерционными силами (15 – 20 м/мин).

Основными факторами, влияющими на производительность ТАО, являются скорость вращения детали, скорость воздушного потока, вид и зернистость абразивной среды, механические свойства материала детали. Обработанная поверхность после ТАО имеет кратерообразный микрорельеф, состоящий из большого количества коротких царапин, которые создают матовую поверхность. Точность размеров и формы деталей не может быть повышена направленным образом, т.к. отсутствует достаточно жесткий, имеющий определенную форму инструмент. Следует иметь в виду обязательное скругление острых кромок детали при турбообразивной обработке, что в ряде случаев может рассматриваться как положительный фактор.

Достоинства ТАО – обработка одной или нескольких деталей, обработка деталей небольших размеров.

Недостатки ТАО — необходимость закрепления и вращения деталей, необходимость предотвращения уноса в атмосферу абразивных частиц.