Дробь - история
Во время самого разгара промышленного бума, который пришелся на конец XIX начало XX века, очень остро стоял вопрос очистки металлических изделий перед дальнейшей обработкой. Окалина, оставшаяся после термообработки, литейные массы и пригары, ржавчина и остальные подобные загрязнения, сильно влияющие и мешающие работе и получению качественного результата. Немного позже, в 20-х годах ХХ века разработали технологию пескоструйной очистки, в которой, как мы знаем, роль абразива играл речной песок. Но у этой методики был достаточно большой недостаток – содержание оксида кремния, который активно выделялся и витал в воздухе рабочей зоны, было критическое, и впоследствии вызывал у рабочих силикоз, который попал в список профессиональных заболеваний.
Спустя 10 лет песок удалось поменять на чугунную дробь, которая в сравнении с песком обладала целым рядом преимуществ:
- простое изготовление;
- неизменность физических свойств (твердость, состав и т.д.);
- длительное использование (около 10 циклов, песка же хватало лишь на 1);
- отсутствие пыли;
- не вредила здоровью рабочих;
- подходила для более широкого круга применения (минимум - очистка самых маленьких деталей с весом от 2 гр, максимум – очистка многотонных изделий и станков);
- и другие.
Вместе с развитием технологий увеличились и требования, предъявляемые к металлическим абразивам. Чугунная дробь перестала справляться и вместо нее стали использовать стальную дробь. В отличие от чугуна, сталь обладает более прочными свойствами, которые позволили ей расширить диапазон применения в несколько раз.
Основные технологии обработки изделий:
- дробеструйная - сжатый воздух с давлением до 20 атмосфер отдает свою кинетическую энергию абразиву;
- дробеметная – кинетическая энергия передается при помощи дробеметных турбин, дробь попадает на лопатки турбины, которые вращаются с необходимой скоростью.
В нашей работе мы рассматриваем дробь, как абразивный металл, хотя в последние 10 лет зона ее применения значительно расширилась. Рассматривая зоны применения стальной дроби, рассмотрим области применения (по объемам применения):
- очистка;
- подготовка поверхностей к работе;
- упрочнение поверхности, называемое иначе наклепом;
- распиловка гранита;
- стальная дробь используется как утяжелитель;
- как наполнитель, содержащий железо.
Теперь поговорим о каждой области применения более подробно.
Очистка
Во время процесса очистки с поверхности удаляются все загрязняющие элементы, к которым относится ржавчина, окалина, старое покрытие и т.д.
Активно применяется очистка в литейном, кузнечном и термическом производствах.
На поверхностях и во внутренних полостях деталей, после извлечения их из форм всегда можно увидеть следы пригара, небольшие частицы смесей, заливы и заусенцы, после термической обработки наблюдается окалина – все это обязательно необходимо убрать, прежде чем приступать к механической обработке. Присутствие пригара, кварцевых вкраплений и окалины значительно тормозит механическую обработку, повреждает режущий инструмент, а абразивная пыль способствует износу на металлорежущих станках поверхностей трения. Неподготовленные поверхности сильно портят товарный вид отливаемых изделий, кроме этого отрицательно сказываются на эксплуатационных свойствах, понижая теплопроводность, увеличивая гидравлические потери и способствуя появлению засоров в мелких каналах гидравлических и пневматических машин, которые изготовлены из кованых, литых и термообработанных деталей.
В наши дни известно очень много способов и технологий разработанных для очистки литых заготовок. Все они применяются исходя из характера производства, массы и размеров изделий, сложности конфигурации и т.д. В массовом производстве отдается предпочтение многотурбинным дробеметным камерам проходного типа, а также проходным дробеметным барабанам периодического и непрерывного действия.
Подготовка поверхности
Прежде чем приступать к нанесению на металлическую основу какого-либо покрытия, необходимо подготовить саму поверхность, увеличив этим стойкость и долговечность защитного слоя.
Выбор подготовки поверхности зависит от следующих факторов:
- индивидуальные особенности материала (нержавеющая сталь, углеродистая сталь, легкие сплавы);
- тип покрытия (сбор, толщина и ограничения по применению);
- способ очистки (дробеметная обработка и дробеструйная обработка поверхностей);
- тип применяемого абразива (колотая, литая, стальная или чугунная дробь).
Чтобы получить качественное покрытие соответствующее требованиям, нужно придать поверхности необходимую для такого рода работ шероховатость.
Что такое «шероховатость поверхности?».
Шероховатость означает неровности поверхности, имеющиеся на микроуровне (пики и впадины).
Шероховатость очень сильно влияет на адгезию и в связи с этим должна быть равномерно распределенной и полностью соответствовать наносимому покрытию.
Шероховатость характеризуется такими параметрами:
- Ra измеряется в микронах(µm) или в микродюймах (mils) является среднеарифметической всех отклонений профиля (глубина впадин и высота пиков);
- Rmax измеряется в микронах(µm) или в микродюймах (mils) является максимальным значением между впадинами и пиками на расчетной длине. Определяет толщину покрытия и влияет на количество расходуемого материала для защитного слоя;
- Rz измеряется в микронах(µm) или в микродюймах (mils), это среднее значение максимальных отклонений (пиков и впадин), измеренных на пяти последовательных отрезках поверхности. Сравнение Rz и Rmax дает возможность оценить равномерность профиля поверхности;
- Pc число пиков на единицу длины (в сантиметре или в дюйме). Для профилей поверхности с одинаковой шероховатостью (Rz, Rmax) оно позволяет оценить среднюю ширину и плотность пиков, которые являются самыми главными элементами для адгезии.
Чтобы получить максимальную площадь соприкосновения покрытия с поверхностью необходимо добиться максимального числа равномерно распределенных пиков и впадин.
Дробеструйная или дробеметная обработка позволяют получить идеальную для работ поверхность: максимально очищенную и равномерно шероховатую. От состояния поверхности напрямую зависит адгезия и качество покрытия.
Сферы применения подготовки поверхностей:
- производство металлоконструкций;
- производство листового металла со спецпокрытиями (оцинкование, ламинирование и т.д.);
- машиностроение;
- производство труб;
- судостроение;
Упрочнение поверхностей или наклеп
Наряду с термической обработкой наклеп применяется для улучшения механических свойств металлов. Данный процесс позволяет получить остаточное напряжение сжатия всей обрабатываемой площади поверхности, которое повышает сопротивляемость детали против:
- усталости;
- коррозии, образующейся под нагрузкой;
- износа.
Во время процедуры повышения усталостного сопротивления можно создавать изгибы на тонкостенных деталях, подобные элементам планера самолета (дробеструйное формообразование).
Области применения:
- Автомобилестроение:
- зубчатые колеса, цепи, валы;
- всевозможные пружины (сцепления, пружины клапанов, рессоры);
- коленвалы, кулачковые валы и шатуны;
- элементы стабилизации (перекладины и торсионные валы);
2. Авиация:
- детали шасси;
- детали фюзеляжа;
- детали двигателей (валы, диски, лопасти);
- детали трансмиссии (корпуса насосов, шестерни, валы);
3. Прочие отрасли:
- оборудование и комплектующие, предназначенные для бурения скважин;
- элементы поворотных механизмов (турбины).
Чтобы качественно произвести процедуру наклепа нужно использовать только литую стальную дробь с подходящими характеристиками. Такая дробь должна быть достаточно твердой и иметь сферичную поверхность, нельзя чтобы она раскалывалась, допускается лишь равномерное изнашивание.
Распиловка гранита
К данной технологии применима лишь стальная колотая дробь со своими специальными свойствами. Используется данная дробь в смеси с водой в штрипсовых станках в виде пульпы.
Как утяжелитель
В данном качестве можно применять любую фракцию и любой тип, в некоторых случаях применима даже смесь из разнообразных фракций. Такое смешивание позволяет достичь необходимую насыпную плотность, которая варьируется в диапазоне 4000-6500 кг на метр кубический. Подобных показателей нельзя достичь даже при использовании минеральных утяжелителей типа барита, с которым максимум выходит лишь 3900 кг на метр кубический.
Сферы применения утяжелителей:
- в судостроении для балласта;
- в производстве тяжелых бетонов;
- в производстве специальных строительных смесей;
- в производстве нефтепроводов, а также нефтедобывающей промышленности.
Как железосодержащий наполнитель
В последнее время специальная ферросплавная проволока, изготавливаемая из 70% железосодержащей составной (стальная и чугунная дробь мелких фракций), нашла свое применение в металлургии.
Применение технической дроби дает ряд неоспоримых преимуществ:
- отсутствие загрязнителей, что делает применение такой дроби безопасным для окружающей среды и персонала. Все получаемые во время работы отходы можно использовать вторично;
- параметры технической дроби можно контролировать визуально, а также легко настраивать – это делает ее достаточно простой в применении;
- предсказуемый результат;
- экономическая эффективность – все озвученные пункты говорят о том, что используя техническую дробь можно сэкономить на обучении персонала, быстро запустить процесс, достаточно долго использовать один и тот же материал.
Дробеметная (дробеструйная) обработка является механическим процессом, в результате применения которого в замкнутом пространстве не производится никаких жидких отходов, следовательно, нет никакой опасности загрязнения. Металлические гранулы используются многократно, и впоследствии проходят вторичную переработку.
Простота и контроль над процессом:
Благодаря значительной простоте функционирования, дробеметную или дробеструйную машину можно запустить практически сразу после ее установки. С технической точки зрения, выброс дроби легко контролируется. Достаточно один раз определить параметры функционирования (скорость, угол выброса, время обработки…) и воспроизводимость процесса становится совершенной.
Обработка дробью является практически безопасной для операторов и не представляет никакой опасности для окружающей среды.
Обработка дробью сочетает в себе эффективность и контроль над затратами. Благодаря тщательной оценке потребностей и средств, необходимых для работы, результат получается предсказуемым. Подготовка поверхности будет однородной по всей детали с первой обработки, что позволит избежать излишних затрат и потери времени.
