RU2181659C2 - Способ утилизации и регенерации технологической среды в процессах струйно-абразивной обработки - Google Patents
Способ утилизации и регенерации технологической среды в процессах струйно-абразивной обработки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2181659C2 RU2181659C2 RU2000119846A RU2000119846A RU2181659C2 RU 2181659 C2 RU2181659 C2 RU 2181659C2 RU 2000119846 A RU2000119846 A RU 2000119846A RU 2000119846 A RU2000119846 A RU 2000119846A RU 2181659 C2 RU2181659 C2 RU 2181659C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- abrasive
- particles
- size
- processes
- blasting
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims description 4
- 238000005270 abrasive blasting Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 abstract description 8
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 abstract 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 abstract 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- WUBBRNOQWQTFEX-UHFFFAOYSA-N 4-aminosalicylic acid Chemical compound NC1=CC=C(C(O)=O)C(O)=C1 WUBBRNOQWQTFEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000517645 Abra Species 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052833 almandine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области струйно-абразивной обработки полуфабрикатов и изделий и может быть использовано в металлургии и машиностроении. Технический результат: повышение качества обрабатываемых поверхностей полуфабрикатов и изделий, уменьшение расхода абразивных материалов, выделение из отходов технологической среды тонкодисперсных абразивных частиц и опилок обрабатываемого материала, которые являются ценным сырьем для порошковой металлургии, снижение затрат на утилизацию отходов, снижение загрязнения окружающей среды. В ходе каждой операции обработки абразивные частицы отделяются от опилок обрабатываемого материала, классифицируются по размеру и в зависимости от размера частиц и формы режущих кромок рециркулируют как в рамках одной операции, так и пооперационно, причем абразивные зерна, изменившие свои геометрические размеры и форму режущих кромок в процессе технологической операции и не отвечающие ее требованиям, последовательно и адресно используют в технологических средах, где их параметры оптимальны для других струйно-абразивных операций. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области струйно-абразивной обработки полуфабрикатов и изделий преимущественно из сплавов на основе титана и может быть использовано в металлургии и машиностроении для операций гидроабразивной резки, шлифовки, текстуирования, матирования, сатинирования, обработки поверхности с целью нагартовки, удаление покрытий, загрязнений, очистки и т.п.
В перечисленных процессах используют материалы технологической среды с идентичными химическими и физико-механическими свойствами - абразивы на основе карбидов или окислов металлов. Основными отличиями являются размеры, которые варьируются в пределах от 0,5 мм до 0,003 мм, и форма используемых частиц. Оптимизация процесса струйно-абразивной обработки по характеристикам качества обрабатываемой поверхности и производительности требует конкретной формы и размера частичек абразива и установления необходимой скорости их движения. Абразивные частицы в процессе ударного взаимодействия с обрабатываемым материалом изнашиваются, уменьшаются в размере, режущие кромки сглаживаются. Требования к специфическим свойствам абразивного зерна, особенно к геометрии режущих кромок, достаточно индивидуальны. Они во многом определяют критерии стойкости применяемого материала. Количество циклов использования абразива варьируется в достаточно широких пределах: от одного - при резке, до нескольких тысяч раз - при удалении окалин, пленок, матировании и т.п. (см. таблицу). Наиболее рациональной формой абразивного зерна является изометрическая или близкая к ней. В ряде случаев перед использованием абразивные материалы рекомендуют обкатать в течение 4-6 ч в барабанной установке для скругления режущих кромок частиц. Эффективность процессов зависит также от однородности фракционного состава.
Струйно-абразивные методы получили широкое применение для обработки (очистки) полуфабрикатов и изделий. (В.А. Шманев. Струйная гидроабразивная обработка деталей ГТД.- М.: Машиностроение, 1995-1996 г.).
Недостатком известного способа является высокий расход абразивного материала, малая цикличность использования технологического материала при процессах гидроабразивной резки и шлифовки металла. Кроме того, при данных способах обработки возникают проблемы с утилизацией отходов производства.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ гидроабразивной обработки поверхности (пат. USA 4872293) - прототип.
Струя воды высокого давления эжектирует водную суспензию абразивных частиц. Система циркуляции раствора позволяет многократно вовлекать абразив в технологический процесс резки, предусматривает в ходе регенерации и отделения из суспензии частиц размерами меньше 0,003 мм контролировать весовой и фракционный состав суспензии. Известный процесс повышает стойкость инструмента, улучшается качество резки (равномерность ширины пропила, отсутствие заусенцев). Как правило, в подобных процессах абразив используют однократно. Рециркуляция невозможна в силу значительного изменения размеров и форм абразивных частиц (пат. USA 4872293). Режущая способность частиц резко ухудшается. Отмечается раскалывание абразивных частиц.
Недостатками прототипа являются ограниченная возможность процесса (толщина резки не более 5 -15 мм), высокий расход абразивного материала - более 2 кг/мин, не решена проблема с утилизацией отходов.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение качества обрабатываемых поверхностей полуфабрикатов и изделий, уменьшение расхода абразивных материалов за счет рационального их использования в различных видах струйно-абразивной обработки, а также повышение эффективности утилизации отходов при уменьшении загрязнения окружающей среды и снижения затрат на утилизацию.
Поставленная задача решается тем, что в способе утилизации и регенерации технологической среды в процессах струйно-абразивной обработки, включающем подачу технологической среды при непрерывной замкнутой рециркуляции воды и классифицирование технологической среды после окончания обработки на отходы в виде опилок обрабатываемого материала и абразивных частиц, которые рециркулируют, в процессах струйно-аброзивной обработки используют абразивные частицы размером 0,5-0,003 мм, которые классифицируют по размеру и однородности фракций абразивных частиц в пределах ±10% в ходе каждой операции с обеспечением рециркуляции указанных частиц в этой же или в последующих операциях, в каждой из которой используют абразивные частицы, удовлетворяющие по размеру и форме режущих кромок требованиям других процессов струйно-абразивной обработки, причем частицы абразива и опилок обрабатываемого материала размером менее 0,003 мм, получаемые после каждой классификации, сепарируют и совместно утилизируют в качестве сырья в порошковой металлургии.
В соответствии с предлагаемой схемой в качестве исходного материала используются абразивные частицы с режущими кромками размером 0,5-0,15 мм. Такой материал используется в процессах, связанных со съемом металла (резка, шлифовка). После первого цикла основная масса абразивных частиц имеет размер ~ 0,1 мм и притупленные режущие кромки. Такой материал целесообразно использовать для прецизионных процессов резки материалов абразивной суспензией и тонкой шлифовки поверхности. В этих процессах разрушение и износ зерен замедляется, и абразивные частицы выдерживают десятки рабочих циклов. В системе циркуляции суспензии предусмотрены классификаторы (гидроциклоны), отделяющие изношенные частицы и опилки обрабатываемого материала менее 0,003 мм преимущественно.
После использования в двух вышеперечисленных операциях абразивные частицы приобретают форму, близкую к изометрической с размерами, равными или меньше 0,075 мм (устраняется операция предварительной подготовки (обкатки) абразива для скругления кромок). Полученные геометрические размеры и форма зерна абразива являются оптимальными для обработки поверхности изделий без снятия основы металла. В дальнейшем абразив используется последовательно в зависимости от размера частиц:
- 0,075-0,040 мм - удаление окалины, покрытий, нагартовка, текстурирование;
- 0,040-0,015 мм - удаление окалины, пленок, загрязнения, мойка, обезжиривание;
- 0,015-0,005 мм - матирование, сатинирование.
- 0,075-0,040 мм - удаление окалины, покрытий, нагартовка, текстурирование;
- 0,040-0,015 мм - удаление окалины, пленок, загрязнения, мойка, обезжиривание;
- 0,015-0,005 мм - матирование, сатинирование.
Для данных операций характерны минимальное удаление основного металла, допускаемое уменьшение диаметра абразивных зерен в процессе работы до 50%, длительность эксплуатации до десяти тысяч циклов. Система циркуляции суспензии на всех переделах предусматривает классификаторы (гидроциклоны), отделение изношенных частиц и осколков металл размером менее 0,003 мм. Тонкодисперсные отходы в виде опилок обрабатываемого материала и абразивных частиц размером, равным или меньше 0,003 мм, утилизируются в процессах порошковой металлургии, после проведения соответствующих операций сепарации и очистки.
Пример.
Предлагаемый способ применяется в процессе гидроабразивной резки титановых полуфабрикатов (лист толщиной 25,4 мм) на установке модели 9XD фирмы Flow. Материал абразива: PASER 80, гранат (Fe3Al2(SiO4)3), диаметр зерен 180 мкм, плотность 4,32 г/см3, твердость по Моосу 6-7,5. Скорость резания - 80 мм/мин, расход материала 600 г/мин.
Отходы абразивных частиц после гидроабразивной резки использовали в установке для удаления с поверхности плит из сплавов титана окалины и газонасыщенного слоя. Абразивная пульпа непрерывно циркулировала, периодически в пульпу подавался абразив (~50 кг каждые 24 ч). Шероховатость обрабатываемой поверхности менее Ra 1,2 мкм. Производительность установки ~250 м2/смену. Посредством гидроциклона абразивные частицы размером менее 0,04 мм удалялись.
Отработанный материал в виде тонкой суспензии с размером абразивных частиц 0,04 мм применялся на установке струйно-абразивной очистки поверхности листов из титановых сплавов толщиной 0,5-4,75 мм. В ходе очистки удаляли с поверхности тонкую окисную пленку без повреждении основы металла. Шероховатость обрабатываемой поверхности менее Ra 1,2 мкм. Параметры и состав установки аналогичен установке, рассмотренной выше. Результаты проведения промышленных испытаний показали возможность многократной пооперационной циркуляции технологической среды в системах струйно-абразивной обработки.
Предлагаемый способ позволяет снизить затраты абразивного материала за счет его рационального использования, улучшить качество обработки поверхности изделий, уменьшить затраты на утилизацию отходов и техногенную нагрузку на окружающую среду, кроме того, отходы в виде тонкодисперсных порошков можно использовать в качестве сырья в порошковой металлургии.
Claims (1)
- Способ утилизации и регенерации технологической среды в процессах струйно-абразивной обработки, включающий подачу технологической среды при непрерывной замкнутой рециркуляции воды и классифицирование технологической среды после окончания обработки на отходы в виде опилок обрабатываемого материала и абразивных частиц, которые рециркулируют, отличающийся тем, что в процессах струйно-абразивной обработки используют абразивные частицы размером 0,5-0,003 мм, которые классифицируют по размеру и однородности фракций абразивных частиц в пределах ±10% в ходе каждой операции с обеспечением рециркуляции указанных частиц в этой же или в последующих операциях, в каждой из которой используют абразивные частицы, удовлетворяющие по размеру и форме режущих кромок требованиям других процессов струйно-абразивной обработки, причем частицы абразива и опилок обрабатываемого материала размером менее 0,003 мм, получаемые после каждой классификации, сепарируют и совместно утилизуют в качестве сырья в порошковой металлургии.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000119846A RU2181659C2 (ru) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Способ утилизации и регенерации технологической среды в процессах струйно-абразивной обработки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000119846A RU2181659C2 (ru) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Способ утилизации и регенерации технологической среды в процессах струйно-абразивной обработки |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2181659C2 true RU2181659C2 (ru) | 2002-04-27 |
| RU2000119846A RU2000119846A (ru) | 2002-06-10 |
Family
ID=20238337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000119846A RU2181659C2 (ru) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Способ утилизации и регенерации технологической среды в процессах струйно-абразивной обработки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2181659C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115583673A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-10 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 一种从氧化铝砂子中回收氯铂酸铵的方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3455062A (en) * | 1967-01-19 | 1969-07-15 | Arthur H Eppler | Abrasive blast system with closed circuit rinse |
| US3559351A (en) * | 1968-06-28 | 1971-02-02 | Edward S Richter | Method for treating metals |
| SU476152A1 (ru) * | 1971-04-09 | 1975-07-05 | Всесоюзный научно-исследовательский институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства | Дробеметна камера с воздушной сепарацией дроби |
| US4872293A (en) * | 1986-02-20 | 1989-10-10 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Abrasive water jet cutting apparatus |
| US4941295A (en) * | 1989-04-12 | 1990-07-17 | Pangborn Corporation | Abrasive elevating apparatus for blast machines and method of using |
| US4958466A (en) * | 1989-03-14 | 1990-09-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Exhaust gas media separator with recycling and dust collection |
-
2000
- 2000-07-24 RU RU2000119846A patent/RU2181659C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3455062A (en) * | 1967-01-19 | 1969-07-15 | Arthur H Eppler | Abrasive blast system with closed circuit rinse |
| US3559351A (en) * | 1968-06-28 | 1971-02-02 | Edward S Richter | Method for treating metals |
| SU476152A1 (ru) * | 1971-04-09 | 1975-07-05 | Всесоюзный научно-исследовательский институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства | Дробеметна камера с воздушной сепарацией дроби |
| US4872293A (en) * | 1986-02-20 | 1989-10-10 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Abrasive water jet cutting apparatus |
| US4958466A (en) * | 1989-03-14 | 1990-09-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Exhaust gas media separator with recycling and dust collection |
| US4941295A (en) * | 1989-04-12 | 1990-07-17 | Pangborn Corporation | Abrasive elevating apparatus for blast machines and method of using |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115583673A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-10 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 一种从氧化铝砂子中回收氯铂酸铵的方法 |
| CN115583673B (zh) * | 2022-09-27 | 2024-01-19 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 一种从氧化铝砂子中回收氯铂酸铵的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sabarinathan et al. | Sustainable application of grinding wheel waste as abrasive for abrasive water jet machining process | |
| Subramanian et al. | Mechanisms of material removal in the precision production grinding of ceramics | |
| US5637030A (en) | Abrasive formulation for waterjet cutting and method employing same | |
| CN107695898B (zh) | 一种磨料气体射流磨料回收装置及方法 | |
| Dong et al. | On-line recycling of abrasives in abrasive water jet cleaning | |
| CN113001098A (zh) | 金属零件表面损伤电火花沉积-超声滚压复合修复方法 | |
| TWI795518B (zh) | 噴射處理方法 | |
| CN112708832A (zh) | 一种提高铝合金耐腐蚀性能的表面改性方法 | |
| CN113547390B (zh) | 一种钨靶材组件及其表面加工方法 | |
| RU2181659C2 (ru) | Способ утилизации и регенерации технологической среды в процессах струйно-абразивной обработки | |
| US20060219825A1 (en) | High pressure fluid/particle jet mixtures utilizing metallic particles | |
| JPH0757468B2 (ja) | 放電加工による金型の研掃方法 | |
| CN207841093U (zh) | 一种磨料气体射流磨料回收装置 | |
| Bańkowski et al. | Influence of the smoothing conditions in vibro-abrasive finishing and deburring process for geometric structure of the surface machine parts made of aluminum alloys EN AW2017 | |
| Khanov et al. | Investigation of the abrasive lapping process of oxide ceramics | |
| CN114082963A (zh) | 一种钕铁硼废料的处理方法 | |
| CN113211330B (zh) | 分级连续喷击机台组合装置 | |
| RU2375472C1 (ru) | Способ и установка для комплексной переработки тонких форм алюминиевых отходов | |
| Zhuang et al. | Surface modification of titanium alloy using a novel elastic abrasive jet machining method | |
| JP6823303B2 (ja) | 処理対象物の表面改質方法及び処理品の生産方法 | |
| US20220331930A1 (en) | Method of modifying a surface of a workpiece | |
| JP6563571B1 (ja) | 金型の製造方法 | |
| Singh et al. | Modelling and fabrication of abrasive jet machine | |
| JP7724101B2 (ja) | 加工フィルムの製造方法 | |
| Muratov et al. | Precision processing of ceramics by the raster machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170725 |