Применние
Дробь стальная и чугунная. Применение Стальной дроби.
В разгар промышленного бума конца 19 начала 20 века, остро стоял вопрос качественной и быстрой очистки различных металлических изделий от окалины после термообработки, от литейных масс и пригаров в литейной металлургии, от ржавчины, прочих загрязнений и технологических остатков отрицательно влияющих и мешающих дальнейшей обработке изделий. В 20-х годах 20 века была разработана технология пескоструйной очистки изделий, где абразивом являлся простой речной песок. Серьезным недостатком данной методики является повышенное содержание оксида кремния в воздухе рабочей зоны, что приводило к профессиональному заболеванию – силикозу.
В 30-х годах 20 века было предложено заменить речной песок на чугунную дробь, простую в изготовлении, но имеющую ряд неоспоримых преимуществ перед песком:
— постоянство свойств (твердость, фракционный состав и прочее);
— могла работать не один цикл как песок, а до 10 циклов;
— не образовывала пыли в рабочей зоне;
— была безвредна для оператора;
— возможность более широкого применения — от очистки мелких деталей весом несколько грамм, до очистки многотонных станин станков и прочих изделий;
— и другие.
С развитием технологий повысились и требования к металлическим абразивам, обеспечить которые не могла дробь из чугуна, на смену ей пришла дробь стальная. Сталь обладает более прочной структурой, к тому же позволяла менять свойства дроби в широком диапазоне, что еще более расширило ее применение.
Применяют две основные технологии обработки изделий дробью:
1. Дробеструйная – кинетическая энергия абразиву передается от сжатого воздуха, давление которого может доходить до 20 атмосфер, в зависимости от сферы применения.
2. Дробеметная – кинетическая энергия передается с помощью специальных турбин – дробеметов, дробь подается на лопатки этой турбины, вращающейся с определенной скоростью.
Сама по себе дробь, рассматриваемая в этой статье, является абразивным материалом, но в последние 10 лет границы ее применения расширились, соответственно области использования можно распределить следующим образом (по объемам потребления):
1. Очистка;
2. Подготовка поверхности;
3. Упрочнение поверхности (наклеп);
4. Распиловка гранита;
5. В качестве утяжелителя;
6. В качестве железосодержащего наполнителя.
1. Очистка.
При очистке с поверхности удаляются элементы, загрязняющие поверхность (ржавчина, окалина, шлаки, остатки старого покрытия и т.д.).
Широкое применение очистки нашло в литейном производстве, а так же в кузнечном и термическом производствах.
На поверхности и во внутренних полостях отливок после извлечения их из форм имеется пригар, остатки формовочной и стержневой смесей, заусенцы и заливы, а после термообработки образуется окалина, которые необходимо удалить перед механической обработкой. Наличие пригара, кварцевых включений, окалины затрудняет механическую обработку, притупляет режущий инструмент, а абразивная пыль способствует износу поверхностей трения металлорежущих станков. Кроме того, неровные, шероховатые, с пригаром и окалиной поверхности портят товарный вид отливок и изделий, и отрицательно влияют на их эксплуатационные свойства, снижая теплопроводность, увеличивая гидравлические потери и способствуя засорению мелких каналов в гидравлических и пневматических машинах, изготовленных из литых, кованных и термообработанных деталей.
В настоящее время существует большое количество вариантов технологии очистки литых заготовок, применяемых в зависимости от характера производства, массы и размера отливок и изделий, сложности конфигурации, метода получения отливок и сплава, из которого изготовлены отливки. Для массового производства используют многотурбинные дробеметные камеры проходного типа, дробеметные барабаны периодического и непрерывного действия (проходные барабаны).
2. Подготовка поверхности.
Нанесение любого покрытия (краска, резина, металлизация, рильсан) на металлическую основу требует предварительной подготовки поверхности, с целью увеличения стойкости и долговечности защитного слоя.
Подготовка поверхности зависит от:
особенности материала (углеродистая сталь, нержавеющая сталь, легкие сплавы…)
типа покрытия (состав, толщина, ограничения по применению…)
способа очистки (дробеметная или дробеструйная обработка поверхности)
типа используемого абразива (литая дробь, колотая дробь, стальная дробь, чугунная дробь…)
Для получения более качественного покрытия соответствующего требования необходимо обеспечить необходимую шероховатость поверхности.
Что такое шероховатость поверхности?
Шероховатость — это неровность поверхности на микроуровне (впадины и пики). Шероховатость имеет очень большое влияние на адгезию и должна быть равномерной и соответствовать наносимому покрытию.
Шероховатость характеризуется следующими 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 расход 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 позволяет 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 элементами первостепенной значимости для адгезии.
Обычно стремятся получить максимальное число равномерно распределенных пиков и впадин, чтобы создать максимальную площадь соприкосновения покрытия с поверхностью.
Дробеметная или дробеструйная обработка поверхности одновременно и очищает и задает ей шероховатость. От чистоты и шероховатости будет зависеть адгезия и качество покрытия.
Сферы применения подготовки поверхности:
— производство металлоконструкций;
— производство листового металла со спецпокрытиями (ламинирование, оцинкование и прочее);
— машиностроение;
— трубное производство;
— автомобилестроение;
— судостроение;
— и прочее.
3. Упрочнение поверхности (наклеп).
Так же как и термическая обработка, наклеп позволяет значительно улучшить механические свойства металлов. Этот процесс создает остаточное напряжение сжатия на обрабатываемой поверхности для повышения сопротивляемости детали против:
1. усталости;
2. коррозии под нагрузкой;
3. износа.
Данная процедура, повышая усталостное сопротивление, также позволяет создавать изгибы на тонкостенных деталях, таких как элементы планера самолета (дробеструйное формообразование).
СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ
Автомобилестроение
1. Зубчатые колеса, валы, цепи.
2. Пружины: рессоры, пружины сцепления, пружины клапанов.
3. Шатуны, коленвалы, кулачковые валы.
4. Элементы стабилизации (перекладины, торсионные валы).
Авиационная промышленность
5. Элементы шасси.
6. Детали фюзеляжа.
7. Детали двигателя: лопасти, валы, диски.
8. Детали трансмиссии: валы, шестерни, корпуса насосов.
Другие отрасли
9. Оборудование для бурения скважин.
10. Детали поворотных механизмов — турбины.
Для процедуры наклепа подойдет только литая стальная дробь с определенными характеристиками. Эта дробь должна иметь достаточную твердость и сферичность поверхности, она не должна раскалываться, а лишь равномерно изнашиваться.
4. Распиловка гранита.
В этой технологии применяется только стальная колотая дробь со специальными свойствами, она должна иметь более равномерный гранулометрический состав, высокую твердость и прочность. Применяется такая дробь в штрипсовых станках в смеси с водой, в виде пульпы.
5. В качестве утяжелителя.
В качестве утяжелителя применяется любая фракция и тип дроби, а иногда даже смесь из различных фракций, для достижения определенной насыпной плотности. Насыпная плотность при использовании дроби варьируется от 4000 до 6500 кг на метр кубический. В то время как при использовании минеральных утяжелителей типа барита, можно добиться максимум 3900 кг на метр кубический.
Сфера применения:
1. В судостроении для балласта;
2. Производство тяжелых бетонов и специальных строительных смесей.
3. В производстве нефтепроводов и нефтедобывающей промышленности.
6. В качестве железосодержащего наполнителя.
В последние годы в металлургии нашла применение специальная ферросплавная проволока, в изготовлении которой требуется железосодержащая составная – до 70%, в качестве которой и используют в основном стальную и чугунную дробь мелких фракций.
В применении технической дроби есть ряд преимуществ:
Безопасность для окружающей среды и обслуживающего персонала — нет никаких загрязнителей и все отходы идут во вторичную переработку;
Простота в использовании — все параметры визуально контролируются и легко настраиваются;
Предсказуемый результат
Экономическая эффективность — исходя из предыдущих пунктов, а также учитывая относительную простоту оборудования для дробеструйной обработки, быструю обучаемость персонала, возможность быстрого запуска процесса и многократного использования самого материала, вы экономите время и деньги.
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.