5.7 Обработка абразивной струей

Описание процесса

Эрозионные действия абразива в жидкости фокусируются струей, обладающей высокой скоростью (150300 м/с), через сапфировое направляющее сопло. Абразив и изломанные частицы удаляются из зоны резания струей.

Материалы

• Метод подходит для хрупких и/или твердых материалов.
• Тугоплавкие металлы, сплавы титана, керамика, металлические материалы с сотовой структурой, акриловые полимеры, композиты, стекло, силикон и графит.

Варианты процесса

• Две системы введения абразива в поток струи:
Система захвата: водяная струя под давлением втягивает абразивные частицы в поток, они смешиваются в трубе и выходят через сопло.
Система абразивного раствора: смешивание жидкости абразивных частиц имеет место раньше повышения давления в отдельной камере для создания раствора. Происходит высокая интенсивность изнашивания всего оборудования при использовании этой системы, но она менее дорогая.
• Жидкость: вода или газ (воздух или С02).
• Типы абразива: используются оксид алюминия или силиконовый карбид.
• Вольфрам может быть использован для сопла, но он обладает более высокой интенсивностью износа, чем сапфир.
• Насадка сопла может быть круглой или квадратной.
• Обработка водяной струей: очень высокое давление фокусирует струю воды, используемую для резания пищи, кожи, бумаги и пенопласта.
• Обработка химической струей: использует единичную струю или травитель для удаления заусенцев.

Экономические выводы

• Производительность средняя.
• Удельный съем материала низкий, обычно 15 мм2/мин.
• Интенсивность проникания колеблется от 10 до 120 мм/мин.
• Удельный съем материала зависит от твердости материала и параметров процесса.
• Низкий расход материала. Материал отходов не подлежит переработке.
• Метод может быть полностью автоматизирован при помощи роботов. Это повышает трансформацию.
• Необходимы небольшие расходы энергии.
• Экономически выгодный метод для мелких производственных объемов.
• Стоимость оснащения высокая.
• Стоимость оборудования обычно высокая.
• Стоимость живого труда низкая — средняя, в зависимости от уровня автоматизации.

Типовые приложения

• сквозные отверстия, щели и профили в твердых хрупких материалах
• для резания, продольной резки, контурной обработки, сверления, гравировки, очистки, удаления заусенцев и полировки
• гравировка электронных компонентов
• гравировка и резание стекла
• режущая металлическая фольга

Аспекты проектирования

• Детали, ограниченные до профилей, отверстий или щелей.
• глубина реза может быть увеличена с помощью давления струи.
• Невозможно производство глухих отверстий.
• Длинные отверстия имеют конусообразные стенки.
• Ширина щелей колеблется от 0,12 до 0,25 мм.

Характеристики качества

• Нет нагревания, а значит, нет и зон термического влияния. Детали без металлургических дефектов и остаточных напряжений.
• Минимальная запыленность, токсичность и огнеопасность, но высокие шумовые уровни.
• Менее 1 мм фокусной длины детали должно быть сохранено, чтобы не случилась потеря четкости и побочного абразивного истирания.
• Минимальное притупление инструмента.
• Наклон угла струи к детали может быть меньше 90 градусов, но при увеличенном отклонении струи от детали. Отсюда худший контроль за обрабатываемым материалом.
• Размер абразива, композиция раствора и интенсивность подачи — важные параметры контроля процесса для прочности.
• Абразивный раствор не может быть переработан из-за притупления абразивного зерна, уменьшающего эффективность.
• Абразив может внедряться в поверхность детали.
• Детальность поверхности хорошая — прекрасная.
• Шероховатость поверхности Ra колеблется от 0,1 до 1,6 мкм.
• Шероховатость поверхности зависит от размера абразивных частиц.
• Допустимые отклонения колеблются от ± 0,001 до ± 0,013 мм. (Схемы реализации процесса не включены. Производительность в первую очередь зависит не от характерных размеров обрабатываемых деталей.)

← Нетрадиционные процессы обработки