Гранатовый песок заменили отечественный ученые


Гранатовый песок: новый отечественный материал для гидроабразивной резки

           В настоящее время гидроабразивная резка с использованием гранатового песка (абразива) mesh 80 или его аналога одна из быстроразвивающихся технологий. Часто альтернативы ей нет. Это связано с тем, что мировое машиностроение последние десять лет активно внедряет и использует новые материалы, сочетающие в себе максимальное количество специальных свойств: прочность, пластичность, коррозионную стойкость и износостойкость, например, двух-, трех - и многослойные листы из углеродистой и коррозионностойкой стали, листы из алюминия и его сплавов, плакированные нержавеющей сталью и т.д. Судостроение, авиастроение, химическое, транспортное и энергетическое машиностроение, военная и ракетная техника широко используют детали, изготовленные из подобных материалов. К вопросу разрушения многослойных пластин и оболочек сверхзвуковым двухфазным потоком приводят многие актуальные задачи современной техники металлообработки, горного дела, космических исследований, транспортных средств, ядерной энергетики, утилизации взрывоопасных предметов и др. Основной метод изучения динамики разрушения является экспериментальный метод исследования. Одной из основных задач экспериментального исследования является проблема построения определяющих соотношений, позволяющих замкнуть систему уравнений движения сплошной среды, описывающую процесс всего периода ударного взаимодействия. Но даже наличие этих соотношений приводит к системе уравнений, зависящей от трех пространственных координат и времени, что серьезно усложняет задачу.

       Исследование авторов направлено на решение фундаментальной проблемы механики разрушения твердого тела - прогнозирование разрушения многослойных пластин и оболочек [Barsukov G.V., Stepanov Yu.S., Bishutin S.G. Technological fundamentals for efficiency control of hydroabrasive cutting // International Conference on Industrial Engineering, ICIE. 2016. Procedia Engineering 150 (2016 ) 717 - 725. doi: 10.1016/j.proeng.2016.07.093.]. Прогнозирование процессов разрушения многослойных материалов в условиях сверхзвукового импульсного взаимодействия важное направление исследований в рамках указанной фундаментальной проблемы.

           Теоретические исследования направленного разрушения многослойных пластин и оболочек сверхзвуковым двухфазным потоком направлены на решение двух подзадач: аналитическое описание внедрения частицы, летящей со сверхзвуковой скоростью, в первый слой многослойной пластины или оболочки при различных кинематических углах атаки и аналитическое описание проникания сверхзвукового двухфазного потока в многослойный материал с учетом конструктивных особенностей преграды.

        При моделировании проникания единичной частицы сверхзвукового потока в качестве модели преграды использована модель пластически сжимаемой среды, которая при нагружении изменяет свою плотность по определенному закону, а при разгрузке сохраняет плотность, полученную при нагружении. Основные уравнения такой среды для случая одномерного движения, уравнения неразрывности и уравнения движения частиц металла в переменных Лагранжа. Связь между радиальными и тангенциальными напряжениями найдено из условия предельного состояния для металлов, в виде условия Прандтля. Для замыкания системы уравнений применена зависимость между гидростатическим давлением и объемной деформацией. При описании движения среды, вызванного проникающей частицей сверхзвукового потока, сделано допущение, что частицы преграды в области между ударной волной и проникающей частицей должны двигаться по траекториям, совпадающим с нормалями к поверхности проникающего тела.

         Решение описанных уравнений позволило получить выражение для определения давления на поверхности проникающей частицы сверхзвукового потока, что дало возможность записать аналитическое выражение максимальной глубины проникания частицы в материал при нормальном угле атаки. Это позволит определить объем вытесняемый единичной частицей при различных углах атаки и скорости соударения, физико-механических свойств материала преграды, геометрии и размера частицы сверхзвукового потока [Барсуков Г.В., Михеев А.В. Экспериментальные исследования глубины проникания, ширины и наклона поверхности разрушения многослойного материала под действием гидроабразивной струи // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2015. № 4 (312). С. 80-86].

       Для решения второй подзадачи сделаны следующие допущения: количество абразивных частиц участвующих в резании, постоянно; ориентация и скорость частиц участвующих в резании, на одном каком либо слое постоянно; частица участвует в разрушении только один раз; материал слоев изотропен. Разрешая пошагово систему уравнений движения частиц с подвижными граничными условиями, получены аналитические зависимости осевой и продольной скорости проникания сверхзвукового двухфазного потока в многослойные пластины и оболочки от давления истечения, толщины слоев, природы самого материала, формы частиц, количества слоев, зазора между слоями, степени упрочнения в области разрушения и расхода частиц.

       Проведенные исследования позволили ученым ООО «Орловский абразивный завод» (www.orlaz.ru) определить новые варианты абразивов, сопоставимых гранату, но менее дорогостоящих, что позволило расширить область применения данного процесса.

       Рекомендуется при подготовке оптимальных абразивов для гидроабразивного резания обеспечить режущие возможности не ниже, чем при использовании гранатового абразива за счет использования абразивов с высокой и сверхвысокой твердостью.

         Для различных толщин и типов материалов определены режимы гидроабразивного резания с учетом режущих возможностей абразива.

      Рекомендуется тип абразива назначать в зависимости от твердости абразива и необходимого количества для осуществления сквозного резания обрабатываемого материала.


  Читать другие статьи:
1. Гранатовый песок (Garnet) можно заменить
2. Гранатовый песок и абразивные материалы

  Смотреть видео испытаний расхода нашего абразива:
1. Гранатовый песок можно заменить

 

 

 

 

 

 

 

 

Авторские права © 2012 ООО «Орловский абразивный завод» Все права защищены