Bhaskar Chandra - Исследование влияния параметров процесса струйной обработки абразивом на качество изделия из стекла

Аннотация

Bhaskar Chandra Исследование влияния параметров процесса струйной обработки абразивом на качество изделия из стекла. В статье рассматриваются эксперименты, проведённые с целью оценки влияния технологических параметров струйной обработки абразивом(СОА) на производительность съема и диаметр отверстия в керамических пластинах. Экспериментальные результаты данной работы используются для обсуждения справедливости предложенной модели, а также других моделей. Полученные результаты свидетельствуют о том что с увеличением длины сопла, диаметр верхний поверхности и диаметр нижней поверхности отверстия увеличиваются. При повышении давления, скорость удаления материала также увеличивается.

Введение

Абразивная обработка представляет собой процесс обработки, при котором материал удаляют из заготовки при помощи множества мелких абразивных частиц. Общие примеры абразивной обработки - шлифование, хонингование и полировка. Абразивная обработка, как правило, отличается дороговизной, но позволяет получить более жесткие допуски и качество обработанной поверхности, чем другие виды обработки. В статьях о струйной обработке абразивом [1,6]говорится о том, что такой вид обработки начали применять несколько десятилетий назад. И до сих пор, в этой области проводятся эсперементальные и теоретические исследования. Большинство исследователей спорят о гидродинамических характеристиках абразивной струи, изучая вопросы влияния всех показателей процесса, включая: тип абразива, его размер и концентрацию, скорость удара и угол соударения [2], на эффективность обработки . В других статьях, поднимаются новые проблемы, связанные с типом газа-носителя, формой сопла, размером струи, скоростью и давления и т.д. Эти документы являются отражением протекания процесса обработки с точки зрения производительности, допусков и качества поверхности, а также с точки зрения скорости износа сопла. Наконец, есть несколько существенных и важных документов, которые сосредотены на изучении процесса механической обработки пластичных и хрупких материалов, либо на развитие систематических экспериментальных статистических подходов с использованием искусственных нейронных сетей для прогнозирования влияния входных параметров обработки на производительность и точность получаемой поверхности. Струйная обработка абразивом, рассматривается как привлекательный и эффективный метод обработки для твердых и хрупких материалов [7,19]. Обрабатывающие машины и характеристики струйной обработки абразивом являются основными темами многих исследовательских работ в последние годы. В последние годы струйная обработка абразивом стала применяться так же для снятия заусенцев. Струйная обработка абразивом заусенцев имеет преимущество по сравнению с ручным удаления заусенцев. Это повышает качество получаемых изделий. На процесс удаления заусенцев влияет варьирование высоты струи и угла падения. Влияние других параметров, а именно: давление внутри сопла, и соотношение смешивания абразивных зерен - незначительны рис.1

Рисунок 1. – Влияние расстояния между соплом и обрабатываемой поверхностью на диаметр скола.

Влияние расстояния от наконечника сопла до обрабатываемой поверхности на производительность показано на рисунке 2 [7]

Рисунок 1. – Влияние расстояния от наконечника сопла до обрабатываемой поверхности на производительность съема.

Влияние увеличения расхода абразивной массы на скорость съема материала (MRR) показана на рисунке 3 [7] С увеличением расхода абразивной массы - скорость удаления материала увеличивается.

Рисунок 3. – Влияние расхода абразивной массы на скорость удаления материала.

Порядок экспериментальных исследований

Эксперименты проводились на испытательном стенде показанном на рис.5. Для проверки правильности результатов, все полученные результаты сравнивались с результатами, полученными R.Roopa и S.Seshan [7]. Экспериментальные работы проводились на испытательном стенде, который был изготовлен в мастерских ITM университета Индии. Абразивные частицы (глинозем) смешивали с потоком воздуха перед соплом и скорость абразивного потока потдерживалась на одном уровне в течение всей обработки. Реактивное сопло было сделано из износостойкой инструментальной стали. Обработку листов стекла проводили путем установки на испытательном стенде, как показано на рис. 5

Рисунок 5. – Экспериментальный стенд

Стекло использовалось в качестве материала заготовки из-за его однородных свойства. Испытательные образцы имели форму прямоугольныз блоков толщиной 3мм, 4мм, 5мм, 6мм и 8 мм. Начальная масса образцов была измерена при помощи электронных весов. Для определения массы удаленного материала, после обработки было проведено повторное взвешивание образцов. Перемещение образцов по оси х обеспечивалось при помощи продольного суппорта, направление вдоль оси z обеспечивалось при помощи червячной передачи. В начале в бункер подавался абразивный порошок из оксида аллюминия . После чего были проверены все соеденения комрессора.Стеклянный образец был должным образом закреплен на суппорте при помощи зажимов. После включения компрессора открывался клапан и абразивные зерна, при помощи сопла, направлялись в сторону образцов. В результате эксперимента получены значения, соответствующие различным толщинам обрабатываемых образцов. Все результаты сведены в таблицу.

Результаты экспериментальных исследований

В ходе эксперемента влияние изменения расстояния между наконечником сопла и обрабатываемой поверхностью на диаметр отверстий в заготовках. Также изучалось влияние изменения давления газа на производительность обработки. Результаты проведенных исследований представлены в виде графиков ниже.

Рисунок 6. – График показывает соотношение диаметра верхней поверхности отверстия от расстоянием наконечника сопла при давлении 5,5 кг / см 2

Рисунок 7. – График показывает зависимость между расстоянием сопла наконечника и диаметр нижней поверхности отверстия при заданном давлении 5.5 кг / см 2

Рисунок 8. – График показывает соотношение диаметра верхней поверхности отверстия от расстоянием наконечника сопла при давлении 6,5 кг / см 2

Рисунок 9. – График показывает соотношение диаметра нижней поверхности отверстия от расстоянием наконечника сопла при давлении 6,5 кг / см 2

Рисунок 10. – График показывает соотношение диаметра верхней поверхности отверстия от расстоянием наконечника сопла при давлении 7,5 кг / см 2

Рисунок 11. – График показывает соотношение диаметра нижней поверхности отверстия от расстоянием наконечника сопла при давлении 7,5 кг / см 2

Рисунок 12. – График показывает отношение между давлением и производительностью (МРТ) при толщине образца 8 мм и удалением наконечника сопла от заготовки на 12 мм.

Рисунок 13. – График показывает отношение между давлением и производительностью (МРТ) при толщине образца 12 мм и и удалением наконечника сопла от заготовки на 12 мм.

Список использованной литературы

1. Ghobeity, A.; Spelt, J. K.; Papini Abrasive jet micro machining of planar areas and transitional slopes , M.Publication: Journal of Micromechanics and Microengineering, Volume 18, Issue 5, pp. 055014. Publication Date: 01/ 05/2008
2. M. Wakuda, Y. Yamauchi and S. Kanzaki “Effect of work piece properties on machinability in abrasive jet machining of ceramic materials”, Publication: Precision Engineering, Volume 26, Issue 2, April 2002, Pages 193-198
3. R. Balasubramaniam, J. Krishnan and N. Ramakrishnan , “An experimental study on the abrasive jet deburring of cross drilled holes” , Publication: Journal of Materials Processing Technology, Volume 91, Issues 1-3, 30 June 1999, Pages 178-182
4. R. Balasubramaniam, J. Krishnan and N. Ramakrishnan “A study on the shape of the surface generated by abrasive jet machining”, Publication: Journal of Materials Processing Technology, Volume 121, Issue 1, 14February 2002, Pages 102-106
5. F.C.Tsai, B.H. Yan, Kuan,Huang“A Taguchi and experimental investigation into the optimal processing conditions for the abrasive jet polishing of SKD61 mold steel”, International Journal of Machine Tools and Manufacturer, 48 , 2008, Pages 932-945.
6. A. P. Verma and G. K. Lal Publication “An experimental study of abrasive jet machining”, International Journal of Machine Tool Design and Research, Volume 24, Issue 1, 1984, Pages 19-29
7. M. Roopa Rani & S. Seshan “AJM - Procees Variables And Current Applications”, Publication- Journal of Metals Materials& Process,1995 Vol.7 No. 4 PP.279-290
8. A.EI-Domiaty, H.M.Abd EI –Hafez, and M.A. Shaker “Drilling of glass sheets by abrasive jet machining”, World Academy of Science , Engineering and Technology 56,2009
9. Neelesh K. Jain,V.K. Jain, K. Deb, “Optimization of process parameters of mechanical type advanced machining processes using genetic algorithm”, International Journal of Machine Tools and Manufacturer(2006).
10. Sarkar, P.K., Pandey, P.C., “Some investigations on abrasive jet machining”, Journal of Inst. Eng.(56),1976.
11. Neema, M.L., Pandey, P.C., “Erosion of glass when acted upon by abrasive jet machining”, Int. Conference on wear of materials, 1977.
12. Venktesh V.C., “Parametric studies on abrasive jet machining”,CIRP Ann 1984;33(1):109-120.
13. Ramachandran N, Ramakrishnan N., “A review on abrasive jet machining”, J Mater Proc Tech 1993;39:21-31.
14. M.A. Azmir,A.K. Ahsan, “A study of abrasive water jet machining process on glass/epoxy composite laminate”, Journal of Materials Processing Technology 209(2009)6168-6173.
15. J.M. Fan, C.Y.Wang, J.Wang, “Modelling the erosion rate in micro abrasive air jet machining”, Wear 266(2009)968-974.
16. M.Kantha Babu,O.V. Krishnaiah Chetty, “A study on recycling of abrasives in abrasive water jet machining”, Wear 254(2003)763- 773.
17. M.Junkar, B Jurisevic,Fajdiga and Grah “Finit element analysis of single particle impact in abrasive water jet machining”, Indian Journal of Impact Engineering” , 32(2006) 1095-1112.
18. M.A. Azmir,A.K. Ahsan, “Investigation on process on glass/epoxy composite surfaces machined by abrasive water jet machining”, Journal of Materials Processing Technology 198(2008)122-128.
19. Alireza Moridi, Jun Wang, Yaseer M. Ali, Philip Mathew and Xiaoping Li, “A study of Abrasive Jet Micro- Grooving of Quartz Crystals”, Key Engineering Materials Vol. 443(2010)645-651.