Техническое применение пескоструйных устройств

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Алтайская государственная  педагогическая академия»

ФГБОУ ВПО «АлтГПА»

 

Кафедра физики и методики обучения физике

 

Выпускная квалификационная работа

Техническое применение пескоструйных  устройств

 

 

Выполнил студент

582 группы

Можайский Роман Сергеевич

_________

(подпись)

Научный руководитель

к.ф.-м.н.,профессор Голубь П.Д.

_________

(подпись)

Выпускная работа защищена

«___» __________ 2013 г.

Оценка __________________

Председатель ГАК _________

(подпись)

 

 

 

 

Барнаул - 2013

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………….…3

Глава 1. Основные сведения о  пескоструйной обработке…………..…..…4

§ 1. Пескоструйная обработка………………………………………………....4

§ 2. Виды пескоструйной обработки……………………………………..…...7

§ 3.История пескоструйной обработки……………………………………….12

§ 4.Физические основы………………………………………………………...14

§ 5. Общее описание пескоструйного процесса……………………………...17

Глава 2. Использование пескоструйного аппарата………………………..…24

§ 1. Принцип работы…………………………………………………………...24

§ 2. Предлагаемые способы сборки устройства……………………………...26

§ 3. Испытание и результаты………………………………………………..…33

Заключение………………………………………………………………….….34

Библиографический список……………………………………………….…..35

Приложения………………………………………………………………..…...37

Техника безопасности…………………………………………………..……...37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Актуальность. В настоящее время для обеспечения долговечности эксплуатации различных поверхностей используются современные покрытия, основанные на новейших инновационных технологиях. Однако ни одно покрытие не сможет выполнить предназначенную ему функцию сохранения качества поверхности, если перед его нанесением предварительно не была проведена его очистка.

Одной из наиболее эффективных  технологий очистки поверхностей различного типа является пескоструйная обработка. Она применяется для очистки  поверхностей, выполненных из металла, камня, бетона, древесины и даже кожи.

Пескоструйная обработка очень  удобна и мало затратная. Конечно, можно  обработать нужное изделие наждачной  бумагой или скажем болгаркой, но если это объемное изделие потребуется большое количество времени, а если к тому же изделие не ровное, то ни каждая болгарка сможет справиться с этой задачей. С такими задачами легко справляется пескоструйный аппарат.

Цель - перед  нами стояла задача собрать пескоструйный аппарат своими руками с помощью деталей купленных в любом сантехническом магазине и с минимальными затратами, но не уступающему заводскому аппарату.

Объект исследования – пескоструйный аппарат и пескоструйная обработка.

Предмет – возможность сбора пескоструйного аппарата своими руками.

Практическая значимость работы заключается в сборке пескоструйного аппарата т.к. этот аппарат очень нужен в быту и промышленности, данный аппарат лучше всего справляется с задачей по очистке поверхности он прост в обращении и ребята из школ и в высших учебных заведений смогут его собрать и использовать под присмотром руководителя.

Глава 1. Основные сведения о пескоструйной обработке

 

§ 1. Пескоструйная  обработка

 

Пескоструйная обработка - холодная абразивная обработка поверхности камня, стекла, металлических изделий путем повреждения её поверхности песком или иным абразивным порошком, распыляемым потоком воздуха, а при гидроабразивной обработке - струёй воды или иной жидкости.

Тип пескоструйных аппаратов  по типу подачи абразивного материала  делится на два типа: напорное или инжекторное. При напорном типе воздух подается  как в саму установку, так и на дозирующий узел абразива. При этом абразив и сжатый воздух подаются по одному рукаву, на конце которого крепится абразивное сопло для придания формы и направления струи. Скорость и энергия при воздушноабразивной струи при напорном типе высока, что позволяет выполнять большие объемы работ и производить глубокую очистку поверхности. При инжекторном типе воздух и абразив подаются по двум разным рукавам. Воздух по рукаву подается непосредственно в соплодержатель, в котором установлены два сопла: абразивоструйное и воздушное. Между соплами создается разряжение, за счет которого происходит подсос абразива. Скорость и энергия воздушно-абразивной струи при инжекторном типе значительно ниже, что удовлетворяет при небольших объемах работ.

Из преимущества можно  отметить как не высокую стоимость  самой установки, так  и необходимого для работы компрессора т.к. инжекторное оборудование потребляет значительно меньше сжатого воздуха.

При абразивоструйной обработке абразивные частицы ускоряются из абразивоструйного аппарата при помощи энергии сжатого воздуха. Для того чтобы посредством абразивных частиц и сжатого воздуха обеспечить эффективную очистку, требуется профессиональное мастерство, высококлассное оборудование и контроль качества. Каждый элемент влияет на результат работы всей системы. При очистке ненужные материалы удаляются, поверхность материала упрочняется и становится подготовленной для нанесения покрытий. При помощи абразивоструйной очистки с металлических конструкций удаляют старую краску, ржавчину и другие загрязнения. Кроме того, при струйной очистке удаляется вторичная окалина, которая образуется на новой стали.

Угловатые частицы абразива придают шероховатость поверхности и создают профиль, или насечку. Большинство производителей красок указывают, каким должен быть профиль, чтобы обеспечить эффективное нанесение их продукции.

Строители очищают кирпичную кладку перед нанесением шпатлёвки или краски. Абразивоструйная очистка наружной штукатурки и кирпича позволяет удалять старую краску, плесень, копоть, красящие вещества и даже граффити, создавая при этом идеальную поверхность для нанесения покрытия.

Строители очищают железобетонные панели, монолитные бетонные стены, колонны и другие конструкции из бетона для того, чтобы удалить остаточный цемент, следы строительной опалубки, выцветшие участки и обнажить бетон.

Кроме обработки стали и каменной кладки, при помощи абразивоструйной очистки можно снять верхние слои краски с деревянных домов и лодок. Со стекловолокна с помощью данной очистки обычно удаляют верхний слой гелиевого покрытия для того, чтобы сделать видимыми пузырьки воздуха. При абразивоструйной очистке алюминия, титана, магния и других металлов удаляют результаты коррозии и, в зависимости от выбранного абразива и давления, наносят профиль.

Новые, более мягкие виды абразива (включая пластик и пшеничный  крахмал), а также специальное  абразивоструйное оборудование с низким давлением используются для сухого способа удаления покрытий с современных композиционных материалов. Это позволяет очищать самолеты, вертолеты, автомобили, грузовики и лодки без использования абразивоструйной обработки, которая может нарушить структуру поверхности. Кроме того, переход на сухой способ очистки верхних слоев исключает возможность воздействия на рабочих токсических химических веществ, используемых при очистке, и исключает расходы, связанные с утилизацией опасных отходов.

Возможности абразивоструйной очистки  разнообразны. Поскольку в промышленности регулярно изобретаются новые материалы  и возникает потребность в обработке новых поверхностей, производителям абразивоструйной техники и материалов приходится непрерывно совершенствовать свои технологии и оборудование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 2. Виды пескоструйной обработки

На самом деле название процесса - пескоструйный - уже устарело, но в  обиходе достаточно популярно. Дело в том, что песок, применяемый  в процессе обработки, постепенно стали заменять другими материалами. Это связанно с опасностью получить заболевание Силикоз, которой человек заболевает вдыхая пыль (двуокись кремния SiO2), побочный продукт при процессе пескоструйной обработки. Сначала этим материалом стала дробь, и процесс обработки с применением дроби стали называть дробеструйным. В дальнейшем стали применять и другие материалы - Купершлак, Карбид кремния, Электрокорунд, Пластиковые материалы, Органические материалы (фруктовая косточка) и другие. Поэтому все эти материалы объединили одним названием - Абразив и процесс стал называться Абразивоструйным. Существует много видов абразивоструйной обработки поверхностей. Вот лишь основная часть:   

Классический способ под  давлением. Этот способ очень распространен вследствие его простоты, понятности и небольших затрат на приобретение оборудования. Процесс абразивоструйной обработки в классическом варианте можно описать следующим образом. Сухой абразив загружается в емкость, которая в дальнейшем герметизируется (способы герметизации различны). Внутрь емкости подается избыточное давление, которое способствует продавливанию абразива через регулирующую запорную арматуру (так называемый пескоструйный затвор). Одновременно с этим по обводному каналу (так называемой воздушной магистрали) также подается сжатый воздух. Далее, абразивный материал, пройдя песчаный затвор, попадает в камеру смешивания, где происходит смешивание абразивного материала со сжатым воздухом. Это необходимо для того, чтобы абразив находился во взвешенном состоянии, т.к. сам по себе он не текуч и не может проходить по шлангам, образуя пробки и заторы. Уже во взвешенном состоянии абразив подается по шлангу к абразивоструйному соплу, где происходит разгон частиц абразива в сужающейся части пескоструйного сопла и выброс на очищаемую поверхность.

Классический способ с  разряжением или инжекторный. Отличие этого способа абразивоструйной обработки от классического способа под давлением в том, что абразивный материал не подается по шлангам при помощи сжатого воздуха, а засасывается из емкости, которая в свою очередь не находится под давлением, а открыта для постоянного пополнения абразивным материалом. Данный способ часто применяется для пескоструйной обработки тонколистовых металлов, матирования стекла, локальной пескоструйной очистки автомобилей, при подготовке их к покраске. Скорость вылета частиц абразивного материала ниже, чем в установках абразивоструйных, работающих под давлением, поэтому данный способ пескоструйной очистки применяют для легких струйных работ. Еще одним из преимуществ данного процесса это относительно небольшой расход сжатого воздуха (около 1 м³/мин), что делает процесс пескоструйной обработки достаточно популярным в ремонтных мастерских автомобилей, которые, как правило, имеют компрессор с достаточным количеством сжатого воздуха.

«Мокрый пескоструй».

Различаются на два вида. Первый это  ввод воды непосредственно в струю  абразива, либо в сопле абразивоструйном, либо за соплом. Второй это подача абразивного  материала по шлангам непосредственно  с жидкостью. Первый вариант предполагает наличия стандартного классического  пескоструйного аппарата и дополнительной навески устройства подачи и ввода  жидкости в струю. Второй вариант  предполагает наличие специализированного  оборудования, которое очень сложно в работе, обслуживании и соответственно значительной его стоимости. Плюсы «Мокрого пескоструя» очевидны. Это отсутствие пыли в обоих вариантах и возможность использовать мокрый (не высушенный) абразивный материал в работе. Минусом (значительным) является присутствие влаги на очищенной поверхности, что очень плохо сказывается при обработке металла, т.к. очищенная поверхность начинает на глазах коррозировать. Бороться с этим можно лишь вводом дополнительных ингибиторов (присадок) в жидкость, которая задерживает процесс коррозирования металла. В случае применения данного оборудования при обработке неметаллических (не поддающихся коррозии) материалов, минусов практически нет, кроме одного - значительных затрат на приобретение данного оборудования.

Термопескоструйная обработка. Другие названия - гидродинамическая обработка, «Огненный» пескоструй (народное название). Этот процесс - совмещение классического пескоструйного аппарата под давлением и реактивной струи, получаемой при помощи сгораемого топлива (как правило, керосин).Суть процесса состоит в том, что струю абразива разгоняет не сжатый воздух, а реактивная струя.

Плюсы оборудования - высокая производительность процесса очистки (в несколько раз), по сравнению с классическим пескоструйным  процессом. Минусы - высокий уровень  звука, создаваемый реактивной струей; необходимость постоянного контроля соединителей и топливопроводов, во избежание возгорания при утечке топлива; удорожание оборудования в несколько раз, по сравнению с классическим пескоструем.

Очистка льдом. Последнее ноу-хау в процессе абразивоструйной обработки поверхностей. Суть в том, что вместо твердых частиц абразивного материала в данном случае используется либо искусственный лед, либо натуральный, полученный ледогенератором.

Несомненным плюсом является отсутствие таких побочных факторов, таких как  пыль и отходы процесса очистки, т.к. абразивный материал попросту тает после осуществления очистки. Минусом также является попадание жидкости на очищенную поверхность и введение ингибиторов коррозии, дороговизна оборудования (стоимость данного комплекта оборудования иногда доходит до нескольких десятков тысяч долларов). Плюс ко всему, если оборудование не укомплектовано ледогенератором, то появляется необходимость покупать искусственный лед, а также сложность его хранения.