ГлавнаяВ этих процессах обработку поверхности можно расчленить на два основных элемента, а) дробление окалины и внедрение частицы в обрабатываемую поверхность и б) срез металла частицей и вынос ее вместе с отделенными от поверхности частицами окалины и металла.
Пескоструйная обработка поверхности заготовок из титановых сплавов не подучила распространения, так как большие количества выделяемой кремнеземной пыли создают опасность заболевания работающих силикозом. Поэтому указанный процесс применяют только в ограниченных масштабах для обработки небольших партий металла с небольшой поверхностью.
Гидропескоструйная обработка имеет преимущество перед пескоструйной обработкой, так как резко снижается запыленность рабочего места. До последнего времени способ гидропескоструйной обработки в некоторых отраслях промышленности имел широкое распространение так как он обеспечивает хорошее качество подготовки поверхности для нанесения защитных покрытий.
Процесс гидропескоструйной обработки сводится к следующему. В специальном баке находится смесь воды со взвешенными частицами песка Воду подают насосом по гибкому шлангу в камеру. Одновременно по другому шлангу подводят воздух высокого давления для распыления смеси. Через одно сото подается 5—7 кг смеси в минуту. Отработанная смесь засасывается насосом и вновь подается в бак.
Имеются разнообразные конструкции машин для гидропескоструйной обработки вплоть до поточных линий. Однако некоторые технологические недостатки этого способа (трудоемкость приготовления песка, открытый водяной факел в момент зачистки, а также относительно невысокая производительность) ограничивают его применение.
Дробеметную и дробеструйную обработку металлической поверхности давно применяют для очистки поверхности литья. В настоящее время этот способ широко используют для очистки поверхности проката, в особенности полос и листов. Часто после обработки листы подвергают кратковременному травлению в растворе кислот в течение 20—30 с для удаления металлической пыли.
Дробеметную и дробеструйную обработки применяют в том случае. когда допускается шероховатость поверхности В зависимости от требуемой или допустимой шероховатости используют дробь из ковкого или серого чугуна, стали, меди. Иногда применяют мелко-дробленую стальную стружку молотые абразивы, стальную и стеклянную дробь.
В дробеструйных аппаратах для обдувки используют дробь диаметром 0,5—2,0 мм. Дробь может иметь весьма различную твердость в зависимости от состава обрабатываемого материала и его термической обработки.
Дробеметная и дробеструйная обдувки листов широко применяют для подготовки поверхности к нанесению защитных покрытий и окраске. В черной металлургии при производстве листов стремятся, где возможно, заменить травление листового и сортового проката и заготовок дробеструйной пли дробеметной очисткой. Необходимо отметить что дробеструйную обработку можно применять также для упрочнения поверхности металла наклепом, при котором твердость, износоустойчивость и выносливость металла значительно повышаются, что в ряде случаев неприемлемо для листов, подвергаемых в дальнейшем холодной обработке давлением.
Обдувку дробью с целью упрочнения деталей называют дробеструйным наклепом, который осуществляется по специальным режимам. Вследствие наклепа увеличивается твердость и прочность поверхностных слоев: одновременно в слоях, расположенных на глубине 0,15—0,30 мм. возникают остаточные напряжения сжатия. В результате дробеструйного наклепа повышается усталостная прочность сталей и удлиняется срок их службы.
При обдувке поверхности листа по режиму дробеструйного наклепа ударная вязкость и угол загиба понижаются. Поэтому в тех случаях, когда требуется подучить высокою пластичность поверхности листовых полуфабрикатов, режимы дробеметной и дробеструйной обработок необходимо смягчать, а если смягченный режим обдувки не обеспечит необходимой чистоты поверхности, подвергать лист после эффективной дробеметной обработки травлению в кислотах.
Процесс дробеметной очистки заключается в том, что металлическая дробь из бункера подается в центр ротора дробеметного колеса и она под действием центробежной силы с большой скоростью выбрасывается на обрабатываемую поверхность. При этом качество очистки получается лучше, чем при гидропескоструйной обработке, а производительность установки значительно выше.
Характерной для дробеструйной установок является скорость выброса дроби порядка 70 м/с при угле встречи с обрабатываемой поверхностью а = 45° и среднем расстоянии свободного полета дробилок от 500 до 1000 мм.
Дробеметная обработка получает все большее применение при обработке титана и его сплавов.
Дробеметные установки имеют достаточно высокую производительность, позволяют хорошо обрабатывать поверхность кусков непрерывной формы и частично удалять неглубокий газонасыщенный слой. Остатки газонасыщенного слоя целесообразно удалять, если это требуется, травлением в водных растворах кислот.
К недостаткам дробеметной очистки относится внедрение частиц железа (при применении стальной или чугунной дроби) и опасность возгорания образующейся в процессе обработки металлической пыли. Эта пыль содержит значительное количество металлического титана. Так, например, отработанная дробь, собранная в циклоне после дробеметной обработки, содержала 21,6% металлического титана, а с учетом содержания в нем легирующих элементов 24% немагнитной металлической пыли. В оборотной дроби титана содержалось около 1,5%.
Дробеметную обработку целесообразно применять как самостоятельно, так и в сочетании с травлением в водных растворах кислот перед токарной обработкой горячекатаной заготовки после длительного нагрева при температуре в-области (1100—1300°С). В этом случае дробеметная обработка предпочтительнее травления в щелочных расплавах. Предварительное удаление грубой окалины, а также в какой-то степени газонасыщенного слоя ведет к повышению стойкости резцов, производительности при токарной обработке и качества стружки вследствие отделения окалины от металла.
Дробеметную обработку штампованных и других заготовок проводят нанесением защитного покрытия перед нагревом, а также для удаления покрытия после деформации. Дробеметная обработка также может заменить двойное травление: в щелочном расплаве и в растворах кислот на выходных операциях обработки металлургических полуфабрикатов, изготовленных с технологическим припуском, например, штамповок, толстостенных профилей, мелкосортного проката. Наличие припуска в этих случаях позволяет пренебречь шероховатостью поверхности и наклепом, но ввиду небольшой толщины окислов и газонасыщенного слоя режим дробеметной очистки может быть умеренным. Ее применение в этом случае оправдывается также повышением стойкости металлорежущего инструмента, повышением производительности и получением более чистой стружки.
Для дробеструйной и дробеметной обработок различных изделий создан ряд машин и установок.
Ниже приведены характеристики некоторых машин, изготавливаемых заводом «Амурлитмаш»:
Барабаны очистные дробеметные непрерывного действия- пред назначенные для очистки кованых деталей
Столы очистные дробеметные с непрерывным вращением, предназначенные для очистки тонкостенных поковок и штамповок от пригара и окалины:
Известно, что образовавшаяся на титане и его сплавах окалина при температуре отжига выше 560—600° С не травится в растворах кислот, поэтому для ее разрушения требуются другие способы. Был найден простой и эффективный способ подготовки окисленной поверхности титановых листов к травлению в растворах кислот, не требующих для своего выполнения ни специального оборудования, ни затрат вспомогательных материалов. Установлено, что если провести посте отжига теплую или холодную прокатку листов с небольшим суммарным обжатием (так называемую прогладку), сопротивляемость окалины травлению в кислотах снижается. Причина этого заключается в том, что при прогладке в малопластичной окалине возникают волосяные трещины через которые к металлической поверхности проникает травитель и растворяет ее. При растворении титана в кислотах выделяется водород, давлением которого от металла отрывается пассивная окалина, падающая на дно ванны в виде шлама.
Ввиду несколько более высокой пластичности окалины при повышенной температуре минимальное суммарное обжатие, гарантирующее травление ее в растворах кислот, для теплой прокатки несколько выше, чем для холодной. Проведенные на сплаве ВТ1-1 исследования показали, что лучшими свойствами обладают листы, подвергнутые прогладке с деформацией 4% при температуре 600° C, а затем протравленные в растворе соляной кислоты и фтористого натрия. Опыты по повышению температуры теплой прокатки, проведенные на более прочных сплавах ВТ14 и ВТ5-1. подтвердили, что степень деформации 4 % достаточна для осуществления травления в кислотах.
Аналогичные данные были получены и для холодной прокатки, при которой степень деформации, обеспечивающая хорошую травимость в растворах кислот с фторидами, качественную поверхность и высокий угол загиба на листах технического титана, составляет 2—3%.