Modeliranje makromehanizma rezanja z abrazivnim …lab.fs.uni-lj.si/lat/uploads/np/Nekonvecnionalni procesi_AVC_2017.pdf · 2 Nekonvencionalni procesi 3 Orodje -vodni curek • Zožitev

1

Nekonvencionalni procesi

Obdelava z vodnim in abrazivnim

vodnim curkom

doc.dr. Henri Orbanić

Princip obdelave materialov in

uporaba vodnega curka

• Obdelava z vodnim in abrazivnim vodnim curkom je

mehanski postopek.

• Interakcija energija-material: kinetična energija ->

mehanski odvzem, toplotna energija.

• Da dosežemo kontrolirano lokalizirano obdelavo moramo

energijo uporabiti v koncentrirani obliki.

Nekonvencionalni procesi 2

2


Orodje -vodni curek

• Zožitev preseka v cevi - povečanje hitrosti toka fluida.

• Teoretičen popis delovanja šobe: – Kontinutetna enačba za nestisljiv

tok fluida

– Bernoullijeva enačba– povezava med hitrostjo in tlakom idealnega fluida (fluid brez notranjega trenja)

– Kinetična energija


Struktura vodnega curka

Vodni curek vstopa v zračno atmosfero, zato se razprši.

rezanje

fragmentacija

ni uporabno

3


Interakcija vodni curek - material

• Sila udarca curka na ravno ploskev:

• masni pretok vode

• hitrost vodnega curka

• smer curka

• Zastojni tlak je zaradi majhne površine zelo velik.

zastojni tlak

Slika vodnega

curka ob ravno

ploskev


Mehanizem odvzemanja materiala s

tekočinskim curkom • Odvzemanje materiala je

omejeno na tiste materiale, ki

že vsebujejo razpoke ter na

mehkejše materiale.

• Poškodbe na materialu

nastanejo zaradi:

– plastične deformacije oz. izrivanje

materiala,

– penetracija vode v razpoke in

njihovo širjenje,

– trganje.

• Vrste obdelav:

• Rezanje

• Fragmentacija

4


Orodje - abrazivni vodni curek

fokusirna

šoba

diamantna

šoba

zmes vode

in abraziva

AVC (voda, abraziv)

INJEKCIJSKI AVC SUSPENZIJSKI AVC


Energija abrazivnega vodnega curka

• Suspenzijski AVC – enak izračun kot pri navadnem vodnem curku

• Injekcijski AVC – prenos gibalne količine vodnega curka na abraziv

• Hitrost AVC izračunamo z uporabo zakona o ohranitvi gibalne količine .

v

a

vAVC

m

m

vvkonstvm

1

. 0

vv vm ,

zz

aa

vm

vm

,

,

AVCAVC vm ,

Stanje v mešalni

komori:

Volumski delež Gostota

Voda in abraziv – 5 %

Zrak – 95 %

Voda: 1000 kg/m3

Abraziv: ~4000 kg/m3

Zrak: 1,3 kg/m3

22

2

2

1

2

1

:2

1

AVCzavAVCAVCAVC

AVCAVCk

vmmmvmP

tvmW

5


Abraziv

• Abrazivne peske oz. minerale za obdelavo površin delimo na: – okside (korund oz. aluminijev oksid, kremenčev pesek oz.

silicijev oksid),

– silikate (granat, olivin, cirkonijev silikat).

• Za obdelavo površin lahko dodatno uporabljamo zdrobljeno žlindro ali jeklene in steklene kroglice.

granat korund žlindra


Lastnosti abrazivov

• Lastnosti abrazivov, ki

vplivajo na obdelavo:

– struktura,

– trdota in trdnost,

– oblika zrna,

– velikost zrn.

6


Mikromehanizem odvzemanja z AVC -

erozija trdih delcev

Mehanizem - erozija trdih delcev

Velikost kraterjev je odvisna od:

• hitrosti abrazivnih zrn

• vpadnega kota zrn

• vrste materiala

• vrste abraziva

Mehanizem odvzemanja z AVC

Mikromehanizem


7

13

Makromehanizem odvzemanja z AVC

• Brazdavost površine

• Koničnost reza

Sodčkasta oblika

luknje

Globino dolbenja

krmilimo s podajanjem

Samo za težko

obdelovalne materiale

PREBIJANJE DOLBENJE

Nekonvencionalni procesi

Vpliv vrste erodiranega materiala na

erozijski proces


8

Rezanje z AVC


Vpogled v proces rezanja z AVC


9

Razlaga nastanka brazd – prečni

pogled


3.4.2017 Nekonvencionalni procesi 18

Tok abraziva v cevi okroglega premera –

tok na rezalni fronti

lijak s šobo

foto

lijak

Vpadni kot

10

3.4.2017 Nekonvencionalni procesi 19

Prikaz koncentracije toka abraziva v cevi pod

različnimi nakloni – nastanek stopnice in

pojasnitev nastanka koničnosti reza

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

0 5 10 15 20 25 30 35

razd

alj

a [m

m]

vpadni kot [°]

Razdalja v odvisnosti od vpadnega kota

Nastajanje

brazd in

koničnosti


11

Prebijanje z AVC


Prebijanje z AVC


12

Odvisnost globine in premera luknje

od časa prebijanja


Dolbenje z AVC


13

Primer preprostega AVC dolbenja

brez maske pri različnih parametrih

Prečni pogled AVC dolbenja brez

maske


14

Struženje z AVC – čelno


Struženje z AVC - vzdolžno


Documents

Modeliranje makromehanizma rezanja z abrazivnim …lab.fs.uni-lj.si/lat/uploads/np/Nekonvecnionalni procesi_AVC_2017.pdf · 2 Nekonvencionalni procesi 3 Orodje -vodni curek • Zožitev