В настоящее время существенно возросли требования к качеству поверхности изделий и деталей, а также к экологической чистоте производственных процессов. Одним из способов, позволяющих объединить качество, экологическую чистоту, экономическую эффективность при струйной обработке поверхности является гидроабразивный метод очистки/обработки (ГАО). Он привлекателен широким спектром решаемых задач, высокой степенью автоматизации, хорошей повторяемостью результатов и возможностью корректировки параметров гидроабразивной струи. Технология ГАО эффективно внедрена в военно-промышленном комплексе США, в машиностроении и авиации развитых стран Европы.

Наибольший эффект гидроабразивная очистка привносит там, где необходимо очистить поверхность от окалины, ржавчины, убрать различные загрязнения и получить максимальную чистоту поверхности, подготовить поверхность с наивысшим качеством под нанесение покрытия, провести финишную обработку сложного контура, снизить шероховатость, при этом сохраняя экологическую чистоту окружающего пространства.

Сравнительная таблица методов очистки

Гидроабразивная струйная технология привлекательна не только как высококачественная очистка, но и как гидроабразивная обработка. Благодаря разнонаправленной задаваемой шероховатости, контролируемому съему материала, получению в приповерхностных слоях необходимых сжимающих напряжений, с помощью гидроабразивной обработки можно решать ответственные задачи: снятие дефектного слоя, ликвидация центров будущих растрескиваний, снижение либо увеличение шероховатости, получение нужных сжимающих напряжений, активация поверхностного слоя с его консервацией до момента нанесения покрытия.

Повышенный интерес к струйной ГАО объясняется широкими технологическими возможностями этого метода при обработке поверхностей сложного контура таких деталей, как диски турбины и компрессора, зубчатые колеса, крыльчатки, диафрагмы и др., а также рядом его достоинств. Среди достоинств можно выделить: возможность обработки любого материала независимо от его физико-химических свойств, простоту регулирования степени воздействия на обрабатываемую поверхность, стабильность процесса обработки, высокое качество приповерхностного слоя после обработки (отсутствие прижогов, подповерхностных трещин и т. п.), возможность механизации и автоматизации, относительно малую стоимость оборудования и т. д.

Решаемые ГАО задачи:
1. Очистка от эксплуатационных загрязнений после термообработки, окалины, нагара, ржавчины, окисных пленок, следов СОЖ, цветов побежалости, смазки.
2. Удаление жаростойких покрытий.
3. Подготовка поверхности под нанесение покрытий, гальванику, гумирование, окраску, дефектоскопию.
4. Снятие заусенец, выведение рисок.
5. Финишная обработка, матирование, сатинирование, получение однородной разнонаправленной заданной шероховатости.
6. Очистка точного литья сложной конфигурации без изменения геометрии.

Преимущества:
— высшее качество очищенной поверхности Sa‑3;
— шероховатость от Ra 6 до Ra 0,25;
— минимальный съем основного очищаемого материала;
— нежное снятие покрытий без деформации поверхности;
— минимальный наклеп;
— повышенная адгезия к ЛКМ в 1,5–2 раза по сравнению с традиционными методами подготовки поверхности;
— отсутствует внедрение абразива в основной очищаемый материал (шаржирование);
— возможность применения пассиваторов, не возникает вторичная ржавчина;
— экологически чистый, неагрессивный процесс;
— низкие эксплуатационные затраты.

Процесс струйной гидроабразивной обработки заключается в направлении струи суспензии, состоящей из воды и частиц абразивных материалов, на обрабатываемую поверхность. Суспензия разгоняется сжатым воздухом до скорости 150–200 м/сек. В результате такой обработки образуются чистые матовые поверхности без направленных рисок. Наличие жидкой фазы значительно изменяет характер протекания процесса взаимодействия абразивных частиц с поверхностью. Струйную ГАО можно рассматривать как эрозионно-коррозионный процесс. Ее особенность состоит в сочетании процесса съема материала и процесса смазки и охлаждения обрабатываемой поверхности, которые осуществляются одновременно и непрерывно. Обработка происходит не просто в среде рабочей жидкости, а в струе, имеющей большую скорость и соударяющейся с обрабатываемой поверхностью.

Рабочая жидкость несколько снижает скорость абразивных частиц при струйной ГАО, однако она выполняет ряд функций:
— обеспечивает транспортировку абразивных частиц материала от расходной емкости до обрабатываемой поверхности;
— непрерывно очищает обрабатываемую поверхность, удаляя отработавшие абразивные частицы и частички снятого материала;
— исключает образование пыли, является носителем поверхностно-активных веществ, создающих адсорбирующие слои полярных молекул и уменьшающих межатомные связи в поверхностном слое обрабатываемого материала, что снижает твердость и сопротивляемость материала разрушению;
— регулирует тепловой режим в зоне обработки.

Как правило, основным компонентом абразивной суспензии является вода. Недостатком применения воды является коррозия деталей после обработки. Для уменьшения коррозии в суспензию добавляют поверхностно-активные вещества, например, тринатрий-фосфат, кальцинированную соду и другие, которые оказывают пассивирующее действие на поверхность, повышают коррозионную стойкость деталей. При применении поверхностно активных веществ улучшаются моющие свойства рабочей жидкости, отпадает необходимость в обезжиривании поверхности. Рекомендуется в состав суспензии добавлять поверхностно активные вещества в пределах 0,5–3,5%. Рекомендуется объемная концентрация абразивных частиц в суспензии 20–30%. Выдерживая оптимальные соотношения компонентов суспензии, обеспечивают наилучшие технологические показатели процесса обработки.

В основном используются суспензии, состоящие из воды и абразивов повышенной твердости: электрокорунда, карбида кремния, граната, микростеклосферы различной зернистости от 40 до 300 мкм. Производительность процесса обработки зависит от размеров и твердости абразивных частиц, давления воздуха, угла атаки, длины струи. Благодаря системе непрерывного шламоотделения, состав суспензии остается постоянным и качество обработанной поверхности не меняется со временем. Система контроля суспензии обеспечивает постоянство заданному значению, а, следовательно, и стабильность процесса, повторяемость результатов обработки.

В России технология ГАО делает только первые шаги, но благодаря своим высоким потребительским свойствам востребована практически во всех отраслях промышленности (рис. 1–3).
• В машиностроении, в металлургии ГАО применяется для очистки от окалины сортопроката, проката, труб, проволоки, готовых конструкций и полуфабрикатов, деталей после термообработки, подготовки поверхности к нанесению покрытий.
• В авиационной промышленности обрабатываются детали газотурбинных двигателей.
• В приборостроительной отрасли обрабатываются точное литье, разъемы, платы, тубусы, корпуса приборов, радиаторы.
• В нефтегазовой промышленности гидроабразивная обработка применяется для очистки от окалины наружной и внутренней поверхности труб, винтовых забойных двигателей, масляного канала в длинных валах ротора нефтяного двигателя, рабочих колес и направляющих аппаратов нефтеперекачивающих насосов, газоперекачивающих турбин и сопутствующих изделий, турбинных лопаток, корпусов буровых насосов, жаровых труб, редукторов, и подготовки поверхности под окраску.
• В атомной промышленности производится очистка от окалины внутренней поверхности задвижек, корпусов центрифуг для обогащения урана, деталей теплообменников, энергетического оборудования, очистка под дефектоскопию, подготовка поверхности под окраску.
• На транспорте очищаются детали ДВС, трансмиссии, в РЖД колесные пары и элементы вагонных тележек.
• На ГРЭС, ТЭЦ производится очистка энергетического оборудования, паровых турбин, антикоррозионные работы с максимальным гарантийным сроком действия, благодаря наивысшей степени качества  подготовки поверхности гидроабразивным методом.

Рис. 1. Гидроабразивная очистка вертолетных лопаток ГТД.

Рис. 2. Гидроабразивная очистка шестерни.
 

Рис. 3. Гидроабразивная очистка нефтяных насосов ЭЦН.

Современные установки ГАО — это герметичные камеры с ручной обработкой, автоматы, установки с ЧПУ с замкнутым циклом воды и абразива, оснащенные кабиной из полимера, вращающимся столом, системой перемещения струйных аппаратов, системой шламоотделения и вентиляции.

Импортное аналогичное оборудование в настоящее время не всегда удовлетворяет требованиям современного производства. Это и невысокая надежность, и отсутствие вентиляции, неэффективное шламоотделение, неоправданно высокая стоимость комплектующих и абразивов. В свою очередь, оборудование производства ООО «Гидроабразив» по своим техническим характеристикам, надежности, приспособленности к российским условиям, экологическим параметрам зачастую превосходит зарубежные аналоги (рис. 4–6).

Рис. 4. Гидроабразивные установки ООО «Гидроабразив» 4 КС‑100 Т и КС‑100 СГ.
 

Рис. 5. Камера гидроабразивной обработки.

Рис. 6. Гидроабразивная установка ООО «Гидроабразив» КС 150 P.

Оптимальные для любого машиностроительного предприятия гидроабразивные камеры МС‑40, КС‑100, КС‑140, КС‑150, КС‑1401 зарекомендовали себя в эксплуатации с самой лучшей стороны. Опрятные, надежные, экологически чистые, экономически выгодные полностью оправдывают надежды потребителей. Они работают на многих крупнейших машиностроительных предприятиях: ОАО «Корпорация ВСМПО-Ависма», ОАО «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение», ОАО Пермский моторный завод, «РосАтом», СКБ «Турбина», ООО «Энергомаш — Атоммаш», ОАО «Челябинский металлургический комбинат (Мечел)», НПО «Сатурн», ОАО «Кузнецов», Концерн «Калашников» и многие другие из ближнего и дальнего зарубежья (Белоруссии, Казахстана, Прибалтики, Канады, Кубы).
 

Евгений Геннадьевич Бронщиков
ООО «ГИДРОАБРАЗИВ»
620142, г. Екатеринбург, ул. Щорса 7, офис 306
тел. (343) 319‑47‑51, факс (343) 269‑57‑12
www.gidroabraziv.com, е‑mail: gidroabraziv@mail.ru