Способ обработки материалов жидкостью

 

Использование: в машиностроении, микроэлектронной, оптической и других отрослях промышленности при финишной обработке поверхности, а также очистке поверхности от окислов и загрязнений. Сущность изобретения: рабочую жидкость подают по касательной к обрабатываемой поверхности. Подачу осуществляют со скоростью, обеспечивающей взаимодействие жидкости с обрабатываемой поверхностью в течение промежутка времени, меньшего времени релаксации жидкости. В момент контакта жидкости с поверхностью обрабатываемого материала жидкость подвергают принудительному сжатию. 2 ил.

Изобретение относится к финишной технологии обработки материалов и может быть использовано в машиностроении, микроэлектронной, оптической и других отраслях промышленности, где требуется финишная обработка поверхности, а также очистка поверхности от окислов и загрязнений.

Известен способ обработки материалов сверхзвуковой струей жидкости, заключающийся в том, что жидкость непрерывно истекает под большим давлением из отверстия малого диаметра и, попадая на обрабатываемый материал, вызывает снятие стружки и отрыв частиц [1] Этот способ не позволяет производить финишную обработку поверхности материалов, так как невозможно обеспечить подачу жидкости по касательной к обрабатываемой поверхности.

Известен также способ обработки материалов жидкостью, заключающийся в том, что жидкость подают по касательной к обрабатываемой поверхности со скоростью, обеспечивающей время ее взаимодействия с поверхностью меньше времени ее релаксации [2] Недостатком данного способа является низкая производительность.

Задачей изобретения является повышение производительности обработки поверхности материалов жидкостью.

Для этого в способе обработки материалов жидкостью, заключающемся в подаче жидкости по касательной к обрабатываемой поверхности со скоростью, обеспечивающей время ее взаимодействия с поверхностью меньше времени ее релаксации, жидкость подвергают принудительному сжатию во время ее контакта с поверхностью обрабатываемого материала. За счет принудительного сжатия в жидкости создается дополнительное давление до 1000 МПа и более, чем увеличивает эффект воздействия на обрабатываемую поверхность в виде срезания или пластической деформации неровностей, встречающихся на ее пути. В известном способе создания давления в жидкости и увеличение таким образом ее упругих свойств осуществляется только за счет сжатия жидкости при ее контакте с обрабатываемой поверхностью.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит кулачок 1, неподвижно закрепленный на оси 2, выполненной с подводящим каналом 3, в котором находится жидкость под давлением Р от внешнего источника. Ось 2 закреплена в неподвижной опоре 4. На оси 2 также расположены транспортное звено 5 с сальником 6 и вал 7, соединенный с транспортным звеном. Вал 7 установлен в подшипнике 8 и выполнен с глухим отверстием 9, в котором по скользящей посадке размещена ось 2. В имеющихся в транспортном звене 5 радиальных отверстиях 10 установлены поршни 11, прижимаемые пружинами 12 к кулачку 1. Пружины 12 опираются на втулки 13, установленные в радиальных отверстиях транспортного звена и имеющие осевые отверстия 14. В упомянутых отверстиях перемещаются поршни 11. Кроме того, в каждой втулке выполнено боковое отверстие 15, совпадающее с подводящим каналом 16 транспортного звена 5.

Кулачок 1 соориентирован таким образом, чтобы в момент прохождения осевого отверстия 14 над поверхностью обрабатываемого материала 17 поршень 11 перешел из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение.

Способ на данном устройстве осуществляют следующим образом.

В подводящий канал 3 подают жидкость под давлением Р. Величину этого давления выбирают из условия, чтобы за время, в течение которого поршень 11 находится в крайнем верхнем положении, скорость течения жидкости была достаточной для формирования объема жидкости, превышающего объем осевого отверстия 14. Величина объема жидкости зависит от величины зазора между транспортным звеном 5 и обрабатываемым материалом 17. При вращении транспортного звена 5 относительно оси 2 и кулачка 1, когда поршень 11 находится в крайнем нижнем положении и перекрывает боковое отверстие 15, жидкость в осевое отверстие 14 не поступает.

При подходе осевого отверстия 14 к поверхности обрабатываемого материала 17 поршень 11 в соответствии с профилем кулачка 1 переходит из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение и открывает боковое отверстие 15, в которое начинает впрыскиваться жидкость, заполняющая осевое отверстие 14 с образованием выпуклого мениска. В момент начала контакта поверхности мениска с поверхностью обрабатываемого материала 17 поршень 11 в соответствии с профилем кулачка 1 начинает переходить из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение, которого достигает в тот момент, когда ось осевого отверстия 14 оказывается перпендикулярной поверхности обрабатываемого материала 17. Скорость вращения транспортного звена 5 (число оборотов) выбирается такой, чтобы время контакта жидкости с обрабатываемым материалом было меньше времени релаксации вязкого течения жидкости, которая в этом случае ведет себя как упругое тело. При этом принудительное сжатие жидкости вызывает увеличение упругих свойств жидкости (создается дополнительное давление), а выступающие неровности обрабатываемого материала 17 испытывают гидравлический удар, приводящий к их съему или пластическому деформированию, значительно превосходящий тот гидравлический удар, который испытывает обрабатываемая поверхность при отсутствии принудительного сжатия жидкости. Такое действие оказывается на обрабатываемый материал при прохождении относительно него каждого из осевых отверстий 14. Таким образом, выступающие неровности обрабатываемого материала испытывают периодически действующие на него гидравлические удары, что дополнительно приводит к их усталостному разрушению. А так как гидравлические удары, действующие на обрабатываемый материал при принудительном сжатии, значительно более мощные, чем при его отсутствии, то обработка поверхности материала происходит за значительно меньшее число нагружения, что соответствует увеличению производительности обработки поверхности материала.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ЖИДКОСТЬЮ, заключающийся в подаче жидкости по касательной к обрабатываемой поверхности со скоростью, обеспечивающей время ее взаимодействия с поверхностью меньше времени ее релаксации, отличающийся тем, что жидкость подвергают принудительному сжатию во время ее контакта с поверхностью обрабатываемого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2