Абразивные материалы для пескоструйной обработки

Также пескоструйное оборудование может быть как открытого, так и закрытого типа. Но самым важным для пескоструйной обработки является производительность используемого аппарата.

Вид и площади обрабатываемых поверхностей очень разные. Это может быть и огромный танкер водоизмещением 90000 тонн, и маленький зубной протез. Поэтому при определении типа необходимого пескоструйного аппарата следует учитывать следующие моменты:

- вид очищаемой поверхности, включая точные данные о материале (краска, лак и т.д.) и грунтовом покрытии;

- размер и форма очищаемой поверхности, почему она должна очищаться, и следует ли производить очистку в пескоструйной кабине вакуумной машины или на открытом воздухе;

- состояние поверхности перед очисткой;

- состояние поверхности, которое требуется после очистки;

- следует ли с помощью пескоструйной обработки разрушить фунтовое покрытие очищаемой поверхности или только отполировать поверхность;

- вид окрасочного средства, которым планируется покрыть поверхность после пескоструйной очистки; какая шероховатость поверхности должна быть получена для достижения правильного сцепления с этим окрасочным средством.

Пескоструйные аппараты имеют и недостатки. Среди основных можно выделить:

- слишком большой расход абразивных средств.

- это достаточно пыльная работа, поэтому проводить её можно только в защитном костюме, крагах и специальном шлеме.

Кроме этого, в помещении должен быть установлен кондиционер, в задачи которого входит регулировка температуры воздуха.

И, тем не менее, на сегодняшний день данная технология считается передовой и полностью оправдывает себя.

Список литературы

1. Бластинг: Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке / Козлов Д.Ю. Екатеринбург: ООО «ИД «Оригами», 2007. С. 216. 1000 экз. ISBN 978-5-9901098-1-0.

2. Козлов Д.Ю. Практика безопасности при струйной очистке. ООО «ИД «Оригами», 2012. С. 240. 1000 экз.

3. ГОСТ 3674-80. МАТЕРИАЛЫ ШЛИФОВАЛЬНЫЕ. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля. Введ. 01.01.1982. Москва: ИПК Издательство стандартов, 2004. 19 с.

4. Широкун К. Для чего нужен пескоструйный аппарат, советы по выбору и самостоятельной сборке. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://auto.today/bok/4769-dlya-chego-nuzhen-peskostruynyy-apparat-sovety-po-vyboru-i-samostoyatelnoy-sborke.html/ (дата обращения: 28.05.2017).

АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ

Минязев Д.В.

Минязев Денис Валерьевич — магистрант, кафедра вычислительной математики и кибернетики, Уфимский государственный авиационный технический университет, г. Уфа

Аннотация: большинство технологических процессов, так или иначе, связаны с воздействиями на материал, деталь или изделие на различных стадиях технологического процесса их производства. Пескоструйная очистка и резка материалов обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами, что объясняет рост популярности таких работ в последнее время. В статье анализируются абразивные материалы для пескоструйных машин.

Ключевые слова: абразивный материал, твердость, фракция, кварцевый песок, купершлак, корунд.

Абразивный материал для пескоструйных работ выбирается исходя из множества таких факторов как: материал поверхности, её состояние, площадь и форма. Выбор производится по таким характеристикам как фракция, форма зерна, твердость и химический состав абразивного порошка:

Твердость - способность абразива не разрушаться при вдавливании в него другого более твердого материала на специальной установке. Обычно твердость определяется по «шкале Мооса или Роквелла» и характеризуется 10 классами. К первому классу относятся мягкие материалы,

сопоставляемые по твердости тальку, ко второму - гипсу, 3 классу - кальциту, 4 классу -флюориту, 5 классу - апатиту, 6 классу - полевому шпату, 7 классу - кварцу, 8 классу - топазу, 9 классу - корунду, 10 классу - алмазу.

Абразивная способность порошка определяется количеством обрабатываемого материала, ошлифованного за нормативное время.

Механическая стойкость (ударная вязкость) - это свойство абразивного порошка выдерживать при использовании не разрушая механические нагрузки. Она определяется прочностью при сжатии, которая устанавливается экспериментальным путем раздавливания абразивного зерна с фиксацией силы нагрузки в момент его разрушения.

Для производительной очистки поверхности требуется хорошая ударная нагрузка, которая характеризуется двумя величинами: массой и скоростью абразивной частицы (импульс силы). Чем больше масса частицы (удельная плотность) при одинаковых размерах, тем мощнее удар. Так, для абразивов, получаемых из шлаков, удельная плотность составляет 3— 3,6 т/м3, тогда как для песка не превышает значения 1,6 т/м3.

Химическая стойкость - это способность абразивного порошка не изменять своих основных свойств при взаимодействии с водой, а также с растворами щелочей, кислот и органических растворителей.

Размер зерна (фракция) - размер зерна абразивного материала. Классификацию абразивных материалов по фракциям проводят путем рассеивания на специальных ситах; номер сита характеризует размер зерна. В паспорте на абразивный материал указываются следующие позиции: предельная фракция, крупная фракция, основная фракция, комплексная фракция, мелкая фракция и их процентное соотношение.

Фракционный состав порошка находится обычно в интервале 0,125-4,0 мм и его подбор имеет особое значение при выборе абразива. Выбор фракции зависит от материала обрабатываемой поверхности, диаметра сопла и применяемого давления в используемом аппарате при пескоструйной обработке. В инструкции к установке при пескоструйной обработке вы всегда найдете рекомендации по использованию необходимых фракций абразива.

Чем крупнее частички, тем выше сила их столкновения с очищаемой поверхностью и наоборот. Равномерный размер зерна материала очень важен для получения равномерной шероховатости по всей поверхности.

Круглые или почти круглые компактные зерна материала очищают посредством энергии столкновения с поверхностью и дают эффект однородности очистки.

Удлиненные рассыпчатые частички с острыми краями очищают поверхность посредством трения и резания поверхности. Они имеют зачищающее действие и приводят к возникновению глубокой шероховатости поверхности с прочно сидящей в ней (в поверхности) сцепляющей основой для нанесения последующего покрытия.

Частички материала в виде компактных, ребристых зерен, а также зерен с почти скругленными кромками. Они оказывают на поверхность комбинированное зачищающе-полирующее действие.

Таблица 1. Характеристики и назначения абразивного порошка

Фракция абразива (мм) Профиль поверхности (мкм) Назначение абразива

0,1-0,8 0,1-0,6 20-40 Свипинг (легкий бластинг, выполняют с целью придания шероховатости неповрежденному покрытию.

0,2-1,6 30-50 Для общей струйной очистки

0,2-2,2 0,5-2,2 30-80

0,5-1,5 50-80

0,5-2,5 0,8-2,5 80-100 Для общей струйной очистки, довольно грубый профиль

0,5-3,0 85-120 Для сильной профильной очистки

0,1-3,0 85-120

0,8-3,0 130-170 Для сильной профильной очистки при удалении ржавчины и старых толстослойных покрытий

Абразивные материалы для мескоструйной обработки также можно классифицировать по их происхождению:

Натуральные материалы - природного происхождения. Они промываются, высушиваются и частично дробятся (или измельчаются). Раньше они использовались в большом масштабе и состоят в

основном из морского песка и песка дюн. Циркониевый песок и наждак являются натуральными материалами, но область их применения ограничена.

Материалы растительного происхождения являются побочными сельхозпродуктами. Они включают в себя скорлупу грецкого ореха, размолотые фруктовые косточки, размолотую шелуху, размолотую рисовую мякину и т.д. Они мягкие и оказывают легкое неразрушающее действие при обработке мягких поверхностей. Они широко применяются в самолетостроении для чистки двигателей.

Изготовленные промышленным способом материалы подразделяются на три группы:

- Побочные продукты металлургических заводов эти материалы, изготовленные из шлаков металлургического производства, имеют быстрозачищающее действие, среднюю долговечность и предлагаются в большом количестве. Они причисляются к минеральным материалам, т.к. производятся из латунных, медных или свинцовых шлаков и т.д.

- Неметаллические материалы эти материалы изготавливаются промышленным способом из карборунда, окиси алюминия, а также из стекла. Они имеют сильное зачищающее действие, прочную и равномерную зернистость. Зерна, поставляемого материала, могут иметь любые размеры.

- Металлические материалы эти материалы изготавливаются из белого чугуна, ковкого чугуна, алюминия, латуни или бронзы и поставляются в качестве дроби или гранулята различного зернистости. Они очень долговечны в работе. К этой категории относится также сечка проволоки.

С последнее время на больших предприятиях, занимающихся пескоструйными работами, применяется материал с более мелкими размерами зерен. В то время как обычно использовались зерна размером от 3000 до 750 микрон, сегодня размеры применяемых абразивов снизились до 600-300 микрон. Особенно это относится к таким случаям, когда для последующего покрытия должны будут использоваться дорогие покрытия.

Материалы с более мелким размером зерна позволяют вести обработку более интенсивно и дают более тонкую шероховатость. При этом повышается мощность пескоструйных работ.

Рассмотрим наиболее часто применяющиеся абразивные материалы:

Кварцевый песок - абразив, применяемый десятилетиями в методике бластинга пескоструем, но с приходом новых технологий постепенно вытесняемый. Большой выбор фракций кварцевого песка для пескоструйной обработки позволяет подобрать его для разного вида пескоструйных установок и разнообразных поверхностей [3].

В настоящее время распространенность песка при очистке обусловлена его низкой стоимостью. Его использование приводит к высокому уровню запыленности, в нем высокое содержание таких загрязнителей, как хлорид. Песок плохо профилирует поверхность, в отличие от других абразивов (не более 40 мкн). Качество очистки при этом в лучшем случае достигается Sa2. И что более важно, его использование запрещено в большинстве промышленно развитых стран ввиду того, что он приводит к силикозу — болезни легких, вызываемой вдыханием кварцевой пыли, которая в большом количестве присутствует в песке. При этом основное воздействие оказывается на людей, находящихся вблизи от зоны производства работ.

Купершлак и никельшлак - абразивный порошок, получаемый по специальной технологии из гранулированных шлаков в металлургии при производстве никеля и меди. Фракционный состав купершлака-порошка обычно находится в пределах от 0,1 мм до 5,0 мм. Он может изготавливаться в указанных интервалах и производиться по индивидуальным требованиям заказчика или техническим возможностям конкретного производства. Абразив купершлак и никельшлак применяют почти во всех современных технологиях очистки любой металлической поверхности перед покраской. Купершлак в 3-4 раза производительней окатанного кварцевого песка и более доступен по стоимости. Благодаря своей твердости образует мало пыли и, соответственно, не оставляет её следов на очищаемой поверхности. Купершлак не содержит в своем химическом составе вредных веществ, он не токсичен, а также не оказывает загрязнения окружающей среды.

Металлическая, чугунная и стальная дробь - в зависимости от метода изготовления может быть литая, колотая, рубленая, что существенно влияет на её характеристики. Применение дроби происходит в специальной дробемётной машине и является очень распространенным методом. Достоинствами метода являются: безопасность, экологичность и, конечно, технологичность и высокая производительность операций. При работе в дробеструйной камере возможно многократно использование металлических гранул. Основным и главным недостатком является стоимость дроби, которая во много раз превосходит все остальные абразивные материалы, однако компенсируется низким расходом дробей для получения аналогичной чистоты обработки.

Корунд (оксид алюминия) - это абразивный материал широкого спектра применения. Он служит для пескоструйной обработки различного стекла и зеркал, камня и металла. Оксид алюминия прочнее по шкале твердости других применяемых и распространенных абразивов. Им можно счищать даже

самые твердые сплавы металлов и породы камня. Он легче других абразивных порошков, поэтому в единице веса чистящих частиц больше примерно в два раза. Оксид алюминия имеет широкую сферу использования - от чистки поверхности головок двигателя внутреннего сгорания, клапанов, поршней и лопаток турбин до нанесения надписей на памятниках. Широкое применение корунд нашел при декоративном матировании металлических поверхностей. Преимуществами при применении являются отличное качество обработки поверхности, высокая эффективность. Корунд содержит малое количество свободного кремния (менее 1,5%) и потому более безопасен для операторов пескоструйных машин.

Материалы природного и растительного происхождения - размолотые вишневые косточки, скорлупа грецкого ореха, морской и циркониевый песок, которые также могут использоваться для абразивной струйной обработки. Благодаря тому, что преимущественно это отходы пищевых производств, они обладают маленькой себестоимостью, но из-за своих специфических свойств имеют ограниченную сферу применения.

Гранатовый песок - естественный природный минерал, применяемый в работе водоабразивных станков в качестве режущего инструмента. Резка водой в сочетании с гранатовым абразивом является наиболее эффективным, экологически безопасным способом.

Приведем сравнение технических и эксплуатационных характеристик использования песка и никельшлака при проведении пескоструйной очистки.

Таблица 2. Сравнительные характеристики песка и никельшлака

Наименование показателя Песок Никельшлак УралГрит

Количество использованного абразива, кг 50 50

Фракция, мм 0,1-2,0 0,25-3,00

Твердость по шкале Мооса 6,4 6,7

Удельный вес, т/м3 1,6 3,5

Степень очистки Sa 2 Sa 3

Площадь очищенной поверхости, кв.м 0,48 1,45

Потраченное время, мин 1,7 5,7

Давление воздуха, бар

Уровень пыли Очень высокий Умеренный

Профиль поверхности, микрон 38 75

Производительность, кв.м в час 17,03 24,6

Потребление (кг/час) 1 750 520

Цена за тонну абразива, $ 25 50

Цена утилизации, $ 20 20

Трудозатраты и амортизация оборудования, $ в час 10 10

В таблице 1.3, на основе реальных данных, приведено сравнение стоимости работ при использовании никельшлака «Уралгрит» и песка на метр очищаемой поверхности (обрабатываемая поверхность: новая сталь с тонким слоем коррозии).

Таблица 3. Сравнение стоимости работ при использовании никельшлака «Уралгрит» и пескоструйного песка

Стоимость абразива = Потребление х (цена за тонну + утилизация) + трудозатраты и амортизация Производительность Стоимость

Никельшлак 0,52 х (50 + 20) + 10 24,6 1,89 $/м2

Песок 1,72 х (50 + 20) + 10 17 5,22 $/м2

Исходя из сравнительного анализа видно: несмотря на то, что никельшлак «Уралгрит» в 2 раза дороже песка ($50/т против $25/т), он, в пересчете стоимости работ на квадратный метр, обеспечивает экономию в размере 64%.

Любой отработанный абразивный материал может многократно повторно применяться для пескоструйной обработки после отделения от включений, попавших в него загрязнений. При

применении пескоструйной обработки поверхность из различных сплавов металла приобретает небольшую шероховатость, способствующую лучшему сцеплению с защитными покрытиями.

Все абразивы на основе промышленных шлаков, таких как медные и никелевые, не приводят к высокому уровню запыленности. Острые угловатые частицы шлака хорошо профилируют поверхность (свыше 120 мкн). Благодаря наличию крупных фракций абразив эффективен при очистке стойких загрязнений. Отходы утилизируются как строительные, могут также использоваться в качестве наполнителей в бетонных конструкциях или в дорожном строительстве как железосодержащий наполнитель.

Список литературы

1. Бластинг: Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке / Козлов Д.Ю. Екатеринбург: ООО «ИД «Оригами», 2007. С. 216. 1000 экз. ISBN 978-5-9901098-1-0.

2. Козлов Д.Ю. Практика безопасности при струйной очистке. ООО «ИД «Оригами», 2012. С. 240. 1000 экз.

3. Колганов А.Н. Кварцевый песок, кварцевая крошка - природное богатство для современной жизни. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.teh-stroy.ru/kvarz.php/ (дата обращения: 28.05.2017).

АЛГОРИТМ ОБНАРУЖЕНИЯ И ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ УЧАСТКОВ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ФОНОМ Муравьева М.В.

Муравьева Маргарита Владимировна — магистрант, факультет автоматики и информационных технологий в управлении, Рязанский государственный радиотехнический университет, г. Рязань

Аннотация: рассматривается алгоритм обнаружения и выделения объектов для подвижного фона. Проведено исследование работы алгоритма при различных условиях.

Ключевые слова: выделение объектов, корреляционные алгоритмы, слежение за объектом.

Введение

Цифровая обработка изображений является одной из наиболее актуальных и быстро развивающихся областей науки и техники. Это связано с тем, что существует множество задач, которые требуют анализа визуальной информации. Одной из важных задач является обнаружение и выделение изменяющихся участков в последовательности изображений.

Для получения информации о положении объекта в поле зрения оптической следящей системы используют разнообразные устройства: от наиболее простых, содержащих несколько расположенных рядом фотоприемников, до достаточно сложных устройств со сканированием изображения и модуляционной обработки применяемого сигнала. При этом в подавляющем большинстве практических приложений приходится решать задачу определения координат объекта на изображении.

Для устойчивого слежения за объектом решающее значение имеет выбор алгоритма определения координат объекта. Выбор конкретного алгоритма ограничен необходимостью учета следующих основных особенностей указанной задачи:

1) наличие на естественных изображениях сложного, неоднородного фона сильно затрудняет обнаружение и оценку параметров объекта, особенно при слабых контрастах и малых отношениях сигнал-шум;

2) малый объем или полное отсутствие априорных сведений об объекте (из-за огромного разнообразия всевозможных объектов) сильно затрудняет разработку алгоритма отделения потенциального объекта от фона.

Так как из априорных сведений имеются только минимальные и максимальные размеры объекта, то такой алгоритм можно построить с помощью корреляционно-экстремального алгоритма определения координат объекта, основанного на использовании разностной критериальной функции.

Этот алгоритм получил распространение по той причине, что позволяет с наименьшими вычислительными затратами наиболее просто оценивать координаты объекта.