Przygotowanie Powierzchni

Wytwarzanie wysokociśnieniowej strugi wodno­-lodowej

Do wytwarzania wysokociśnieniowej strugi wodno-lodowej stosowano instalację przedstawioną na rys. 1.
Woda przez zawór 1 dopływa do chłodnicy 2, w której jest wstępnie schładzana. Następnie woda o obniżonej temperaturze jest sprężana do wymaganego ciśnienia przez wysokociśnieniową pompę 3. Jej ciśnienie jest stabilizowane systemem kontrolnym 4. Po sprężeniu temperatura strugi wodnej podnosi się, wobec czego konieczne jest ponowne jej ochłodzenie w chłodnicy 5. Po obniżeniu temperatury strugi wodnej, trafia ona do pistoletu wysokociśnieniowego 6 i tryskacza 7. Wysokociśnieniowa struga wody przepływająca przez tryskacz 7 wytwarza podciśnienie w przewodzie 9, zasysając cząstki lodu ze zbiornika 10 znajdującego się w pomieszczeniu o regulowanej temperaturze. Cząstki lodu zassane ze zbiornika 10 do dyszy tryskacza 7 zostają przyspieszone przez wysokociśnieniową strugę wody i ukształtowane w ostateczny strumień wodno-lodowy natryskiwany na obrabianą powierzchnię 8, z której ma zostać usunięty osad w postaci powłoki lakierniczej pistoletu ciśnieniowego 6 i tryskacza 7. Wysokociśnieniowa struga wody przepływająca przez tryskacz 7 wytwarza podciśnienie w przewodzie 9, zasysając cząstki lodu ze zbiornika 10 znajdującego się w pomieszczeniu o regulowanej temperaturze. Cząstki lodu zassane ze zbiornika 10 do dyszy tryskacza 7 zostają przyspieszone przez wysokociśnieniową strugę wody i ukształtowane w ostateczny strumień wodno-lodowy natryskiwany na obrabianą powierzchnię 8, z której ma zostać usunięty osad lub powłoka lakiernicza [1].

W korpusie tryskacza umieszczono koncentryczną dyszę z czterema otworami o średnicy 1,2 mm. Jako materiału ziarnistego używano zestalonego dwutlenku węgla, zwanego suchym lodem o temperaturze sublimacji 194,6 K (-78,5°C). W wyniku dostarczenia mu energii przechodzi on z fazy stałej w stan gazowy z pominięciem fazy ciekłej, tj. sublimacji. Efektem sublimacji cząstek suchego lodu podczas ich rozpędzania w strudze wodnej jest charakterystyczne zadymienie unoszące się na wylocie z kierownicy tryskacza oraz w strefie obróbki. Gęstość cząstek suchego lodu w stanie stałym wynosi 1564 kg/m3. Stosowano walcowe cząstki suchego lodu o średnicy 1,9 mm i długości około 5,5 mm. Wybrano stal nierdzewną chromowo-niklową X5CrNi18-10, stop aluminium z domieszkami magnezu i manganu PA2 oraz polimetakrylan metylu PMMA. Odtłuszczone próbki pokryto dwiema warstwami podkładu ftalowego, na który nałożono dwie warstwy emalii ftalowo-karbamidowej [7].
Eksperymenty wykonano na dwóch stoiskach badawczych, z własnej konstrukcji hydromonitorem i pompą wysokociśnieniową Hammellmann typ HDP 164 o nominalnym ciśnieniu strumienia wody 330 MPa i przepływem wody 28 dm3/min. Drugie stoisko to hydromonitor elektryczny Womy o maksymalnym ciśnieniu wody 75 MPa i przepływie z szybkością 75 dm3/min. Pistolet wysokociśnieniowy wyposażono w kriozraszacz z czterema koncentrycznymi dyszami wodnymi o średnicy dw = 1,2 mm, z rurką dolotową o średnicy Dk = 22 mm i długości Lk = 200 mm. Ten spryskiwacz posiada charakterystyczną dyszę koncentryczną oraz wkładki izolacyjne [3].
Energia kinetyczna ziaren ściernych przyspieszana za pomocą wody jest ponad 15-krotnie wyższa w porównaniu z energią ziaren przyspieszoną przez strumień sprężonego powietrza.
Zwiększenie ciśnienia strumienia wody powoduje spadek temperatury granulek lodu w strefie zderzenia z obrabianym materiałem [3].
Ziarna suchego lodu w instalacji podajnikowej z wymiennikiem wewnętrznym ciepła służą do schładzania wody technologicznej z sieci wodociągowej i chłodzenia powietrza dla transportu ziarna suchego lodu, wytwarzając temperaturę w strefie mieszania z granulatem suchego lodu ~15°C (bez tego urządzenia bywa większa, bo około 43°C) [1].
Optymalny rozkład wielkości cząstek w strumieniu zapewniają różne jego ciśnienia (41% cząsteczek w zakresie > 1 mm, 31% > 2 mm i 28% > 3 mm), o średniej wielkości od 1,87 mm, która jest istotna dla procesu usuwania zanieczyszczeń [3].
W eksperymencie technologię wykorzystano do obróbki takich materiałów, jak płyty metalowe (ze stali, aluminium, miedzi i ołowiu), tworzywa sztuczne, materiały PVC, pleksi, szkło, ceramika, guma, itp. Powyższe materiały były ponadto pasywowane, skorodowane, pokryte farbą, asfaltem, gumą, klejem, smarem itp., natomiast ołów o wysokiej plastycznością był stosowany do badania mechanizmu erozji [3].