Визначення коефіцієнта корисної дії дробоструминного очищення металевих поверхонь

Автор(и)

  • Олексій Володимирович Горик Полтавський державний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-2804-5580
  • Олександр Миколайович Брикун Полтавський державний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-5213-9440
  • Олег Євгенович Калашников ТОВ «Полтавська бурова компанія», Україна https://orcid.org/0009-0005-7836-3930
  • Андрій Мирославович Бучинський Національний університет «Полтавська Політехніка імені Юрія Кондратюка», Україна https://orcid.org/0000-0001-7154-6404

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.348608

Ключові слова:

енергетичний баланс, дробоструминне очищення, коефіцієнт корисної дії, швидкість рикошету

Анотація

Об’єктом даного дослідження є процес трансформації кінетичної енергії атакуючого повітряно-абразивного факела в процесі динамічного впливу на металеві поверхні виробів при їх дробоструминному очищенні.

Важливість дослідження зумовлена необхідністю вирішення проблеми підвищення ефективності технологічного процесу підготовки металевих поверхонь виробів шляхом дробоструминного очищення для подальшого нанесення захисних стійких немателевих покриттів.

У роботі на основі енергетичного балансу системи «дробинка-перешкода» розроблено методику визначення коефіцієнта корисної дії процесу дробоструминної підготовки поверхонь, який пов’язали з коефіцієнтом відновлення енергії факела. Встановлено взаємозв’язок коефіцієнтів із потенційною енергією поверхневого шару, накопиченою в процесі пружного деформування. Мірою цієї енергії прийнята глибина лунки, утвореної дробинкою, на поверхні атакованого тіла. При визначенні значення глибини лунки розглядалася деформація елементарного циліндричного елемента, защемленого у поверхневому шарі атакованого тіла, розміри якого сумісні з розмірами лунки пружного деформування.

Класичний коефіцієнт відновлення не є характерним критерієм для розкриття фізичних аспектів складного багатофакторного процесу дробоструміння. Простота застосування у практичних розрахунках, особливо при встановленні продуктивності процесу, спонукають пошук удосконалення методик його визначення, оскільки існуючі моделі ідеального удару у даному випадку виявляються не спроможними. Цей коефіцієнт при середніх швидкостях атаки 100–120 м/с і кутах 40° < a < 70° виявився меншим на 15–20% від класичного.

Отримані результати дослідження можуть бути використані для підвищення продуктивності процесу дробоструминної обробки виробів оборонної, сільськогосподарської, машинобудівної, хімічної, авіаційної та інших галузей промисловості.

Біографії авторів

Олексій Володимирович Горик, Полтавський державний аграрний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра будівництва та професійної освіти

Олександр Миколайович Брикун, Полтавський державний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівництва та професійної освіти

Олег Євгенович Калашников, ТОВ «Полтавська бурова компанія»

Відділ нафтогазової інженерії та технології

Андрій Мирославович Бучинський, Національний університет «Полтавська Політехніка імені Юрія Кондратюка»

Кафедра нафтогазової інженерії та технології

Посилання

  1. Boettcher, R., Kunik, M., Eichmann, S., Russell, A., Mueller, P. (2017). Revisiting energy dissipation due to elastic waves at impact of spheres on large thick plates. International Journal of Impact Engineering, 104, 45–54. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2017.02.012
  2. Goryk, O., Koval’chuk, S., Brykun, O., Aksonov, S. (2022). Assessment of Quality Criteria of Shot Blasting Cleaning of the Inner Surfaces of Chemically Resistant Containers. Advances in Mechanical and Power Engineering, 98–107. https://doi.org/10.1007/978-3-031-18487-1_10
  3. Basdeki, M., Apostolopoulos, C. (2022). The Effect of the Shot Blasting Process on the Dynamic Response of Steel Reinforcement. Metals, 12 (6), 1048. https://doi.org/10.3390/met12061048
  4. Lai, J., Shen, X., Yuan, X., Li, D., Gong, X., Zhao, F. et al. (2024). The Effect of Shot Blasting Abrasive Particles on the Microstructure of Thermal Barrier Coatings Containing Ni-Based Superalloy. Coatings, 14 (10), 1312. https://doi.org/10.3390/coatings14101312
  5. Melentiev, R. (2023). Physical theories of solid particle erosion and abrasive jet wear. Journal of Manufacturing Processes, 106, 422–452. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.10.014
  6. Yang, J., Qu, K., Yang, J. (2021). Fatigue performance of Q355B steel substrate treated by grit blasting with and without subsequent cold spraying with Al and Cu. Surface and Coatings Technology, 405, 126662. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126662
  7. Tawade, P., Shembale, S., Hussain, S., Sabiruddin, K. (2023). Effects of Different Grit Blasting Environments on the Prepared Steel Surface. Journal of Thermal Spray Technology, 32 (5), 1535–1553. https://doi.org/10.1007/s11666-023-01585-3
  8. Melo, K. R. B., de Pádua, T. F., Lopes, G. C. (2021). A coefficient of restitution model for particle–surface collision of particles with a wide range of mechanical characteristics. Advanced Powder Technology, 32 (12), 4723–4733. https://doi.org/10.1016/j.apt.2021.10.023
  9. Liu, X., Chen, W., Shi, H. (2022). Improvement of Contact Force Calculation Model Considering Influence of Yield Strength on Coefficient of Restitution. Energies, 15 (3), 1041. https://doi.org/10.3390/en15031041
  10. Li, T., Li, R., Chi, Z., Zhang, Y., Yang, H. (2024). Experimental Study on Coefficient of Restitution of Small-Sized Spherical Particles during Low-Speed Impact. Condensed Matter, 9 (1), 18. https://doi.org/10.3390/condmat9010018
  11. Chen, X., Wang, L.-W., Yu, Q., Zhang, F., Mo, K., Ming, S.-L. et al. (2022). Experimental and Numerical Analysis on the Impact Wear Behavior of TP316H Steel. Materials, 15 (8), 2881. https://doi.org/10.3390/ma15082881
  12. Meyer, N., Wagemann, E. L., Jackstadt, A., Seifried, R. (2022). Material and particle size sensitivity analysis on coefficient of restitution in low-velocity normal impacts. Computational Particle Mechanics, 9 (6), 1293–1308. https://doi.org/10.1007/s40571-022-00471-z
  13. Tarodiya, R., Levy, A. (2024). Numerical investigation of collision characteristics of non-spherical particles on ductile surfaces under normal impact. Computational Particle Mechanics, 11 (6), 2693–2699. https://doi.org/10.1007/s40571-024-00746-7
  14. Green, I. (2022). The prediction of the coefficient of restitution between impacting spheres and finite thickness plates undergoing elastoplastic deformations and wave propagation. Nonlinear Dynamics, 109 (4), 2443–2458. https://doi.org/10.1007/s11071-022-07522-3
  15. Gorik, A. V., Zinkovskii, A. P., Chernyak, R. E., Brikun, A. N. (2016). Elastoplastic Deformation of the Surface Layer of Machinery Constructions on Shot Blasting. Strength of Materials, 48 (5), 650–657. https://doi.org/10.1007/s11223-016-9808-6
  16. Goryk, O., Koval’chuk, S., Brykun, O., Lapenko, T. (2023). The stability period of attacking shots in the process of shot blasting of metal surfaces. IX international conference on actual problems of engineering mechanics (APEM2022), 2840, 030002. https://doi.org/10.1063/5.0167634
  17. Goryk, O., Koval’chuk, S., Brykun, O., Chernyak, R. (2020). Viscoelastic Resistance of the Surface Layer of Steel Products to Shock Attack of a Spherical Pellet. Key Engineering Materials, 864, 217–227. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.864.217
  18. Fan, Y., Wang, H., Zhou, T., Zou, L., Jiang, Z., Hu, M. (2024). Prediction of Coefficient of Restitution for Impact Elastoplastic Spheres Considering Finite Plate Thickness. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 37 (1). https://doi.org/10.1186/s10033-024-01066-w
  19. Ji, Z.-M., Chen, Z.-J., Niu, Q.-H., Wang, T.-H., Wang, T.-J. et al. (2020). A calculation model of the normal coefficient of restitution based on multi-factor interaction experiments. Landslides, 18 (4), 1531–1553. https://doi.org/10.1007/s10346-020-01556-7
  20. Xie, X., Zhang, L., Zhu, L., Li, Y., Hong, T., Yang, W. et al. (2023). State of the Art and Perspectives on Surface-Strengthening Process and Associated Mechanisms by Shot Peening. Coatings, 13 (5), 859. https://doi.org/10.3390/coatings13050859
Determination of the efficiency of shot blasting of metal surfaces

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-29

Як цитувати

Горик, О. В., Брикун, О. М., Калашников, О. Є., & Бучинський, А. М. (2025). Визначення коефіцієнта корисної дії дробоструминного очищення металевих поверхонь. Technology Audit and Production Reserves, 6(1(86), 20–25. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.348608

Номер

Том 6 № 1(86) (2025): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології машинобудування

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Оleksii Goryk, Oleksandr Brykun, Oleg Kalashnykov, Andrii Buchynskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.