Оценка времени насыщения жидкостью абразива с полимерным компаунд-протектором для гидроабразивного резания под водой при нарушении однородности покрытия

Гидроабразивное резание предназначено для выполнения подводно-технических работ под водой в рамках решения специальных задач. Однако износ струеформирующего сопла снижает эффективность резания и требует замены в тяжелых условиях. В целях увеличения срока службы деталей установки для гидроабразивного резания предложено использовать абразивные зерна, покрытые полимерной защитной пленкой (компаунд-протектором). Однако у такой защитной пленки имеется недостаток — находясь в водной среде длительное время, она набухает из-за диффундирующей в нее воды. Набухание происходит вследствие диффузии молекул воды в покрытие и заполнения ими имеющихся в нем микротрещин. Предложена математическая модель, позволяющая рассчитывать суммарный относительный объем микротрещин в покрытии и время его заполнения диффундирующими молекулами воды. Приведен пример расчета этих характеристик с помощью предложенной модели.
EDN: DSTXJY, https://elibrary/dstxjy

Литература

[1] Илюхина А.А., Колпаков В.И., Вельтищев В.В. Обоснование конструктивных параметров составного струеформирующего сопла для мобильных установок подводной гидроабразивной резки. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 4, с. 30–39, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2021-4-30-39

[2] Shang G., Liu S., Jia J. et al. Experiment on underwater rock breaking by abrasive slurry jet and pick. Journal of Central South University (Science and Technology), 2021, vol. 52, no. 9, pp. 3064–3075, doi: https://doi.org/10.11817/j.issn.1672-7207.2021.09.008

[3] Mugla D.R., Galinovskiy A.L., Kobernik N.V. Selection of rational technological modes and parameters of underwater waterjet cutting. In: Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. Springer, 2019, pp. 267–276, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-95630-5_29

[4] Кожус О.Г., Барсуков Г.В., Прасолов Е.А. и др. Создание абразива с полимерной оболочкой, обеспечивающего повышение эффективности гидроабразивного резания. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2021, № 6, с. 38–44, doi: https://doi.org/10.33979/2073-7408-2021-350-6-38-44

[5] Zhang R., Hoffmann T., Tsotsas E. Novel technique for coating of fine particles using fluidized bed and aerosol atomizer. Processes, 2020, vol. 8, no. 12, art. 1525, doi: https://doi.org/10.3390/pr8121525

[6] Барсуков Г.В., Галиновский А.Л., Кожус О.Г. и др. Теоретические исследования адгезии полимерного компаунд-протектора на поверхности абразивного зерна для гидроабразивного резания в водной среде. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2025, № 11, с. 49–58. EDN: RZNIFT

[7] ГОСТ 20282–86. Полистирол общего назначения. Технические условия. Москва, Изд-во стандартов, 1986. 35 с.

[8] Wang C., Liu D., Ma J. et al. Characterization of coating shells in a Wurster fluidized bed under different drying conditions and solution viscosities. Powder Technol., 2022, vol. 411, art. 117914, doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117914

[9] Каплан И.Г. Межмолекулярные взаимодействия. Москва, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2023. 397 с.

[10] Volegov P.S., Gribov D.S., Trusov P.V. Damage and fracture: classical continuum theories. Phys. Mesomech., 2017, vol. 20, no. 2, pp. 157–173, doi: https://doi.org/10.1134/S1029959917020060

[11] Raiser Yu.P., Gribov D.S., Trusov P.V. Physical principles of the theory of brittle fracture cracks. Sov. Phys. Usp., 1970, vol. 13, no. 1, pp. 129–139, doi: https://doi.org/10.1070/PU1970v013n01ABEH004201

[12] Баренблатт Г.И. Математическая теория равновесных трещин, образующихся при хрупком разрушении. Прикладная механика и техническая физика, 1961, т. 2, № 4, с. 3–56.

[13] Шоркин В.С., Вильчевская Е.Н., Ромашин С.Н. и др. Метод определения повреждений в упругом материале. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2022, № 6, с. 3–13.

[14] Шоркин В.С., Фроленкова Л.Ю., Ромашин С.Н. и др. Оценка поврежденности напряженного упругого материала. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2025, № 3, с. 12–21.

[15] Барсуков Г.В., Шоркин В.С., Власов В.В. и др. Исследование начальной поврежденности абразива из медного шлака для повышения производительности гидроабразивного резания. Транспортное машиностроение, 2025, № 12, с. 39–47, doi: https://doi.org/10.30987/2782-5957-2025-12-39-47

[16] Захаров С.Д., Мосягина И.В. Кластерная структура воды: обзор. Препринт ФИАН, 2011. 24 c.