Конспект лекций "Технология обработки конструкционных материалов"
 Скачать 1.32 Mb.
|
 Рис.21.5 Схема электрохимического полирования: 1 - ванна; 2 - обрабатываемая заготовка; 3 - пластина-электрод; 4 - электролит; 5 - микровыступ; 6 - продукты анодного растворения При подаче напряжения начинается процесс растворения металла заготовки (в основном на выступах микронеровностей). В результате избирательного растворения, микронеровности сглаживаются, и обрабатываемая поверхность приобретает металлический блеск. Улучшаются электрофизические характеристики деталей: уменьшается глубина микротрещин, поверхностный слой не деформируется, исключаются упрочнения и термические изменения структуры, повышается коррозионная стойкость. Этим методом получают поверхности под гальванические покрытия, доводят рабочие поверхности режущего инструмента, изготовляют тонкие ленты и фольгу, очищают и декоративно отделывают детали. Электрохимическая размерная обработка Электрохимическая размерная обработка выполняется в струе электролита, прокачиваемого под давлением через межэлектродный промежуток. Электролит растворяет образующиеся на поверхности заготовки - анода соли и удаляет их из зоны обработки. Высокая производительность процесса заключается в том, что одновременно обрабатывается вся поверхность заготовки. Участки, не требующие обработки, изолируют. Инструменту придают форму, обратную форме обрабатываемой поверхности. Формообразование происходит по методу копирования (рис.21.6).  Рис.21.6 Схема электрохимической размерной обработки: 1 - инструмент - катод; 2 - заготовка – анод Точность обработки повышается при уменьшении рабочего зазора. Для его контроля используют высокочувствительные элементы, которые встраивают в следящую систему. Этот способ рекомендуют для обработки заготовок из высокопрочных сталей, карбидных и труднообрабатываемых материалов. Также можно обрабатывать тонкостенные детали с высокой точностью и качеством обработанной поверхности (отсутствует давление инструмента на заготовку). Комбинированные методы обработки Электроабразивная и электроалмазная обработка. При таких видах обработки инструментом служит шлифовальный круг из абразивного материала на электропроводящей связке (бакелитовая связка с графитовым наполнителем). Между анодом - заготовкой и катодом - шлифовальным кругом имеется зазор, куда подается электролит. Продукты анодного растворения удаляются абразивными зернами; шлифовальный круг имеет вращательное движение, а заготовка - движение подачи, которые соответствуют процессу механического шлифования (рис.21.7).  Рис.21.7 схема электроабразивного шлифования: 1 - заготовка; 2 - абразивные зерна; 3 - связка шлифовального круга. Введение в зону резания ультразвуковых колебаний повышает производительность в 2…2,5 раза при улучшении качества поверхности. Эти методы применяются для отделочной обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов, а также нежестких заготовок, так как силы резания незначительны. Анодно-механическая обработка Анодно-механическая обработка основана на сочетании электротермических и электромеханических процессов и занимает промежуточное место между электроэрозионным и электрохимическим методами. Заготовку подключают к аноду, а инструмент - к катоду. В качестве инструмента используют металлические диски, цилиндры, ленты, проволоку. Обработку ведут в среде электролита (водный раствор жидкого натриевого стекла). Рабочие движения, как при механической обработке резанием. Электролит в зону обработки подают через сопло (рис.21.8).  Рис.21.8 Схема анодно-механической обработки плоской поверхности. При пропускании через раствор электролита постоянного электрического тока происходит процесс анодного растворения, как при электрохимической обработке. При соприкосновении инструмента с микронеровностями заготовки происходит электроэрозия, присущая электроискровой обработке. Металл заготовки в месте контакта с инструментом разогревается и разжижается. Продукты электроэрозии и анодного растворения удаляются при относительных движениях инструмента и заготовки. Этим способом обрабатывают заготовки из высокопрочных и труднообрабатываемых сплавов, вязких материалов. Этим способом разрезают заготовки на части, прорезают пазы и щели, обрабатывают поверхности тел вращения, шлифуют плоские поверхности и поверхности, имеющие форму тел вращения, полируют поверхности, затачивают режущий инструмент. Лучевые методы обработки Электроннолучевая обработка - основана на превращении кинетической энергии направленного пучка электронов в тепловую энергию. Высокая плотность энергии сфокусированного электронного луча позволяет обрабатывать заготовку за счет нагрева, расплавления и испарения материала с локального участка. Схема электроннолучевой обработки представлена на рис.21.9 Электронный луч образуется за счет эмиссии электронов с нагретого в вакууме катода. Он с помощью электростатических и электромагнитных линз фокусируется на заготовке. При размерной обработке установка работает в импульсном режиме, что обеспечивает локальный нагрев заготовки. Электроннолучевой метод эффективен при обработке отверстий диаметром 1…0,010 мм, при прорезании пазов, резке заготовок, изготовлении тонких пленок и сеток из фольги, изготовлении заготовок из труднообрабатываемых металлов и сплавов, керамики, кварца, полупроводникового материала.  Рис.21.9 Схема установки для электроннолучевой сварки: 1 - катод электронной пушки; 2 - электрод; 3 - анод; 4 и 5 - отклоняющая магнитная система; 6 - заготовка Лазерная обработка - основана на тепловом воздействии светового луча высокой энергии на поверхность заготовки. Источником светового излучения служит лазер - оптический квантовый генератор. Энергия светового луча не велика 20…100 Дж, но она выделяется в миллионные доли секунды и сосредотачивается в луче диаметром 0,01 мм. Поэтому температура в зоне контакта 6000…8000 0С. Слой металла мгновенно расплавляется и испаряется. С помощью этого метода осуществляется прошивание отверстий, разрезание заготовки, прорезание пазов в заготовках из любых материалов (фольга из тантала, вольфрама, молибдена). Также с помощью этого метода можно осуществить контурную обработку по сложному периметру. Плазменная обработка Сущность обработки заключается в том, что плазму направляют на обрабатываемую поверхность. Плазменная струя представляет собой направленный поток частично или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10000…20000 0С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги. В качестве плазмообразующих газов используют азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси. С помощью этого метода прошиваются отверстия, вырезаются заготовки из листового материала, производится точение в заготовках из любых материалов. При прошивании отверстий и разрезке головку устанавливают перпендикулярно к поверхности заготовки, при строгании и точении - углом 40…60 0. Плазменное напыление. Этот вид обработки осуществляется с целью получения заданных размеров. В камеру плазматрона подается порошкообразный конструкционный материал и инертный газ под давлением. Под действием дугового разряда конструкционный материал плавится и переходит в состояние плазмы; струя плазмы сжимается в плазматроне газом. Выходя из сопла, струя направляется на обрабатываемую заготовку. |