korotkih (Коротких М. Т. - Технология конструкционных материалов и материаловедение - учебное пособие.), страница 16

практически любые металлы).2.Размеры, форма поверхностей.Размеры обрабатываемых поверхностей принципиально не ограничены.Технологические задачи, решаемые таким методом обработки, обусловиливыпуск оборудования, позволяющегообрабатыватьзаготовки смаксимальными габаритами менее 1м.

Форма обрабатываемой поверхностиможет быть сколь угодно сложной и зависит от профиляэлектрода инструмента при реализации процессов копирования (рис.9.1а,в) илизадаваться программой перемещения электрода при реализации схемыпрофильной вырезки электродом-проволокой (рис.9.1б).3.Точность и шероховатость поверхностей.

Отсутствие значительныхсиловых нагрузок на заготовку и инструмент в процессе обработки позволяетполучать точность до 4-5 квалитетов. Шероховатость поверхности зависит отразмеров кратеров, образующихся при каждом элементарном разряде.Уменьшая мощность разрядов можно достичь шероховатости до Ra 0,1.Уменьшение мощности разрядов приводит к падению производительностиобработки. Поэтому процесс часто проводят в два этапа: на черновыхрежимах удаляют основную массу припуска, а затем на пониженных режимахдостигают заданной шероховатости поверхности.НЕДОСТАТКОМ процессов электроэрозионной обработки являютсязначительные энергозатраты, на порядок и более превышающие энергозатратыпри обработке резанием.

Поэтому процесс следует применять только в техслучаях, когда обработка резанием невозможна.Типичные области применения процесса:-производство штампов и прессформ для изготовления изделийсложной формы , например, турбинных лопаток,-обработка штампов из металлокерамических и других твердых материалов,обработка резанием которых невозможна,-обработка сложнопрофильных матриц для реализации процессапрессования.9.2 Химическая и электрохимическая обработка материаловХимическая обработка (рис.9.2) основана на растворении определённыхобластей обрабатываемого изделия в активных растворителях.Большинство металлов растворяется в кислотах, но есть металлы (например,алюминий) хорошо растворяющиеся в щелочах.

Ограничение областейрастворения осуществляется за счет покрытия защищаемых зон каким либовеществом, не реагирующим с растворителем.Художественная обработка металлов таким способом известна со среднихвеков, когда в качестве растворителей использовали соляную кислоту, а вкачестве защитного покрытия пчелиный воск.В настоящее время процесс широко применяется в промышленности дляполучения проводников и контактных площадок на печатных платах,применяемых для монтажа радиоэлектронной аппаратуры.Недостатком процесса является необратимый расход электролита,значительные расходы на его регенерацию.Электрохимическаяобработкаобладаетзначительнобольшимитехнологическими возможностями и позволяет производить полированиеИзделий (рис.9.2), их размерную профильную обработку(рис.9.2,б),механическую обработку ряда труднообрабатываемых материалов (рис.9.2,а).Рис.9.2Процесс основан на анодном растворении при прохождении электрическоготока через электролитический раствор.Более интенсивное растворение анода происходит в тех областях, гдеплотность электрического тока выше.

Болеевысокаяплотность токаобразуется там, где электроды расположены ближе друг к другу. Поэтому, поистечении определенного периода после начала процесса, профиль анода(заготовки) становится эквидистантен профилю катода (инструмента) (б). Приработе такого оборудования специальная следящая система поддерживаетопределенный средний зазор между электродами , перемещая катод инструмент по мере растворения анода-заготовки.Таким способом можно обрабатывать сложные по форме поверхности:лопатки турбин, лопасти гребных винтов, поверхности штампов и прессформ.Отличительной особенностью процесса является независимость его протеканияот механических свойств материала заготовки.НЕДОСТАТКОМ же процесса является значительный (на 2-3 порядка)больший расход энергии, чем при механической обработке, что связано сразрушением обрабатываемого материала до молекулярного уровня.Естественно, что способ позволяет обрабатывать только электропроводныематериалы (металлы), не образующие прочных диэлектрических пленок наповерхности при анодном электролитическомпроцессе.9.3 Ультразвуковая обработка материаловОснована на использовании энергии ультрозвуковых колебаний частотой22-44кГц.Для возбуждения интенсивных ультрозвуковых колебаний применяютмагнитострикционныеипьезокерамическиепреобразователи.Припрохождении ультрозвука в жидкости содержащей мелкие частицы абразива(суспензия) возникают также колебания этих частиц с максимальной скоростьюV = 4* A* f,где А - амплитуда колебаний, f- частота колебаний.Частицы производят микроудары по поверхности заготовки, выкалываямикрочастицы с ее поверхности.

Так как таких ударов много, то образующиесямикрократеры сливаются и образуется единая обработанная поверхность.Рис.9.3Интенсивность колебаний частиц абразива велика только в непосредственнойблизости от индентора-инструмента и обработка происходит, в основном, взазоре между ним и заготовкой. Поэтому профиль колеблющегося инденторакопируется (с некоторым небольшимзазором) на заготовке, позволяя обрабатывать поверхности сложной формы.Обработка таким способом пластичных материалов либо невозможна, либочрезвычайно неэффективна.

Это связано с тем, что при ударе частиц абразивао поверхность не происходит хрупкого выкола, а только смятие материала, безего удаления. Поэтому инденторы - инструменты, для уменьшения их износа,целесообразно выполнять из пластичных материалов (стали).Частицы абразива должны находиться в жидкой среде, так как только онаспособна передавать на них колебательные движения индентора. В качестветакой жидкости применяют воду, минеральные масла и т.д.Таким методом можно обрабатывать хрупкие электропроводные идиэлектрические материалы любой твердости , применяя абразивный порошокещё большей твердости. Можно обработать даже заготовки из самого твердогоиз известных веществ - алмаза.

Суспензия при этом также будет содержатьалмазный порошок и обработка возможна только из-за различной случайнойориентации частиц абразива в процессе обработки. Так как твердостькристаллическихвеществ различна по разным кристаллографическимнаправлениям, то поворачиваясь в процессе обработки (случайно) своимиболее твердыми, чем заготовка, вершинами частицы производятповерхности алмаза.Метод применяется для обработки деталей из стекла, ситаллов,керамики, различных кристаллов, ферритов и др.выколы9.4 Лучевые методы размерной обработкиТакие методы основаны на удалении обрабатываемого материалаиспарением и плавлением под действием лучевых потоковиливысокоэнергетических струй с плотностью энергии 107 - 109 Вт/см2При электронно-лучевой обработке, сфокусированный поток электроновиспаряет вещество заготовки образуя кратер (отверстие) соответствующеепятну фокусировки.

Так как пучок электронов можно сфокусировать в пятноразмером до 0,01мм, этим методом можно обрабатывать отверстия малогодиаметра или производить чрезвычайно тонкие резы на материалах любойтвердости, независимо от их электропроводности.Процесс может быть реализован только в условиях достаточно глубокоговакуума (< 10-5 мм рт.ст.). Поэтому наиболее перспективно его применение вкосмических условиях, хотя и в земных условиях он достаточно широкоприменяется, для чего используются вакуумные камеры различных размеров(вплоть до 10м в диаметре).Оборудование для реализации метода обычно работает в многоимпульсномрежиме с частотой следования импульсов 10 -1000Гц и длительностьюимпульсов 15-100мкс. При этом диаметр электронного пучка в фокальнойплоскости составляет 10 - 50мкм, а плотность энергии 107-108 Вт/см2.Рис.9.4При лазерной обработке используются как импульсные лазеры, так илазеры с непрерывным потоком излучения.

Для обработки отверстий чащеиспользуют импульсные лазеры, постепенно испаряя слой за слоем материалзаготовки. Лазером можно производить резку самых различных материалов,перемещая луч относительно заготовки по любому, сколь угодно сложномуконтуру. В настоящее время таким способом производят резку металловтолщиной до 10 мм, различных пластиков, тканей, кожи и т.д. Метод такжепозволяет обрабатывать заготовки любой твердости. Так, с помощью лазернойобработки, получают алмазные волоки для производства проволоки, камнирубиновых подшипников (для часов).Недостатком лазерной обработки является чрезвычайно низкий КПДсовременных лазеров (1-2%) и наличие на поверхности реза термическиизменённого слоя, что иногда недопустимо илиможетзатруднятьпоследующую обработку.Некоторые сравнительные характеристики электрофизических методовобработки.Таблица 9.1┌───────────┬──────────┬─────────┬─────────┬───────────────────────┐│ Способ│Механизм │Плотность│Рабочая │Виды обрабатываемых││ обработки │процесса │энергии │среда│материалов,│││удаления │││достижимая точность,│││материала │Вт/см2││шероховатость│├───────────┼──────────┼─────────┼─────────┼───────────────────────┤│Электро│Тепловое │104-108 │Диэлек- │Электропроводные,││эрозионный │расплавле-││тричес- │независимо от механи- │││ние и ис- ││кая│ческих свойств,│││парение││жидкость │точность 4-9квалитеты, │││материала,│││Ra0,16 и более│││выброс││││││расплава в││││││жидкость │││││││││││Электро│Растворе- │102-103│Электро- │Электропроводные,││химический │ние анода-││лит│независимо от мех.│││заготовки │││свойств,│││при прохо-│││точность 9-14квалитеты,│││ждении эл.│││Ra1,25 и более│││тока через││││││раствор││││││электро- ││││││лита│││││││││││││││││Ультрозву- │Механичес-│103-104│Абразив- │Твердые и хрупкие││ковой│кое разру-││ная сус- │металлы и неметаллы,│││шение под ││пензия│точность 6-9квалитеты, │││действием │││Ra0,08 и более│││ударов││││││частиц││││││абразива │││││││││││││││││││││││││││││Электронно-│Испарение │106-108│Вакуум│Электропроводные,││лучевой│и расплав-│││независимо от мех.│││ление│││свойств,││││││точность 6-12квал.│││││││││││││││││││││││Воздух, │Любые материалы││Лазерный│--- - --- │106-108│кислород,││││││инертные ││││││газы││└───────────┴──────────┴─────────┴─────────┴───────────────────────┘Вопросы для самопроверки:1.В каких случаях рационально производить обработку электро -физическимиметодами?2.

Какие материалы целесообразно обрабатывать электроэрозионнымспособом?3.Какова роль жидкости при электроэрозионной обработке?4.Какие жидкости используются при химической обработке?5.Какой процесс обеспечивает удаление материала при электрохимическойобработке?6.Почему при электрохимической обработке заготовка принимает формублизкую к форме электрода-инструмента?7.Какие материалы целесообразно обрабатывать ультразвуковым способом?8.Какие виды поверхностей получают при электронно-лучевой обработке?9.Какие материалы можно обрабатывать электронно-лучевым методом?10.За счет каких процессов происходит удаление материала прилазерной обработке?Образец карты тестового контроля:1. Какой метод целесообразно использовать при обработке отверстий встеклянных заготовках:а).