В современном машиностроении при изготовлении ответственных деталей применяются физико-химические способы размерной и упрочняющее-чистовой обработки. Эти способы дополняют, а иногда заменяют традиционные процессы резания. Постоянно растущие требования к качеству, надежности и долговечности изделий делают актуальными создание и применение новых методов обработки и упрочняющей технологии для повышения износостойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности и других эксплуатационных характеристик.
Физико-химические способы имеют следующие достоинства и преимущества перед процессами резания:
1). Копирование формы инструмента сложной формы сразу по всей поверхности заготовки при его простом поступательном движении;
2). Обработка материалов ведется при практической независимости режимов обработки от твердости и вязкости материала;
3). Выполнение уникальных операций (обработка отверстий с криволинейной или спиральной осью, изготовление очень маленьких отверстий, узких и глубоких канавок;
|
|
4). Малые значения сил, действующих в процессе обработки, а при некоторых методах отсутствие механического контакта инструмента и заготовки;
5). Используется инструмент менее твердый и менее прочный, чем обрабатываемый материал;
6). Высокая производительность обработки при сравнительно высокой точности получения размеров;
7). Возможность механизации и автоматизации процесса физико-химической обработки, а также многостаночного обслуживания.
Однако физико-химические способы обработки более энергоемки, чем процессы резания. Основные физико-химические способы размерной и упрочняюще-чистовой обработки заготовок следующие:
1. Электроразрядные — электроэрозионный, электроконтактный и абразивно-эрозионный.
2. Электрохимические — электрохимикогидравлический и электрохимикомеханический.
3. Ультразвуковые — размерная ультразвуковая обработка и наложение ультразвуковых колебаний на режущий инструмент.
4. Лучевые — лазерный, электроннолучевой и плазменный.
5. Магнитноимпульсная — индукционная и электродинамическая.
6. Магнитноабразивная.
7. Комбинированные — анодно-механический, элетроэрозионно-химический, ультразвуковой-электрохимический и электролазерный.
В этих методах удаление припуска происходит путем электрической или химической эрозии. Они особенно эффективны при изготовлении таких изделий: штампы, пресс-формы, турбинные лопатки, камеры сгорания, фасонный твердосплавный инструмент, электронная аппаратура и др.
Технико-экономический эффект их применения тем выше, чем сложнее конфигурация обрабатываемых деталей: время изготовления обычных фасонных поверхностей снижается в 2 … 3 раза, сложных – в 5 … 10 раз. Большинство физико-химических методов разработано в СССР.
|
|
Основные особенности рабочих процессов физико-химических методов и процесса резания приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1. — Основные особенности рабочих процессов физико-химических методов и процесса резания
Способ обработки | Рабочий процесс | Используемая энергия | Мощность удельная, Nуд, Вт/см2 | Рабочая среда | Род обрабатываемых материалов |
Электро-эрозионный | Эрозия в импульсных разрядах | Тепловая | 104... 108 | Жидкость диэлектрическая | Электропроводящие |
Электро-контактный | Механическое удаление нагретого металла | то же | 104 | Воздух, газ | то же |
Электро-химический | Анодное растворение | Химическая | 103... 104 | Электролит | _____,,_____ |
Анодно-механический | Анодно-механическое удаление | Химическая + механическая | то же | то же | _____,,_____ |
Ультразвуковой | Хрупкое разрушение при ударном вдавливании абразивных зерен | Механическая | _____,,_____ | Абразивная | Металлы и неметал- лы (тверд., и хрупк.) |
Электронно-лучевой | Эрозия под действием потока электронов | Тепловая | 106... 108 | Вакуум 10-4... 10-6 | Электропроводящие |
Ионно-лучевой | Катодное распыление | то же | 106... 107 | Вакуум 10-2... 10-4 | Лучше электропроводящие |
Светолучевой | Световая эрозия | ____,,_____ | 106... 108 | Газ, жидкость | Любые |
Процессы резания | Большие упруго-пластические деформации | Механическая | 102... 103 | Газ, СОЖ | _____,,_____ |
3. Контрольные вопросы
1.Какие технологические проблемы возникают в современном машиностроении?
2.Каковы достоинства электрофизических и электрохимических методов обработки?
3.Кто основоположник электро-эрозионного способа обработки?
4.Кто разработал основы электрохимического метода обработки?
5.Каковы основные направления в обработке труднообрабатываемых материалов?
6.Как классифицируются физико-химические способы обработки материалов?
7.Каковы преимущества физико-химических методов обработки перед процессами резания?