Фізико-хімічні методи обробки матеріалів

РЕФЕРАТ на тему

"Фізико-хімічні методи обробки матеріалів"

1. Загальні положення

В сучасному машинобудуванні застосовують фізико-хімічні методи обробки матеріалів як доповнення, а інколи для заміни традиційних методів. Вони мають слідуючи переваги: можуть копіювати складну форму інструменту зразу по всій поверхні заготовки; обробка заготовки ведеться практично не залежно від твердості і в’язкості матеріалу; можна виконувати унікальні роботи (обробка отворів з криволінійною чи спіральною віссю, вузьких і глибоких канавок); малі значення сил, що діють на заготовку в процесі обробки, а при деяких методах відсутність контакту інструмента і заготовки; використовується інструмент м’якший ніж оброблюваний матеріал; висока продуктивність обробки при порівняно високій точності одержуваних розмірів; можливість автоматизації процесів. Недолік фізико-хімічних методів обробки в тому, що ці процеси більш енергомісткі ніж обробка різанням, тому їх доцільно застосовувати лише в тих випадках, коли обробка різанням малоефективна, або неможлива.

Всі фізико-хімічні методи обробки включають 5 основних видів, кожен з яких складається з декількох різновидностей, це електроерозійні, електрохімічні, ультразвукові, променеві і комбіновані методи обробки. В цих методах знімання припуску здійснюється не за рахунок великих пластичних деформацій, а шляхом електричної, або хімічної ерозії. Ці методи економічно ефективні при обробці складних поверхонь на твердих матеріалах (прес-форми, штампи... твердосплавний фасонний інструмент...)

2. Електроерозійні методи обробки

Електроерозійні методи обробки ґрунтуються на використання явища електричної ерозії – напрямленої локальної дії руйнування електропровідних матеріалів в результаті теплової дії імпульсних електричних розрядів між електродом-інструментом і електродом-заготовкою. З цих методів набільш широке розповсюдження одержала електроіскрова обробка. Електрод-інструмент і оброблювана заготовка занурені в робочу рідину (масло) і з’єднані з генератором електричних імпульсів. Всі процеси протікають в між електродному проміжкуΔ.

Електричні розряди виникають при пропусканні імпульсу електричного струму в зазорі шириною 0,01-0,05 мм між електродом заготовкою і електродом інструментом. Під дією електричних розрядів матеріал заготовки плавиться, випаровується і виноситься з міжелектродгого проміжку в рідкому, або в газоподібному стані.На електроди (матеріал і інструмент) подається змінний (пульсуючий) струм. При досягненні напруги рівної пробивній між заготовкою і інструментом утворюється канал провідності у вигляді заповненого плазмою простору малого перетину і щільність струму досягає8000-10000 А/мм² . Висока щільність струмі підтримується протягом 10^-5 -10^-8 сек і забезпечує температуру на поверхні заготовки 10000-12000^о С. Метал плавиться, випаровується і застиває в рідині у вигляді сферичних гранул діаметром 0,01-0,05 мм. У кожний послідуючий момент імпульс струму пробиває між електродний зазор у тому місці, де проміжок між електродами найменший.

В процесі розряду на заготовку і інструмент, поряд з теплом, діють електростатичні, електродинамічні сили, а також гідродинамічні сили, що виникають при кавітаційному закриванні бульбашок, що утворюються в рідині.

Режим електроерозійної обробки характеризується полярністю і електрич-ними параметрами імпульсів струму, що визначають продуктивність і якість обробленої поверхні. Режими ЕЕО діляться на електроіскрові і електроімпульсні.

Електроіскрові режими характеризуються використанням іскрових розрядів малої довжини 10^-5 -10^-7 сек при прямій полярності електродів (заготовка +, інструмент-). В залежності від потужності іскрових розрядів режими діляться на жорсткі і середні (для попередньої обробки) і м’які - для чистової обробки (R_a 0,01мкм).

Рис. 1 .

Електроіскрові режими використовуються для обробки твердих сплавів, трудно оброблюваних матеріалів і сплавів, обробки наскрізних і глибоких отворів довільного поперечного перетину. Для утворення електричних імпульсів на верстатах встановлені RC генератори, які складаються з зарядного і розрядного контурів(рис.1) .Зарядний контур включає конденсатор С, який заряджається через опір Rвід джерела постійної напруги 100-200 В, а в розряд-ний контур паралельно з конденсатором С включені електроди 1-інструмент і 2-заготовка. Як тільки напруга на конденсаторі досягає пробійної то через між електродний простір проходить іскровий розряд, накопичений на конденсаторі С. Продуктивність регулюється опором R. Оброблюваність матеріалів електроіскровим способом залежить від теплофізичних властивостей матеріалу і умов протікання процесу. Чим менша теплопровідність, тим краще матеріал обробляється.

Різновидністю електроіскрових режимів є високочастотні режими, які використовують імпульсні генератори малої енергії з частотою100-150 кГц. Високочастотна імпульсна обробка забезпечує високу точність обробки і кращу якість поверхні. Розрядка проходить при замиканні первинного ланцюга імпульсного трансформатора перебивачем (тиратроном, або вакуумною лампою). Принципова схема високочастотної електроіскрової обробки подана на рис. .

Електроімпульсні режими обробки характеризуються використанням імпульсів значної довжини 0,5-10 сек, які відповідають