1.3.3 Физико-химические методы обработки

Вторая группа методов основана на физико-химических явлениях, происходящих при обработке. К ним в первую очередь относят действие на поверхность электрических разрядов и световых лучей, ультразвуковых колебаний, плазмы, химическое воздействие различных веществ, а также многочисленные комбинации механических, электрических и химических эффектов.

Методы второй группы обладают неоспоримым преимуществом по сравнению с методами первой группы потому, что они исключают непосред­ственный контакт инструмента и заготовки. Поэтому не возникает суще­ственных давлений и тепловых нагрузок в сравнительно больших зонах обрабатываемых поверхностей. Химическое же воздействие среды на заготовку усматривается и при обработке резанием (первая группа). Если при прочих равных условиях вести процесс резания с использованием смазывающе-охлаждающих жидкостей на основе парафинонафтеновых углеводородов, то сила резания примерно в 2 раза меньше, чем при использовании другой жидкости на основе смеси легких, средних и тяжелых углеводородов (масло ИС-20).

Химическое воздействие сред используют при обработке заготовок любых габаритов. При этом, действуя на поверхность, среда может не только изменять ее качественные характеристики, но и обеспечивать формообразование, например в случае изготовления очень сложных по форме сотовых конструкций. Такие методы могут в ряде случаев конкурировать с фрезерованием. Сочетание методов второй группы в большей степени позволяет улучшить результаты обработки с учетом взаимосвязи структуры и свойств поверхностного слоя и основы детали.

Методы второй группы имеют широкое промышленное применение, а их дальнейшее развитие связывают с лазерной обработкой, методами осаждения и ионной имплантации поверхностных слоев. Размерная обработка с помощью лазеров имеет свою область рационального применения. Уникальные свойства лазерного излучения целесообразно использовать для измельчения структуры материала поверхностного слоя и введения в него легирующих элементов на стадии затвердевания, т. е. создания свойств, существенно отличающихся от свойств основного материала. Варьирование свойствами возможно при этом путем изменения интенсивности пучка и длительности облучения. При высокой интенсивности пучка и малом времени его действия глубина проплавления доходит до 400мкм, а большие скорости охлаждения позволяют получать самые разнообразные структуры слоя. При длительном воздействии пучка глубина проплавления доходит до 400…2000мкм.

Идея создания поверхностных слоев со свойствами, отличающимися от свойств основного материала детали, дала развитие методам осаждения, когда осуществляются ионное нанесение, химическое осаждение из паров, электролитическое осаждение. Соответствующая обработка поверхности предохраняет ее от коррозии, сберегая огромные денежные ресурсы.

Для обеспечения таких качеств, как износостойкость и стойкость к окру­жающим средам, замечательные результаты показывает ионная имплантация, сущность которой принципиально отличается от сущности методов покрытий. Ионные частицы внедряются в поверхностный слой без наращивания какого-либо дополнительного слоя. В таком слое создается по существу другой сплав, причем переход от структуры такого сплава к структуре основы оказывается плавным. Большую роль играет увеличение показателей сопротивления усталости вследствие того, что при ионной имплантации подавляются причины зарождения трещин. Последнее оказывается особенно важным при обработке высокопрочных сплавов.