ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №0

ВИВЧЕННЯ ЕЛЕКТРОФІЗИЧНИХ І ЕЛЕКТРОХІМІЧНИХ

МЕТОДІВ ОБРОБКИ

Мета роботи: Проаналізувати електрофізичні і електрохімічні методи обробки та ознайомитись з використанням їх в навколишньому світі.

1. Опис технології.

Електрофізичні й електрохімічні методи обробки матеріалів засновані на фізичних або хімічних явищах, що виникають при дії на матеріал електричного струму, ультразвука, світлового променя або плазми. Ці методи універсальні і використовуються для обробки матеріалів, що важко оброблюються: твердих сплавів, високолегованих сталей, германія, кремнія та ін.

Існують такі методи обробки матеріалів: електроерозійний, електрохімічний, ультразвуковий, світлопроменевий, плазмений та ін.

Значною перевагою цих методів перед різанням є:

• можливість обробки профілів складної форми копіюванням форми інструмента;

• здатність до обробки матеріалів будь-якої твердості і в’язкості;

• можливість обробки криволінійних і спіральних отворіа виконання дуже малих отворів, вузьких і глибоких шліців;

• відсутність спотворень структури матеріалів, з яких виготовляють деталі;

• можливість використання інструментів, які поступаються за міцністю матеріалам, що піддаються обробці;

• підвищення продуктивності праці та спрощення обладнання при обробці особливо складних профілів деталей.

Електроерозійний метод. Робота електроерозійних верстатів заснована руйнуванні матеріалу оброблюваної заготовки під дією електричних зарядів. Залежно від способу подачі енергії розрізняють електроіскровий, електроімпульсний і електроконтактний режими.

При електроіскровій обробці між двома електродами, розміщеними в діелектричній рідині (нафтове масло або його суміш із гасом), виникає іскровий розряд, джерелом якого є спеціальний імпульсний генератор. Один з електродів (анод) – оброблювана заготівка, інший (катод) – інструмент. Процес обробки полягає в послідовному збудженні дугових розрядів малої тривалості (соті частки секунди) між електродами; при цьому на поверхні анода виникає висока температура, що викликає миттєве розплавлення і внаслідок випаровування невеликого об’єму металу утворення на його поверхні лунки. Цей процес називається ерозією. Він відбувається при визначеному зазорі між електродами.

Електрохімічний метод заснований на явищі анодного розчинення, що відбувається при електролізі. Цим методом здійснюються полірування і розмірна обробка. В усіх випадках заготівка, що є анодом, знаходиться в електроліті, через який пропускається електричний струм; у результаті на її поверхні утворюються хімічні сполуки металу заготівки. Продукти електролізу переходять у розчин або видаляються механічним шляхом. Переваги цієї обробки – відсутність нагрівання, деформованого шару, дзеркальний блиск поверхні.

Ультразвукова обробка матеріалів відбувається в результаті зняття припуску абразивними зернами, на які впливає інструмент, що коливається з ультразвуковою частотою. Коливання інструмента виникають завдяки явищу магнітострикції. Це явище полягає в зміні форми, наприклад подовженні зразків із деяких металів і з їх сплавів у магнітному полі. В ультразвукових установках до сердечника з магнітострикційного матеріалу певним чином приєднується інструмент. У змінному магнітному полі, створюваному замазкою-генератором, довжина сердечника змінюється з частотою, рівною частоті струму; ці коливання передаються інструменту. Коливальний інструмент ударяє по зернах абразиву, що сколюють частки на поверхні заготівки. На таких верстатах обробляють деталі з твердих і крихких матеріалів, таких, як скло, кераміка, кварц, діаманти та ін. В основному їх використовують для прорізання щілин, круглих і фасонних отворів або заглиблень, а також для гравірування і маркірування.

Електронно-променева і світлопроменева (лазерна) обробка заснована на тепловому впливі пучка електронів і світлового променя високої енергії на поверхню заготівки. Джерело пучка електронів – електронна гармата. Джерело світлового випромінювання – оптичний квантовий генератор (лазер). Електронні і світлові потоки спеціальними фокусуючими системами концентруються у вузькі спрямовані пучки, під дією яких відбуваються розплавлення і випаровування матеріалу заготовки. Таким чином, одержують отвори дуже малих розмірів (0,02...0,50 мм) у алмазах, рубінах, кераміці, твердих сплавах, виготовляють дрібні сита, прорізають пази складної форми і т.д.

Плазменна обробка. Сутність обробки полягає в тому, що плазму (повністю іонізований газ), що має температуру 10 000...30 000 °С, направляють на оброблювану поверхню заготовки. Цим способом можна обробляти заготовки із будь-яких матеріалів, виконуючи прошивання отворів, вирізання заготовок з листового матеріалу, стругання, гостріння. При прошиванні отворів, розрізуванні і вирізанні заготовок плазменну голівку ставлять перпендикулярно до поверхні заготовки, при струганні і гострінні – під кутом 40-60°С. Плазменні голівки застосовують також для зварювання, пайки і нанесення захисних покрить на деталях.