Переваги і недоліки електронно-променевої обробки

Ефективність електронно-променевої обробки в порівнянні з обробкою різанням:

Таблиця 14 - Ефективність електронно-променевої обробки в порівнянні з обробкою різанням

Операції	Підвищення якості	Важковиконувані способи	Скорочення розходу інструменту	Можливість автоматизації
Вирізання	+	+	+	+
Розмірна обробка	+	+	+	+
Розрізання	+	+	+	+
Зварювання	+	+	+	+

Основними перевагами електронно-променевої обробки являються:

1. Можливість за допомогою фокусування променню плавно змінювати енергію в широких межах;

2. Велика потужність в зоні обробки;

3. Порівняно проста система управління променем за допомогою електромагнітної системи;

4. Наявність вакууму дає можливість мінімально окислюватись матеріалам, які обробляються;

5. Висока точність обробки, яка обумовлена малою зоною дії електронного променя.

Недоліки:

1. Необхідність забезпечення вакуумом скорочує область застосування;

2. Складність обладнання і відповідна його вартість;

3. Шкідлива дія опромінення на організм людини.

Лекція №10 Плазмова обробка

Плазма це стан речовини, в якій значна частина молекул чи атомів іонізована. Це четвертий стан речовини. Плазму можна одержати нагріваючи речовину до високої температури.

При переході речовини із одного стану до іншого збільшується кінетична енергія атомів і молекул речовини, і в процесі нагріву проходить ослаблення та руйнування зв’язків між атомами і молекулами речовини.

При одержанні плазми утворюється іонізований газ, який складається із нейтральних атомів, вільних електронів і позитивних іонів.

Процес переходу речовини із стану газу у стан плазми здійснюється послідовно. При температурі 3000 – 5000⁰С в газі з’являються заряджені частинки в невеликій кількості. При подальшому нагріванні газу до 5000 – 10000⁰С кількість частинок збільшується, а при температурі 30000 – 50000⁰С кількість цих частинок дорівнює 100% речовини. Стан плазми характеризується ступінню іонізації і визначається відношенням в плазмі заряджених і нейтральних частинок .

,

де n – концентрація заряджених частинок одного знаку;

N – число нейтральних частинок до його іонізації.

Найбільш простим способом переводу газу в стан плазми являється збудження в цьому газі електричних розрядів – трьох видів:

• тліючий розряд (неонові лампи);

• дуговий;

• ісровий.

Дуговий розряд – 5000-50000⁰С;

Іскровий розряд – 50000-500000⁰С

Якщо в зоні дії розряду підвищити тиск газу, то при інших рівних умовах підвищується кількість заряджених частинок.

Швидкість руху іонізованих частинок:

,

де І – сила струму, А;

Р – щільність газу;

r – радіус плями на електроді;

Якщо І = 400-500 А і р =0,2-0,3 МПа – швидкість V = 15000 м/с

Для одержання плазми використовують установки плазмотрони, або плазмові горілки.

Тиск газу становить 0,2-0,3 мПа.

Швидкість іонізованих частинок 15000 м\с.

Д ля утворення іонізованого газу використовуються пристрої, які називаються плазмометрами

а) б)

Рисунок 40 – Утворення плазми

1 – електрод; 2 – канал; 3 – вода; 4 – дуговий розряд; 5 – електрод; 6 – струм.

Існують дві схеми утворення:

• утворення незалежної плазми (рисунок 40,а)

• утворення залежної плазми (рисунок 40,б)

Нагрів газу до високої температури здійснюється електро-дуговим розрядом. Джерелом живлення плазмових горілок служить стандартні джерела постійного струму, які використовуються у зварювальному виробництві, потужність джерел 20-70 кВт. Плазмоутворювальними газами можуть бути аргон, кисень, водень або суміші цих газів, в тому числі і повітря. Для корпусів горілок використовується мідь або вольфрам.

Види і технологія плазмової обробки

1. розрізання матеріалу

2. обробка отворів і пазів невеликих розмірів

3. підігрів важкооброблюваних матеріалів з метою підвищення його оброблюваності

4. зняття з поверхні заготовок частинок матеріалу для утворення певних розмірів

5. плазмове зміцнення

Рисунок 41 – Графік залежності швидкості різання від товщини матеріалу:

1 – плазмова різка; 2 – механічна різка; 3 –

Розрізання матеріалів в порівнянні з механічною обробкою має ряд переваг:

• незалежність продуктивності розрізання від механічних властивостей матеріалу.

• швидкість розрізання значно більша.

• використовується мікророзрізання або утворення мікроотворів

• можна розрізати матеріал 6-8 мм, причому ширина різу – 0,8-1 мм.

Я кщо необхідно продуктивно обробити важкооброблюваний матеріал, то використовується плазмовий нагрів на верстаті. Нагрів до температури 600-800 С твердосплавними або мінералокерамічними різцями. Для попереднього зняття шару матеріалу з заготовки замість різця використовують плазмову горілку.

Рисунок 42 – Використання плазмової горілки

Продуктивність:

,

де - щільність матеріалу; - швидкість різання; S – подача;

t – глибина різання;

Обробка ведеться при параметрах

I=500-700 A; V=5-20 м/хв., S = 2-6 об/хв.; Q = 1-3 кг/хв

Плазмове поверхневе зміцнення

Суть полягає в структурних і фазових перетвореннях, які відбуваються в матеріалі. На відміну від інших методів нагріву можливі високі швидкості нагріву. При плазмовому нагріві можна підвищити степінь твердості на 3-5 од. HRC. При цьому підвищуються експлуатаційні характеристики поверхні. Використовують плазмово – термічну обробку для зміцнення штампів, пресформ, валиків та ін.

Плазмові пристрої можуть складатися з таких частин:

1. плазмотрон

2. джерело живлення плазмотрону і система регулювання режимів

3. система подачі газу

4. система охолодження

Товщина матеріалу, що розрізається до 400 мм. Може розрізатися матеріал в прісній та морскій воді на глибині до 60 м. Розрізання може бути як ручним