Установки ………………… ……………………………………….…154

Глава 14. УСТАНОВКИ МАГНИТОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ

МЕТАЛЛОВ ………………………………………………………………...154

14.1. Физико-технические основы …………………………………...…154

14.2. Элементы оборудования установок магнитоимпульсной

обработки …………………………………………………………..….…157

14.3. Характеристика операций магнитоимпульсной обработки …….160

14.4. Электромагнитные насосы ………………………………………..161

Глава 15. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

МАТЕРИАЛОВ ………………………………………………………….…165

15.1. Физические основы электрогидравлического эффекта ………....165

15.2. Технологическое использование высоковольтного разряда …....166

Глава 16. УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

УСТАНОВКИ ………………………………………………………..…….168

16.1. Физическая сущность ультразвуковой обработки ………………168

16.2. Элементы оборудования ультразвуковых установок …………...169

16.3. Технологическое использование ультразвуковых колебаний…..173

.

РАЗДЕЛ VI. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ

Материалов ……………………………………………………………175

Глава 17. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННО-ИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ………175

17.1. Характеристика электронно-ионных процессов ……………..….175

17.4. Осаждение в электрическом поле …………………………….…..176

Глава 18. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ

УСТАНОВКИ ………………………………………………………...…….178

18.1. Принцип действия и устройство электрофильтров ……………...178

18.2. Источники питания электрофильтров …………………………....180

18.3. Электростатические технологические процессы и их

оборудование …………………………………………………………….182

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………...…..184

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………………………....185

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предметом курса «Электротехнологические процессы и установки» является ознакомление с физическими основами процессов преобразования электрической энергии в веществе, элементами инженерного расчёта параметров электротехнологических установок.

Этот курс базируется на знаниях, полученных при изучении физики и математики, и имеет исключительно важное значение для формирования знаний у специалистов об использования элементов и устройств промышленной электроники в электротехнологиях.

В свою очередь, специфическое электрооборудование электротехнологических установок органически связано с технологическим процессом и может правильно создаваться и эксплуатироваться только при глубоком понимании основ технологии.

В первой части пособия излагаются физические основы электротехнологий и описания элементов электротехнологических установок.

Во второй части представлены основы проектирования источников электропитания для установок различного электротехнологического назначения.

ВВЕДЕНИЕ

Установки, в которых происходит превращение электрической энергии в другие виды с одновременным осуществлением технологических процессов, называют электротехнологическими. Эти установки имеют сложное оборудование, включающее в себя рабочий орган - например, плазмотрон, плазменный реактор, электронную пушку, электродные системы дуговых и ионных агрегатов; специфические источники питания, автоматически поддерживающие заданный режим работы.

Совершенствование электротехнологии повлекло за собой создание материалов, обладающих новыми свойствами: более высокими прочностью, термостойкостью, устойчивостью к агрессивному действию химических реакций, и имеющих высокие электроизоляционные свойства и низкую теплопроводность. Современные успехи большинства отраслей промышленности и науки достигнуты благодаря применению электротехнологических процессов.

В настоящее время освоение технологии плазменного нанесения покрытий и пленок, ионно-лучевого легирования, плазменного травления, лазерной сварки, фотолитографии, а также применение новых материалов, полученных также в электротехнологических установках, позволило создать принципиально новые устройства микроэлектроники.

Благодаря внедрению контактной сварки достигнут высокий уровень механизации сборочных работ в автомобильной промышленности и авиастроении, обеспечивающий высокую скорость изготовления транспортных средств.

Электротехнологические процессы имеют весьма короткий срок перехода из стен лаборатории в производство и быт. Развитие физики и электротехники позволило создать и предложить производству технологические процессы, в которых используются свойства самих обрабатываемых веществ и материалов, обнаруживающиеся в электрических и магнитных полях. Например, на основе явлений поляризации диэлектриков, электромагнитной индукции разработаны такие прогрессивные электротехнологические процессы, как высокочастотная сушка сыпучих и пористых неэлектропроводных материалов, индукционный нагрев и плавка металлов.

Как известно, вещество может находиться в четырех агрегатных состояниях – твердом, жидком, газообразном и плазменном.

Твердое состояние – проводники, полупроводники и диэлектрики, металлы и неметаллы, кристаллические и аморфные вещества.

Жидкое состояние – проводники (расплавы металлов, солей, щелочей, оксидов), диэлектрики (минеральные и органические), особая разновидность - жидкие кристаллы.

Газообразное состояние – сложные активные вещества, которые в совокупности с обычными могут составлять системы, где происходит образование других соединений – целевых продуктов, в дальнейшем выделяемых методом конденсации.

Плазменное состояние – электропроводная среда, позволяющая проводить обменные реакции и транспортные процессы на ионном уровне, быть источником лучистой энергии и средством нагрева веществ.

Электрическое и магнитное поля могут быть постоянными или быстроменяющимися во времени и в пространстве, иметь широкий диапазон изменения напряженности. Посредством электрических и магнитных полей с веществом, находящимся в каждом из агрегатных состояний, можно совершать множество операций – изменение температуры, формы, структуры, состава, свойств в разных направлениях и т. д.

Электротехнологические установки условно группируют по результирующему действию электрического тока и магнитного поля, проявляющемуся в различных условиях.

1. Установки, основанные на тепловом действии тока. К ним относят бытовые нагревательные приборы, печи сопротивления прямого и косвенного действия, установки для нагрева жидкостей и газов – электрические котлы разных типов и калориферы, электродные ванны.

В установках контактной сварки электрическая энергия преобразуется в тепловую в переходном сопротивлении в точке контакта двух деталей.

В установках индукционного нагрева используется преобразование энергии переменного тока в энергию переменного магнитного поля, которая преобразуется вновь в электрическую, а затем в тепловую в нагреваемом теле.

Для нагрева диэлектриков применяются установки, использующие высокочастотное электрическое поле, где преобразование электрической энергии в тепловую идет через процессы поляризации веществ.

Нагрев электрической дугой используется в электродуговых печах, сварочных установках, сюда же относятся установки плазменной обработки металлов и неметаллических материалов.

Получения высококонцентрированных потоков тепловой энергии реализовано в электронно-лучевых и лазерных установках.

В установках электроэрозионной обработки тепловая энергия выделяется в канале разряда в жидкости при импульсном протекании тока большой силы.

2. Установки, основанные на электрохимическом действии тока. К ним относят электролизные ванны, заполняемые растворами или расплавами, установки для нанесения защитных и декоративных покрытой, а также установки для изготовления изделий методом гальванопластики, установки электрохимико-механической обработки изделий в электролитах.

3. Электромеханические установки, где прохождение импульсного тока вызывает возникновение механических усилий в обрабатываемом материале.

4. Электрокинетические установки, принцип действия которых основан на преобразовании энергии электрического поля в энергию движущихся частиц. К ним относят – установки по разделению сыпучих материалов и эмульсий, очистке сточных вод, электроокраске, электрофильтры.