77. Электрофизические и электрохимические методы обработкидеталей.

К электрофизическим способам обработки ме-

таллов и сплавов относятся: 1) электроискровый;

2) электроимпульсный; 3) электроконтактно-дуговой;

4) ультразвуковой; 5) лучевые.

Электроискровая обработка основана на исполь-

зовании кратковременных искровых зарядов. Сущ-

ность электроискрового метода состоит в том, что

металл заготовки под действием электрических ис-

кровых разрядов разрушается,

т.е. происходит элект-

рическая эрозия, благодаря чему выполняется задан-

ная обработка. Процесс осуществляется на специ-

альном станке в баке, заполненном диэлектрической

жидкой средой (маслом, керосином), в которой отор-

вавшиеся от анода частицы охлаждаются и оседают.

Электроимпульсная обработка основана на ис-

пользовании разрядов, возникающих между поверхностями инструмента и заготовки. Заготовка является катодом, а инструмент — анодом. Происходит плавление малых частиц металла в зоне электрических разрядов, возникающих между электродами. Разряды возбуждаются с помощью импульсов напряжения, вырабатываемых специальными генераторами,

дающими более продолжительный и мощный дуговой

разряд, чем при электроискровом методе.

Электроконтактно-дуговая обработка заключа-

ется в электромеханическом разрушении обрабаты-

ваемого материала на воздухе без применения элект-

ролита. Металл разрушается под воздействием элек-

тродуговых разрядов при быстром перемещении

инструмента относительно обрабатываемой заготов-

ки. В качестве инструмента используют быстровраща-

ющийся диск. Диск и заготовка соединены с источни-

ком питания — понижающим трансформатором.

Ультразвуковая обработка осуществляется с по-

мощью ультразвуковых колебаний. Вибратор наносит

удары по зернам абразива и направляет их на обра-

батываемую заготовку. Частицы абразива ударяют по

ее поверхности, откалывая и выбивая частички мате-

риала. В качестве абразива обычно применяют поро-

шок карбида бора или электрокорунда различной

зернистости, а для изготовления суспензии исполь-

зуют воду, керосин.

Светолучевая обработка основана на использо-

вании квантовых генераторов, называемых лазерами.

Лазером осуществляются разрезка металла, получе-

ние очень малых отверстий и выполнение других ви-

дов размерной обработки. Обработка материалов с

помощью лазеров не требует вакуумных камер. Бла-

годаря лазерам удается получать такие поверхности,

износостойкость которых повышается минимум в

2 раза (инструмент из быстрорежущей стали).

Электронно-лучевая обработка основана на том,

что электроны, излучаемые катодом в глубоком ваку-

уме, ускоряются в мощном электрическом поле и фо-

кусируются в узкий пучок, направленный на обраба-

тываемую заготовку. Электронный луч, попадая на

обрабатываемую поверхность, мгновенно нагревает

ее до температуры около 6000°С, вследствие чего

даже самый тугоплавкий металл будет не только пла-

виться, но и испаряться, причем на очень малых пло-

щадях. Электронно-лучевой обработкой получают от-

верстия, пазы малых размеров (от 0,005 мм и выше) в

труднообрабатываемых материалах.

К электрохимическим способам обработки ме-

таллов и сплавов относят электрохимическую очистку

от загрязнений, электрохимическое полирование,

размерную обработку в проточном электролите,

а также химико-механическую притирку, чистовую

доводку, шлифование поверхности и другие опера-

ции.

Электрохимическая обработка металлов основана

на анодном растворении металла (анода) при про-

пускании через раствор электролита постоянного

тока. Электрохимическое травление используют для

очистки поверхности металлов и сплавов от оксидов,

ржавчины, жировых пленок и других загрязнений.

В ванну, заполненную электролитом, погружают из-

делие и катоды. При соответствующей плотности

тока образовавшаяся пленка не удаляется под дей-

ствием электрического тока. Пленки удаляются вмес-

те с окалиной, ржавчиной и другими загрязнениями,

анодная поверхность не требует дополнительной

очистки.

При электрохимическом полировании струя

электролита протекает с большой скоростью в зазоре

между катодом и обрабатываемой поверхностью —

анодом, при прохождении

тока большой плотности

интенсивно растворяет выступы на поверхности заго-

товки. Электрохимическое полирование и глянцева-

ние используют как окончательную чистовую обра-

ботку при изготовлении режущих инструментов, зубьев, колес, клапанов и других деталей сложной конфигурации.

Размерная электрохимическая обработка характеризуется тем, что анодное растворение металла

происходит в специальных условиях: при очень малых

расстояниях между анодом и катодом, очень высоких

плотностях тока, быстром потоке электролита в элек-

тролитном пространстве. Этот способ используется

для формообразования паротурбинной лопатки.

Электрохимико-механическую обработку приме-

няют в основном для шлифования металлов и твер-

дых сплавов.

Существуют две разновидности процесса с токо-

проводящим кругом. Преимуществом первого про-

цесса является возможность шлифования любых

металлов независимо от их твердости и вязкости при

отсутствии дуговых и искровых разрядов. Второй

процесс применяется для наружного шлифования,

его преимущество заключается в возможности при-

менения дешевых шлифовальных кругов.

Химико-механическую обработку осуществляют

с помощью паст или суспензий. Разрушение и удале-

ние частиц металла происходят без подвода электри-

ческой энергии, за счет химических реакций в зоне

обработки, которые восполняют механическое воз-

действие с целью удаления продуктов разрушения.

63. Абразивные инструментальные материалы. Абразивные материалы подразделяются на естественные и искусственные. К естественным абразивным материалам относятся такие минералы, как кварц, наждак, корунд и др. Естественные абразивные материалы отличаются большой неоднородностью, наличием посторонних примесей. Поэтому по качеству абразивных свойств они не удовлетворяют растущие потребности промышленности. В настоящее время обработка искусственными абразивными материалами занимает ведущее место в машиностроении. Наиболее распространенными искусственными абразивными материалами являются электрокорунды, карбиды кремния и бора. Электрокорунд получают электрической плавкой материалов, богатых окисью алюминия, например из боксита или глинозема в смеси с восстановителем (антрацитом или коксом). Электрокорунд выпускается следующих разновидностей: нормальный - Э, белый - ЭБ, монокорунд - М, хромистый - ЭХ, титанистый - ЭТ. Электрокорунд нормальный в зависимости от содержания окиси алюминия подразделяется на несколько марок: С увеличением содержания Аl2О3 повышается качество и возрастает абразивная способность электрокорунда. В настоящее время производство электрокорунда марок Э1, Э2, ЭЗ почти прекращено. Зерна электрокорунда наряду с высокой твердостью и механической прочностью имеют значительную вязкость, необходимую при выполнении работ с переменными нагрузками при больших давлениях. Электрокорунд нормальный применяют для обработки различных материалов повышенной прочности, в частности, конструкционных и углеродистых сталей в незакаленном и закаленном Электрокорунд белый Э8 и Э9 содержит окись алюминия в количестве не менее 97%, имеет белый или светло-розовый цвет. В настоящее время в основном выпускается электрокорунд белый марки Э9 с содержанием Аl2О3 99% и выше. Абразивные зерна должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать без разрушения давления резания, когда кромки еще достаточно остры, и допускать откалывание от них кусочков лишь тогда, когда кромки в должной мере затупятся.

Твердость абразивных материалов характеризуется сопротивлением зерен поверхностному измельчению, местному воздействию приложенных сил. Она должна быть выше твердости обрабатываемого материала. Твердость абразивных материалов определяется методом царапания острия одного тела по поверхности другого и методом вдавливания алмазной пирамиды под малой нагрузкой в абразивное зерно.