Раздел № 4. Электрофизические и электрохимические методы обработки заготовок деталей машин

План тем раздела:

4.1. Общая характеристика электрофизических и электрохимических методов обработки

4.2. Электроэрозионная обработка

4.3. Электрохимическая обработка

4.4. Химическая обработка

4.5. Ультразвуковая обработка

4.6. Лучевые методы обработки

4.7. Плазменная обработка

4.8. Комбинированные физико-химические методы обработки

4.1. Общая характеристика электрофизических и электрохимических методов обработки

В машиностроении часто возникают технологические проблемы, связанные с обработкой материалов и деталей, форму и состояние поверхностного слоя которых трудно получить механическими методами. К таким проблемам относится обработка весьма прочных, очень вязких, хрупких и неметаллических материалов, тонкостенных нежестких деталей, пазов и отверстий, имеющих размеры в несколько микрометров, поверхностей деталей с малой шероховатостью или малой толщиной дефектного поверхностного слоя. Подобные проблемы решаются применением электрофизических и электрохимических (ЭФЭХ) методов обработки.

К ЭФЭХ методам размерной обработки материалов относят методы, обеспечивающие съем обрабатываемого материала в результате физико-химических процессов.

Для осуществления размерной обработки заготовок ЭФЭХ методами используют электрическую, химическую, звуковую, световую, лучевую и другие виды энергии.

По механизму разрушения и съема материала все физико-химические процессы обработки могут быть разделены на три группы: электрофизические методы обработки (ЭФО), электрохимические методы обработки (ЭХО) и комбинированные методы. Рассмотрим основные, наиболее применяемые и перспективные, методы обработки:

- электроэрозионную;

- электрохимическую;

- химическую;

- лучевые;

- ультразвуковую;

- плазменную;

- а также комбинированные методы.

Каждый из методов ЭФЭХ обладает уникальными технологическими возможностями, но все они более энергоемки и менее производительны в сравнении с методами механической обработки.

Поэтому использование методов ЭФЭХ оправдано только в следующих случаях:

- для обработки конструкционных материалов, имеющих низкую обрабатываемость лезвийным и абразивными инструментами, в том числе высоколегированных сталей, твердых сплавов, ферритов, керамики, полупроводников, ситалла и др.;

- для обработки деталей сложной геометрической формы из труднообрабатываемых материалов (пресс-формы, детали лопаток турбин и т. п.);

- для обработки миниатюрных тонкостенных нежестких деталей, а также деталей сложной формы с пазами и отверстиями.

Эффективность применения методов ЭФЭХ проявляется тем больше, чем сложнее форма обрабатываемой поверхности детали, выше физико-механические свойства материала и чем большие трудности возникают при ее изготовлении методами механической обработки.

ЭФЭХ методы обработки успешно дополняют обработку резанием, а в отдельных случаях имеют преимущества перед ней. При ЭФЭХ методах обработки силовые нагрузки либо отсутствуют, либо настолько малы, что практически не влияют на суммарную погрешность точности обработки. Методы позволяют не только изменять форму обрабатываемой поверхности заготовки, но и влиять на состояние поверхностного слоя. Так, например, обработанная поверхность не упрочняется, дефектный слой незначителен, удаляются прижоги поверхности, полученные при шлифовании и т. п. При этом повышаются износостойкие, коррозионные, прочностные и другие эксплуатационные характеристики деталей.

Кинематика формообразования поверхностей деталей ЭФЭХ методами обработки, как правило, проста, что обеспечивает точное регулирование процессов и их автоматизацию.

ЭФЭХ методы обработки универсальны и непрерывны, позволяют выполнять одновременное формообразование всех обрабатываемых поверхностей. На обрабатываемость заготовок ЭФЭХ методами (за исключением ультразвукового и некоторых других) твердость и вязкость обрабатываемого материала практически не влияют. В промышленности широко применяют комбинированные методы обработки, которые дают значительно больший эффект, чем каждый из методов отдельно.