Лекция №2. Классификация физико-химических способов обработки материалов

 

В современном машиностроении при изготовлении ответственных деталей применяются физико-химические способы размерной и упрочняющее-чистовой обработки. Эти способы дополняют, а иногда заменяют традиционные процессы резания. Постоянно растущие требования к качеству, надежности и долговечности изделий делают актуальными создание и применение новых методов обработки и упрочняющей технологии для повышения износостойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности и других эксплуатационных характеристик.

Физико-химические способы имеют следующие достоинства и преимущества перед процессами резания:

1). Копирование формы инструмента сложной формы сразу по всей поверхности заготовки при его простом поступательном движении;

2). Обработка материалов ведется при практической независимости режимов обработки от твердости и вязкости материала;

3). Выполнение уникальных операций (обработка отверстий с криволинейной или спиральной осью, изготовление очень маленьких отверстий, узких и глубоких канавок;

4). Малые значения сил, действующих в процессе обработки, а при некоторых методах отсутствие механического контакта инструмента и заготовки;

5). Используется инструмент менее твердый и менее прочный, чем обрабатываемый материал;

6). Высокая производительность обработки при сравнительно высокой точности получения размеров;

7). Возможность механизации и автоматизации процесса физико-химической обработки, а также многостаночного обслуживания.

Однако физико-химические способы обработки более энергоемки, чем процессы резания. Основные физико-химические способы размерной и упрочняюще-чистовой обработки заготовок следующие:

1. Электроразрядные — электроэрозионный, электроконтактный и абразивно-эрозионный.

2. Электрохимические — электрохимикогидравлический и электрохимикомеханический.

3. Ультразвуковые — размерная ультразвуковая обработка и наложение ультразвуковых колебаний на режущий инструмент.

4. Лучевые — лазерный, электроннолучевой и плазменный.

5. Магнитноимпульсная — индукционная и электродинамическая.

6. Магнитноабразивная.

7. Комбинированные — анодно-механический, элетроэрозионно-химический, ультразвуковой-электрохимический и электролазерный.

 

В этих методах удаление припуска происходит путем электрической или химической эрозии. Они особенно эффективны при изготовлении таких изделий: штампы, пресс-формы, турбинные лопатки, камеры сгорания, фасонный твердосплавный инструмент, электронная аппаратура и др.

Технико-экономический эффект их применения тем выше, чем сложнее конфигурация обрабатываемых деталей: время изготовления обычных фасонных поверхностей снижается в 2 … 3 раза, сложных – в 5 … 10 раз. Большинство физико-химических методов разработано в СССР.

Основные особенности рабочих процессов физико-химических методов и процесса резания приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1. — Основные особенности рабочих процессов физико-химических методов и процесса резания

 

Способ обработки	Рабочий процесс	Используемая энергия	Мощность удельная, Nуд, Вт/см2	Рабочая среда	Род обрабатываемых материалов
Электро-эрозионный	Эрозия в импульсных разрядах	Тепловая	104... 108	Жидкость диэлектрическая	Электропроводящие
Электро-контактный	Механическое удаление нагретого металла	то же	104	Воздух, газ	то же
Электро-химический	Анодное растворение	Химическая	103... 104	Электролит	_____,,_____
Анодно-механический	Анодно-механическое удаление	Химическая + механическая	то же	то же	_____,,_____
Ультразвуковой	Хрупкое разрушение при ударном вдавливании абразивных зерен	Механическая	_____,,_____	Абразивная	Металлы и неметал- лы (тверд., и хрупк.)
Электронно-лучевой	Эрозия под действием потока электронов	Тепловая	106... 108	Вакуум 10-4... 10-6	Электропроводящие
Ионно-лучевой	Катодное распыление	то же	106... 107	Вакуум 10-2... 10-4	Лучше электропроводящие
Светолучевой	Световая эрозия	____,,_____	106... 108	Газ, жидкость	Любые
Процессы резания	Большие упруго-пластические деформации	Механическая	102... 103	Газ, СОЖ	_____,,_____

 

 

3. Контрольные вопросы

 

1.Какие технологические проблемы возникают в современном машиностроении?

2.Каковы достоинства электрофизических и электрохимических методов обработки?

3.Кто основоположник электро-эрозионного способа обработки?

4.Кто разработал основы электрохимического метода обработки?

5.Каковы основные направления в обработке труднообрабатываемых материалов?

6.Как классифицируются физико-химические способы обработки материалов?

7.Каковы преимущества физико-химических методов обработки перед процессами резания?