Технологические процессы физико-химической обработки материалов

Лекция №3

(основные понятия и определения)

Электрофизические и электрохимические методы обработки

В современном машиностроении возникают технологические проблемы, связанные с обработкой новых материалов и деталей, форму и состояние поверхностного слоя которых трудно получить известными механическими методами.

К таким проблемам относится обработка очень прочных или очень вязких материалов, хрупких и неметаллических материалов, тонкостенных нежестких деталей, а также пазов и отверстий, имеющих размеры в несколько микрометров. Трудности вызывает также обработка поверхностей деталей с малой шероховатостью, с очень малой толщиной дефектного слоя и т.д.

Подобные проблемы решаются электрофизическими и электрохимическими методами обработки (ЭФЭХ). Для осуществления размерной обработки этими методами используют электрическую, химическую, звуковую, световую, лучевую и другие виды энергии.

ЭФЭХ методы обработки успешно дополняют механическую обработку резанием, а в отдельных случаях имеют преимущества перед ней. При ЭФЭХ методах обработки механические нагрузки или отсутствуют или настолько малы, что практически не влияют на суммарную погрешность обработки.

Эти методы позволяют не только изменять форму обрабатываемой поверхности заготовки, но одновременно влиять и на состояние поверхностного слоя. Так, в отдельных случаях поверхность не упрочняется, а дефектный слой незначителен; удаляют прижоги поверхности, полученные при шлифовании и т.д.

При этом повышаются износостойкость, коррозионностойкость, прочностные и другие эксплуатационные характеристики поверхностей деталей.

Электрофизические методы обработки основаны на физических явлениях, возникающих при прохождении электрического тока. Действие электрического тока проявляется в превращении электрической энергии в тепловую, световую, механическую и химическую энергии.

Тепловое действие электрического тока

Во всех проводниках поток электронов ограничивается сопротивлением провод­ника. При этом проводник нагревается. Тепловое действие электрического тока исполь­зуется, например, в электропаяльниках, плавких предохранителях и при дуговой элек­тросварке

Световое действие электрического тока

В лампах накаливания электрический ток нагревает проволоку из вольфрама до бе­лого каления, так что она излучает свет. Впрочем, при этом 95% электроэнергии превра­щается в тепловую и только 5% превращается в световую энергию. В люминесцентных лампах используются свойства определенных газов, например неона или паров ртути, светиться при прохождении через них электрического тока. Коэффициент полезного действия таких ламп составляет от 15 до 20%.

Механическое действие электрического тока

Каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя магнитное силовое поле. Эти магнитные действия превращаются в движение, например, в электромоторах, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях и в реле.

Химическое действие электрического тока

Электропроводящие жидкости (электролиты) содержат ионы как носители напряжения. Если пропускать через электролит электрический ток, то к положительному полюсу будут притягиваться отрицательно заряженные ионы, а к отрицательному полюсу - положительно заряженные ионы. Это явление называют электролизом. Его используют для разложения воды на составляющие ее части, при нанесении гальванических покрытий и при получении чистых металлов.

Использование действия электрического тока

в электрофизической и электрохимической обработке

Тепловое действие электрического тока (когда под влиянием электрических разрядов металл в зоне обработки расплавляется или даже испаряется и затем удаляется из нее) - основа электротермических методов обработки: электроискрового, электроимпульсного, электроконтактного, лучевых способов обработки. Ультразвуковая обработка основана на механическом действии электрического тока.

Большинство электрохимических методов обработки металлов основано на явлении анодного растворения — перехода в раствор металла с анода при прохождении постоянного электрического тока между двумя электродами, находящимися в растворе электролита. К электрохимическим методам обработки относятся электрохимическая размерная обработка, электрохимическое шлифование и полирование, электрохимическая очистка поверхности и др.

При анодномеханической, обработке сочетаются электротермическое и электрохимическое действие электрического тока.

Раздел 2. «Физические и кинематические особенности технологических процессов обработки материалов (резание, пластическое деформирование, электроэрозионная, электрохимическая, ультразвуковая, лучевая обработка)». Дидактическая единица 1 (2.1) – Физические и кинематические особенности технологических процессов обработки материалов резанием. Дидактическая единица 2 (2.2) – Физические и кинематические особенности технологических процессов обработки материалов давлением. Дидактическая единица 3 (2.3) – Физические и кинематические особенности технологических процессов физико-химической обработки материалов.