Реферат : Современные технологии обработки металлов
Изобретение электрической обработки (ЭО) имело выдающееся значение. К традиционным способам формообразования (резанию, литью, обработке давлением) прибавился совершенно новый способ, в котором непосредственно использовались электрические процессы.
Первоначально для осуществления ЭО применялись исключительно искровые разряды, создаваемые конденсатором в так называемом RC-генераторе. Поэтому новый процесс в то время называли электроискровой обработкой.
В начале 50-х годов были разработаны специальные генераторы импульсов, благодаря которым обработку можно было проводить также на более продолжительных искро-дуговых и дуговых разрядах. Процесс в новых условиях стали назвать электроимпульсной обработкой.
Поскольку для формообразования во всех случаях применяют одно и то же явление — электрическую эрозию, в настоящее время используют определения электроискровой режим ЭО и электроимпульсный режим ЭО.
[sms]
В результате ЭО поверхность приобретает характерные неровности, а приповерхностные слои металла претерпевают физико-химические изменения. Это оказывает влияние на эксплуатационные показатели обрабатываемых деталей.
Поверхностный слой формируется за счет расплавленного металла, оставшегося на поверхности лунки, и прилегающего к ней слоя металла, подвергнутого структурным изменениям от быстрого нагрева и охлаждения металла. Поверхностный слой состоит из так называемого белого слоя 1, в котором наблюдаются химико-термические превращения, переходного слоя 2, в котором имели место только термические изменения и под которым находится неизмененный металл 3 заготовки.
Измененная зона, образуемая слоем 1, содержит продукты диэлектрической среды, в частности углерод и элементы, входящие в состав электрода-инструмента. У остальных заготовок в этой зоне образуются карбиды железа, которые способствую упрочнению поверхности.
Состояние поверхностного слоя определяет износостойкость, прочность и другие свойства детали в механизме. После ЭО поверхностный слой приобретает свойства, по-разному влияющие на эксплуатационные характеристики деталей. Положительными являются повышение твердости поверхности при сохранении вязкости середины, большое количество лунок на поверхности, плавное их сопряжение. К недостаткам следует отнести возможность появления трещин, растягивающих напряжений, трудность получения поверхности с малой шероховатостью.
Электрическая эрозия сильно сказывается на размерах шероховатости поверхности. На ней возникают углубления, которые несколько сглаживаются анодным растворением. Энергоемкость такого метода значительно ниже, чем электроэрозионного. Это объясняется лучшими условиями протекания процесса и за счет этого снижением числа разрядов, не производящих удаление металла. Поэтому в некоторых случаях целесообразно применять химическую обработку металлов, так как она не только защищает от коррозии, но и позволяет сгладить шероховатости поверхности.
В основе плазменно-лазерной обработки материалов лежит способность лазерного излучения создавать на малом участке поверхности высокие плотности теплового потока, достаточные для нагрева, плавления или испарения практически любого материала. Это связанно с термическим эффектом поглощения излучения непрозрачными твердыми телами.
Световой поток лазерного излучения, направленный на поверхность обрабатываемого материала, частично отражается от нее, а частично проходит в глубь тела. Излучение, проникающее в глубь металла, практически полностью поглощается свободными электронами проводимости в приповерхностном слое толщиной 0,1 - 1 мкм, эти электроны переходят в состояния с более высокими уровнями энергии, т. е. возбуждаются.
Возбужденные электроны сталкиваясь с другими электронами или узлами кристаллической решетки передают им избыток энергии.
Основная доля теплоты при лазерном нагреве переносится в глубь металла посредством электронной проводимости. Поэтому, тепловые процессы при лазерном нагреве имеют ту же физическую природу, что и традиционные способы термического воздействия на металл, это дает возможность пользоваться классической теорией теплопроводности.
Интенсивность поглощения энергии определяется значением коэффициента поглощения, который зависит от рода материала и длинны волны падающего излучения.
Применения лазеров позволяет защищать поверхность металла от коррозии, при этом поверхность остается гладкой; и лазер можно также использовать для резки металлов.
Библиографический список
Артамонов Б. А. и др. Размерная электрическая обработка металлов. — М.: Высшая школа, 1978.
Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки. // Под ред. Волосатова В. А. — Л.: Машиностроение, 1988.
Газовые лазеры. // Под. ред. Н. Н. Соболева. — М.: Мир, 1968.
Химическая энциклопедия. Т. 2. — М.: Сов. энциклопедия, 1990.
[/sms]
