Лекции по физико-химическому процессу обработки

Министерство  образования

Российской  Федерации 

Тульский  государственный университет 

Кафедра Физико-химические процессы и технологии 

В.К.Сундуков

д.т.н., профессор

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ

КОНСПЕКТ  ЛЕКЦИЙ

для студентов очного обучения

Направление подготовки: 551800 «Технологические машины и оборудование»

Специальность подготовки: «Методы, оборудование и  технология изготовления изделий из неметаллических материалов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тула 2000 г. 

      Лекция  № 1

      Введение.

      Классификация методов ЭФХОМ.

      Сравнительная характеристика методов 

      Классификация методов физико-химической обработки материалов 

      Применение  электрофизикохимических методов  обработки материалов в различных  отраслях промышленности обусловлено  особыми преимуществами перед традиционными  методами обработки. Их сущность сводится к следующему:

1. Практическая независимость от твердости и вязкости обрабатываемого материала, за исключением ультразвукового метода обработки;
2. Возможность отображения или копирования формы инструмента сразу по всей поверхности заготовки при простом поступательном перемещении инструмента. В этом случае становится возможным введение больших мощностей в зону обработки, что позволяет значительно увеличить производительность процесса, особенно при сложном фасонном формообразовании. В ряде случаев этими методами могут быть получены поверхности, которые традиционными механическими способами обработать невозможно;
3. Обработка осуществляются практически без силового взаимодействия инструмента и заготовки;
4. Процесс обработки легко автоматизируется, что позволяет производить многостаночное обслуживание.

      Классификация методов электрофизикохимической  обработки материалов (ЭФХМО) представлена на рис.1

ЭФХМО 
 
 
 
 
 
 
 
 

        1                              2                           3                                  4                                              5 
 
 
 
 

      Рис.1 Классификация методов электрофизикохимической обработки

      Материалов 
 

      I группа охватывает электроэрозионные методы обработки токопроводящих материалов, металлов и сплавов (обязательные условия ЭЭМО), основанные на использовании преобразуемой в тепло энергии электрических разрядов, возбужденных между инструментом и заготовкой в диэлектрической среде.

      В зависимости от вида электрического разряда (искра, дуга), а также параметров импульсов тока, напряжения, условий ЭЭМО различают 4 основных варианта:

      а) электроискровая  обработка сверхкороткими импульсами;

      б) электроимпульсная  обработка;

      в) электроконтактная  обработка;

      г) электроэрозионное  упрочнение. 

      II группа представляет собой ультразвуковые методы обработки, суть которых  заключается в импульсном ударном механическом воздействии на материал с ультразвуковой частотой. Этим методом обрабатывают твердые и хрупкие материалы (стекло, керамика, твердые сплавы), при этом используют мелкодисперсные абразивные порошки, которые образуют смесь в рабочей среде и направляются в зазор между инструментом и заготовкой  (f = 15-20 кГц).

      Метод ультразвуковой обработки по характеру  съема материала является механическим, но природа получения ультразвуковых колебаний носит  физический характер, поэтому метод  отнесен к электрофизическому методу обработки. 

      Для создания ультразвуковых колебаний  применяются:

      а) пьезоэлекрическое преобразование энергии, которое заключается в  изменении геометрических размеров  пъезоэлементов под воздействием электрического поля  ( мкм). Используется концентратор (разница площадей) 10-50 мкм.

      б) магнитострикционное преобразование энергии осуществляется за счет магнитных  полей, которые приводят к изменению формы материалов. Принцип работы: «включить»/ «выключить».

      Пьезоэлектрическое  преобразование энергии используется, как правило, при обработки небольших  полостей, а магнитострикционное  преобразование энергии  - для больших. 

      III группа объединяет лучевые методы обработки, основанные на съеме материала, при воздействии на него концентрированными лучами с высокой плотностью энергии. Как и при электроэрозионном методе обработки съем материала осуществляется при преобразовании энергии в тепло в зоне обработки. Различают три основных направления:

• лазерная обработка (лазеры постоянного действия и импульсные);
• электронно-лучевая обработка применяется для обработки микропрофилей, микроэлементов (ячейки размером n мкм) и получения точных размеров;
• ионно-лучевая обработка.

      IV группа - электрохимическая обработка основана на анодном растворении металлов и сплавов, применяется для электрохимического формообразования, электрохимического разрезания (бесконтактный метод обработки), электрохимического маркирования, электрохимического полирования. 

      V группа - электролитическое осаждение основано на катодном восстановлении металла или сплава и используется в двух основных направлениях:

• гальванопластика (процесс  получения копий с модели);
• гальваностегия (различные покрытия поверхностей).