Реферат: Методы обработки металла - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Методы обработки металла

Банк рефератов / Металлургия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 45 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

26 Содержание 1. Сущность и осо бенности электроискровой обработки матери а лов 2. Технология ультразвуковой и анодно-механической обработки матери а лов 3. Сущность и особенности электроимпульсной обработки матери а лов 4. Обработка материалов лазером и электронным л у чом 5. Сущность методов обработки деталей пластическим деформиров а нием Список использованной литерат у ры 1. Сущность и особенности электро искровой обработки материалов Различные электроискровые методы обработки материа лов известны науке и промышленности достаточно давно. Несомненными пре имуществ а ми подобных методов является относительная простота оборудования, выс о кая производительность, независимос ть производительности от твердости обрабатываемого материала и других его физических характеристик. Единс т венное ограничение применения только в необходимости, чтобы обрабат ы ваемый материал был т окопров о дящим. Одним из видов электроискровой обработки является электроэрозио н ное легиров ание. Принцип электроэрозионного легирования давно известен в промышл енности и применяется, когда необходимо получить твердое, изн о состо й кое покрытие поверхности, обладающее хорошей связью с м атериалом основы. Широко применяются в промышленности портативные уст ановки с рабочей частью в виде карандаша для ручной обработки или специа лизир о ванное обор у дование (станок производства Япони и для упрочнения вершин зубьев непр е рывной стальной пилы). Механизм процесса следующий: При сближении электродов (анода v наносимого материала и катода v обрабат ываемой поверхности) происходит увеличение напряженности эле к трич е ского тока. При некотором расстоянии v напряженность ста новится достаточной для возни к новения искрового разряда. Через канал сквозной проводимости пучок электронов фокусировано ударя ется о поверхность анода. Энергия остановленных электронов выдел я ется в поверхностных слоях анод а. Поскольку в этот момент система бр о ском освобождает накопленную энергию, плотности тока значи тельно пр е восходят критич еские значения. В результате от анода отделяется капля ра с плавленного металла и движется к к а тоду, опережая движущийся вслед с большой скоростью анод. Капля расплавленного металла в процессе отдел е ния от катода нагрев ается до высокой температ у ры, закипает и взрывается. Так как к этому моменту цепь тока прерывается, исчезают сжимающие усилия электромагнитного поля, частицы расплавленного металла летят ш и роким факелом. Перегретая капля в процессе отделения, закипания и взрыва, увеличившего ее действующую п оверхность, все время была в соприкосн о вении с газом в атомарном состоянии, следовательно, химическ ий состав л е тящих к аноду ча стиц отличается от исходного состояния анода. Факел ча с тиц, дости г нув катода, прилипает и частично внедряется в его по верхность. Вслед за частицами движется электрод, включенный в систему, успевшую вно вь нак о пить энергию, так как источник ее питания продолжал действовать. Поэтому через раскаленные ч астицы, лежащие на катоде, проходит второй и м пульс тока, сопровождающийся мех а ническим ударом массы электрода-ан ода. Второй импульс сваривает частицы между собой и прогревает поверхно сть к а тода, на котором они л ежат. Происходит диффузия частиц в поверхность кат о да и химическая реакция между этим и частицами и материалом катода. Мех а нический удар проковывает покрытие, увеличивая его однород ность и пло т ность. Затем ано д движется вверх, а на катоде остается слой металла, прочно соединенный с его поверхн о стью. Упоминания о данном методе встречаются в специальной литературе уже в п ервой половине нашего столетия. Основные его черты сохраняются и до н а шего времени. Основные изм енения коснулись лишь конструкции электрод о держателя, модернизации источника п и тания, комбинирования электродов-и нструментов для нанесения комбинированных покр ы тий. Также существует вариант нане сения покрытий при внесении в зону низковольтного электрич е ского разряда наносимого материал а в мелкодисперсном виде. Однако при да н ном методе частота следования разрядов остается зависим ой от частоты мех а нических колебаний анода. Обобщенно, недостатками данного метода, принимаемого за прототип, я в ляются: – низкая скорость процесса, завися щая от частоты следования импульсов, т.е. от частоты м е ха нических колебаний вибратора с анодом; – дискретный вид покрытия из-за осо бенностей процесса переноса металла с анода на повер х ность катода; – невозможность обработки трудно доступных мест; – возможность нанесения покрытий только из электропроводных матери а лов. Попытки расширить технологические возможности метода позволили предл ожить принципиально новый способ электроискрового легирования. Да н ный способ состоит в том, что на носимый материал в мелкодисперсном, взв е шенном в газе состоянии, попадает в промежуток между като дом – обрабат ы ваемым материалом и анодом , в котором с большой ча с тот ой (более 2000 Гц) возбуждаются высоковольтные разряды. Попадая в разряд, пор ошок расплавл я ется и осажд ается на о б рабатываемой по верхности. Проведенный патентный поиск показал принципиальную новизну предл о женного сп о соба. Существенными преимуществам и предложенного способа являются во з можность нанесения неэлектропроводных покрытий, увеличени е скорости процесса и повышение наде ж ности оборудования из-за отсутствия механических колебаний в системе, значительное сн и жение неравномерности покрытия из-за высокой частоты следования импул ьсов, перекрытие следов н а н есения покрытия, снижение себестоимости процесса из-за упрощения обор у дования и во з можности обработки труднодоступн ых мест. 2. Технология ультразвуковой и а нодно-механической обработки ма тери а лов Современная технология механической обработки конс трукционных мат е риалов дости гла больших успехов, а выпускаемые промышленностью металл о режущие станки – высокой степени совершенства и высоко й производительн о сти, что поз воляет с успехом решать разли ч ные задачи, выдвигаемые бурным процессом развития техники. Однако развитие техники привело к появлению новых м атериалов, мех а ническая об работка которых традиционными способами затруднена. К ним о т носятся, прежде всего, такие матери алы с высокой твердостью, как вольфрам о содержащие и титанокарбидные сплавы, алмаз, рубин, лейкосапф ир, закале н ные стали, магнит ные сплавы из редкоземельных элеме н тов, термокорунд и др. Из традиционных способов при обработке таких материалов применяется тол ь ко шлифование. Обработка другой группы материалов, таких как германий, кремний, фе р риты, керамика, стекло, кварц, пол удрагоценные и поделочные минералы и м а териалы, затруднена их очень большой хрупкостью. Такие ма териалы не в ы держивают уси лий, возникающих при традиционной механической обработке. Поскольку им енно перечисленные выше материалы во многом определяют прогресс техни ки, возникает необходимость эффективно обрабатывать детали из подобны х, «необрабат ы ваемых тради ционными способами», материалов. Для решения проблемы обработки сверхтвердых и хрупких материалов разр аботаны и внедрены в практику специальные способы обработки: алмаз о содержащим вращающимся инстр ументом, электрохимический, электроэроз и онный, электронно-лучевой, ультразвук о вой. Все перечисленные способы обработки характеризуются очень высокой эко логической опасностью и энергоемкостью процесса. Так, наиболее широко используемый в практике способ обработки алмаз о содержащим вр а щающимся инструментом характериз уется энергоемкостью (затратами электрической энергии на съем единицы объема обрабатываемого материала), приблизительно равной 2000 Дж/мм3, обеспечивая выполнение отверстий диаметром не более 25 мм с производ и тельностью не выше 0,5 мм /мин. При такой обработке используется большое количество охлаждающей в о ды (не менее 1 … 5 л /мин), причем очистка ее от мелкодисперсного порошка ра з рушаемого материала (напр и мер, стекла) является сложной пр облемой. При механической обработке с помощью алмазосодержащих инструментов ис польз у ются мощные, высокос коростные сверлильные станки. Износ рабочего инструмента достигает 5 % от глубины выполняемых о т верстий, а изг о товление алмазосодержащих инстру ментов диаметром более 25 мм является техниче ски нера з решимой задачей. Приведенные данные по энергозатратам и расходу материалов при алма з ном сверлении обуславливают в ысокую стоимость выполнения одного отве р стия (до 15 долларов США). Очевидно, что такой способ обработки будет экологически опасным (ак у стический шум, вращающийся с б ольшой частотой рабочий инструмент, унос большого количества воды с мел кодисперсным порошком и т.п. ) и не рес урсо с берегающим (большой р асход алмазного инструмента, малая производител ь ность сверления, большой расход во ды, большое энергопотребление). Преимущества ультразвукового (УЗ) способа обработки перед другими з а ключаются в возможности обраб атывать непроводящие и непрозрачные мат е риалы, а также в отсутствии после обработки остаточных на пряжений, прив о дящих при ис пользовании других способов к образованию трещин на обраб а тываемой поверхности. Ультразвуковым способом эффективно обрабатываются такие хрупкие м а териалы, как агат, алебастр, алмаз, гипс, германий, гранит, графит, карбид бора, кварц, керамика, корунд, к ре м ний, мрамор, нефрит, перл амутр, рубин, сапфир, стекло, твердые сплавы, термокорунд, фа р фор, фаянс, ферриты, хрусталь, яшма и многие другие. Ультразвуковой способ обработки представляет собой разновидность о б работки долблением – хрупкий материал выкалывается из изделия ударами з е рен более твердого абразива, которые направляются торцом ра бочего инстр у мента, колебл ющегося с ультразвуковой ча с тотой. Применение ультразвуковых колебаний позволяет интен сифицировать процесс хрупкого разрушения обр а батываемого материала за счет создания сетки микро трещин и выколов на п о верхн ости. Технология ультразвуковой обработки заключается в подаче абразивной с успензии в рабочую зону, т.е. в простр анство между колеблющимся с высокой частотой торцом рабочего инструме нта и поверхностью обрабатываемого изд е лия. Зерна абразива под действием ударов колеблющегося и нструмента удар я ют по пове рхности обрабатываемого изделия и проводят его разрушение. В к а честве абразива обычно используют ся карбид бора или карбид кремния, в кач е стве транспортируемой жидкости – обычная вода. Вследствие воздействия частичек абразива на поверхность рабочего инс т румента происходит его раз рушение. Для уменьшения износа рабочего инстр у мента его обычно выпо л няют из вязких материалов, не разрушающихся под действие м ударных нагрузок. Частицы абразива под действием ударов раскалываются. Поэтому в зону обр аботки н е прерывно подаетс я абразивная суспензия, несущая зерна свежего абразива и удаляющая част и цы снятого материала и раз мельченный абразив. Для уменьшения шумового воздействия от работающих ультразвуковых аппа ратов, раб о чая частота выби рается достаточно высокой, обычно это 22 Кгц или более. Подача рабочего инструмента в направлении колебаний обеспечивает форм ирование поло с ти, копирующ ей форму рабочего инструмента. Таким образом, ультразвуковая размерная обработка базируется на двух о сновных проце с сах: 1). Ударном внедрении абразивных зерен, вызывающих выкалывание ча с тиц обрабатыва е мого материала; 2). Циркуляции и смене абразива в рабочей зоне. Обязательным условием высокопроизводительной ультразвуковой обр а ботки материалов является инт енсивное протекание этих двух процессов. О г раничения, возникающие для протекания одного из этих пр оцессов, вызывают снижение эффективности всей ультразвук о вой обработки. Производительность ультразвуковой обработки в значительной степени з ависит от физико-механических свойств материалов, частоты и амплитуды к о лебаний рабочего инструме нта, зернистости абразива и нагрузки на инстр у мент. Влияние всех этих факторов на процесс ультразв уковой размерной обр а ботк и будет рассмотрено далее. Способ ультразвуковой обработки начал применяться в промышленности уж е в начале шестидесятых годов. С его помощью удалось существенно упр о стить и ускорить технол о гию изготовления фасонных дета лей из твердых и хрупких материалов. Так, например, в сотни раз повысилась производител ь ность выреза ния пластин любой формы из различных керамик, полупроводн и ковых материалов, появилась возмож ность выполнять отверстия любой формы, упростилась технология изготов ления матриц и пунсонов из твердых спл а вов. Следует отметить, что УЗ установки первой группы для обработки деталей и з твердых хру п ких материал ов до настоящего времени не получили широкого развития. Обусловлено это было низкой надежностью и эффективностью самих установок, выполненных на основе ламповых генераторов, и использованием магнитострикционных преобразователей, требующих принудительного водян о го охлаждения, с одной стороны, и пра ктически полным отсу т стви ем до 90 - х годов по требностей в таких станках из-за отсутствия индивидуальных потреб и телей, малых предприятий и мелк осерийных производств. Поэтому наибольшее распространение до 90 - х годов получили стациона р ные УЗ станки (как универсальные, та к и специализированные) с вертикальным расположением колебательной си стемы. Их условно подразделяли в зависим о сти от функциональных возможн о стей на три группы: Станки малой мощности до 200 Вт; Станки средней мощности от 250 до 1500 Вт; Станки большой мощности от 1600 до 4000 Вт. Станки малой мощности (наиболее типичный представитель – станок м о дели 4770А) выполнялись по образцу нас тольных сверлильных станков, прим е нялись и применяются для обработки неглубоких отверстий (гл убиной не более 5 мм ) малых диаметров (0,2 … .6 мм ). Габаритные размеры станков малой мо щ ности сравнительно небольшие, а ма сса достигает 120 кг. Максимальная п рои з водительность по стек лу достигала 80 мм 3 /мин, что соответствовало энергое м кости технологического проце сса при обработке стекла, равной 75 Дж/мм 3. Наибольшее количество установок и станков, созданных и использующи х ся как в н а шей стране, так и за рубежом, относил ись ко второй группе. Эти станки традиционно выполнялись с жесткой стани ной и массивной фундамен т н ой плитой, а по внешнему виду напоминали и на практике выполнялись на б а зе вертикальных или радиал ьно-сверлильных и вертикально-фрезерных ста н ков. Ультразвуковая колебательная система таких ст анков выполнялась на о с нов е магнитострикционного преобразователя, имела значительные габариты ( б о лее 400х150 мм ), требовала принудительного в одяного охлаждения (расход воды не менее 1 л /мин) и жестко соединялась со станком. Та ким образом, уль т развуковы е станки второй группы использовались исключительно в стациона р ных условиях, и на них обрабатыв ались только изделия, устанавливаемые на рабочем столе станка. Это сущес твенно ограничивало функциональные во з можности ультразвуковых станков, не позволяя, например, о брабатывать бол ь шие листы стекла, мрамора, обрабатывать изделия, не перемещаемые на раб о чий стол, обрабатывать не горизонт ально расположенные изделия, т.е. вып о л нять отверстия и пазы нео бходимой формы и размера на месте их располож е ния. Станки мощностью 0,4 кВт (модель 4771А) обеспечивали в ыполнение о т верстий ди а метром от 0,5 до 15 мм с производительностью до 500 мм 3 /мин, что соотве тствовало энергое м кости п роцесса – 50 Дж/м м3. Станки мощностью 1,5 кВт (например, модели 4772А и Динатрон фирмы «Лефельдт») п ри собственной массе в 1000 кг обеспе чивали выполнение отве р ст ий диаметром до 40 мм и характеризовались энергое мкостью процесса, ра в ной 75 Д ж/мм3. Станки большой мощности получили незначительное распр о странение. Они были изгото в лены в единичных экземплярах и при менялись только в крупносерийном производстве для обработки деталей и з твердых сплавов, твердой керамики, изготовления небольших матриц и зат очки инстр у ментов. Типичны й представитель этой категории станков – станок модели 4773А массой 1500 кг., мощностью на входе преобразователя 4 кВт (п отре б ляемая мощность боле е 10 кВт). Станок обеспечивал выполнение отверстий диаметром не более 60 мм и характеризовался энергоемкост ью процесса пр о шивки, превы шающей 70 Дж/мм3 (по стеклу). Таким образом, разработанные в нашей стране и за рубежом ультразвук о вые прош и вочные станки обеспечили выполнен ие отверстий диаметром до 60 мм (обычное сверлени е алмазосодержащим инструментом – не более 25 мм ). Сам технолог ический процесс обрабо т ки характеризовался энергоемкостью, превышающей 50 … 75 Дж/мм3 (энергоемкость снизилась в 25 … 40 раз по сра в нению с алмазным сверлением). К недостаткам существующих ультразвуковых станков относится большая э нергое м кость процесса (из-з а низкого КПД), невысокая производительность. Из анализа современного с о стояния ультразвуковой те хники, накопленного опыта, современного уровня развития эле к троники и в связи с созданием новых материалов для излучателей УЗ колебаний следует, чтобы преодолеть выш е указанные недостатки разр аботанных ранее станков и апробированных спос о бов обработки необходимо использовать следующие п ерспективные направл е ния развития: 1. Исходя из необходимости решения ряда конкретных задач в заданных усло виях и наличия вполне определенных возможностей у различных потреб и телей необходимо создание ряд а УЗ станков, способных удовлетворить потре б ности современных высокоэффективных пр о изводств и других потребителей. 2. Для снижения энергоемкости УЗ обработки разработать и применить колеб ательные системы на основе современных пьезоэлектрических матери а лов, обладающих высоким КПД (бо лее чем в два раза выше, чем у магнитос т рикционных материалов) и не требующих принудительного водя ного охлажд е ния. 3. Для снижения энергоемкости процесса, повышения надежности и сн и жения массог а баритных характеристик генератор ов УЗ колебаний разработать и использовать новые принципиальные схемн ые технические решения (обесп е чение работы в ключевом режиме, с применением систем автомат ической ст а билизации номи нальной рабочей частоты и стабилизации амплитуды) на осн о ве новых электронных элементов (на пример, высоковольтных, высокоскорос т ных транзисторов большой мощности). 4. Для повышения эффективности станков разработать ультразвуковые к о лебательные системы с высоким КПД на основе использования новых конс т руктивных схем преобразователей, концентраторов, рабочи х инструментов и материалов для их изг о товления. 5. Для повышения производительности обработки и снижения энергоемк о сти процесса использовать пол ые трубчатые рабочие инструменты и развивать и совершенствовать УЗ о б работку вращающимся рабоч им инструментом в виде полой металлической трубки с прим е нением абразивной суспензии. 6. Для увеличения глубины обработки без существенной потери произв о дительности усовершенствоват ь и применить безабразивное сверление глуб о ких отверстий рабочими инструментами из природных или синтетических а л мазов на металлических связках. 7. Для повышения эффективности ультразвуковой обработки совершенс т вовать технол о гию УЗ обработки и методики примен ения станков (проведение обработки за несколько проходов с постепенным увеличением диаметра раб о чего инструмента, последовательная пр о шивка с двух сторон и т.п. ). Анодно-механическая обработка материалов, основанна я на одновреме н ном использова нии анодного ра с творения и ме ханического удаления продуктов распада. Примен я ется для резки, заточки резцов, шлифования и др. 3. Сущность и особенности электроимпульсной обработ ки материалов Технологии с использованием импульсных сильных ток ов относятся нар я ду со взрывн ыми (использование взрывчатки) к высокоскоростным, при кот о рых реализуется интенсивное силовое воздействие на обрабатываемый объект. Часто объекту при этом сообщаетс я большая скорость, что открывает новые технологические возможности. На пример, появление пласт и чески х свойств у хрупких материалов (сплавы молибдена). К технологиям, использ ующим сил ь ные импульсные токи , принадлежат электроги д равли ческая (сильноточный разряд в воде), электроэрозионная и магнитно-импуль сная обработка матери а лов (со здание сильного импульсного магнитного поля и организация силового де йствия этого поля на обрабатыва е мый объект). Рассмотрим электрофизические основы технологии. При импульсном электрическом разряде в жидкости происходит быстрое вы деление энергии в канале разряда. В результате давление в канале разряда значительно превышает внешнее, канал быстро расширяется, что приводит к возникновению ударной волны и потоков жидкости. Ударная волна предста в ляет собой скачек плотност и среды, распространяющейся от канала со скор о стью, превышающей звуковую. Давление на фронте ударн ой волны в жидкости может достигать десятков килобар. Воздействие этого давления на обрабат ы ваемы й об ъ ект может вызывать стр уктурную перестройку материала объекта (дробление хрупких матери а лов, деформацию, упрочнение пов ерхности и т.д. ). Потоки жидкости, расп ространя ю щиеся со скорост ью 10 2 ч10 3 м/с, передают кинетическую энергию обрабатываемом у объекту, вызывая, как и ударная во л на, его механические изменения. Механические проявления имп ульсного ра з ряда в жидкост и принято называть электрогидравлическим эффектом, а уст а новки с использованием этого эффек та – электроги дравлическими. В качестве рабочей среды в таких устано в ках используется, как правило, техн ическая вода. Как уже отмечалось, технологии с применением электрическо го разряда в жи д кости относ ятся к высокоск о ростным. Эт им и определяется их преимущество. Можно назвать ряд технологических пр оцессов, которые либо нашли примен е ние, либо перспективны. Под электроэрозионной обработкой по нимают обр а ботку металлов с использованием электрической эрозии, возникающей при о р ганизации импульсного разряда меж ду обрабатываемой деталью и специал ь ным электродом-инструментом. Электроэрозионная обработка п роизводится с целью придания детали требуемой формы (размерная обработ ка), упрочн е ния поверхности или нанесения на нее защитного покрытия. Различают два вида электроэрозионной обработки: электроискровую и эле ктрои м пульсную. Электроискровая обработка производится короткими импульсами тока (мен ее 100 мкс). У с ловно такие разр яды называют искровыми, из чего следует и название обработки. Электроимпульсная обработка характеризуется более длительными и м пульсами тока (более 100 мкс), при которых разряд по своим характеристикам приближается к дуговому: с хара ктерными зонами и столбом канала, для кот о рого характерны малые градиенты напр я жения. Принцип реализации электроэрозионной обработки основан на тепловом де йствии канала разряда на обрабатываемую деталь. В канале разряда, вкл ю чая приэлектродную зону, з а короткое время выделяется энергия, нагревая г а зовую среду канала (в основном пары мета л ла) до температуры в несколько тыся ч градусов. За счет теплопроводности из зоны разряда формируется теплов ой п о ток, который быстро наг ревает непосредственно примыкающий к месту разряда металл заготовки, п лавит и частично испаряет некоторое к о личество металла, образуя эрозионную лунку. Для организации разряда с ну ж ными параметр ами и эвакуации продуктов эрозии (пара и частиц расплавле н ного металла) разряд производится в технолог и ческой жидкост и (керосин, масло, вода). Главными преимуществами электроэрозионной обработки являются во з можность о б работки металлов с любой прочность ю, включая высокопрочные сплавы, а также возможность изготовления отвер стий, линий разреза сло ж ной конфигурации. Например, используя электрод в форме спирали, возможно и з готовить отверстие, повтор яющее форму электрода в заготовке, облада ю щей любой прочностью. Никакими другими технологическими приемами аналоги ч ную опер ацию выполнить невозможно. Важной особенностью электроэрозио н ной обработки является простота ре гулирования выделяемой в разряде энергии путем изменения емкости исто чника питания. Тем самым обеспечивается ж е лаемый режим: грубый (обдирочный) или более мягкий, с более гладкой п о верхностью обра батываемой д е тали (финишны е режимы). Магнитно-импульсная обработка материалов основана на использ овании электродинам и чески х сил, которые в импульсных режимах могут достигать гигантских знач е ний. Если давления, создаваемы е электродинамическими сил а ми, превышают предел прочности, то происходит деформация заг отовки. Этот процесс часто называют магнитной штамповкой. При магнитно-и мпульсной обработке прои с ходит преобразование эле к трической энергии, накопленной в конденсаторной батарее, при разряде на и н дуктор или непосредстве нно на заготовку в энергию импульсного магнитного поля, совершающего ра боту деформирования эле к т ропроводной заготовки. При магнитно-импульсной обработке достигаются скорости перемещ е ния заго товки до нескольких сотен метров в секунду, что открывает широкие технол огические возможности этого способа при штампо в ке труднообрабатываемых обычными способами мате риалов, импульсной сва р ке и т.д. Отсутствие инерционной среды, ч ерез которую обычно передается давление на обрабатываемую деталь, а так же распределение электродинамич е ских сил по объему заготовки, возможность осуществления тех нологических опер а ций в ко нтролируемой газовой среде или в вакууме через изоляционные стенки – уникальные особ енности магнитно-импульсной обработки. К преим у ществам магнитной штамповки относятся также возм ожность точного регул и ров ания электродинамических сил путем изменения электрич е ских параметров установки, простот а технологической оснастки, возможность полной автомат и зации изготовления дет а лей и т.д. 4. Обработка материалов лазером и электронным лучом Использование лазеров в первую очередь предполага ется в тех технолог и ческих пр о цессах, которые неосуще ствимы с помощью других источников энергии или их осуществление связан о с большими энергетическими и време н ными затратами. Предпочтительным оказывается применение ла зеров при те р мической обра ботке элементов электронных схем, когда обрабатываемые уч а стки сочетаются с участками или де талями, имеющими низкотемп е ратурную стойкость, а также для микроразмерных и локальных т ермообработок. В п о следнее время широко используется ЛТ в операциях, где обработка материалов с пом ощью лазеров осуществляется с меньшими энергетическими и трудовыми за тратами (например, для обработки хрупких, твердых и термостойких мат е риалов) по сравнению с другими технологиями. Во многих процессах оказалось возможным сочетать лазерн ое воздействие с другими видами энергии, напр и мер с действием плазмы электрического разряда, взры вной волны, ультразв у ка, мех анического и химического воздействия. Это значительно расширило круг з адач, р е шаемых с помощью ЛТ. Очень часто лазерная обработка проводится в присутствии химических, га зовых и других рабочих сред, что позволяет пров о дить ряд работ, неосуществимых в других технологиях. Предпочтительным оказывается использование лазеров в процессах, где с его пом о щью возможно выпол нение целого ряда операций одновременно или в одном технологическом ци кле. Преимуществом ЛТ является простота управл е ния лазерным пучком, высокая точность обработки и оперативность. Рассмотрим наиболее типичные технологические операции, привлекая н е сложные ф и зические модели и представления. Пожалуй, наиболее широкое применение лазерная свар ка нашла в прои з водстве изд е лий электронной техники, т ак как позволяет сваривать тугоплавкие металлы (вольфрам, моли б ден); проводить микролокальную сва рку (~10 мкм); обрабатывать короткими импульсами (10 -2 – 10 -3 с), что исключает нежелател ь ные структурные изменения в материалах из-за подавления диффузных проце с сов; вести сварку в любой атмосфере, в труднодоступных местах, бе с контактно и без загрязнений; соединять материалы с различны ми теплофизич е скими и меха ническими свойствами. Процесс сварки лазером позволяет проводить оп е рации вблизи от термочувст вительных элементов. Лазерная сварка я в ляется энергоемким процессом, поскольку требует плавлен ия материала. О с новная особ енность изучения физики плавления связана с тем, что при плавл е нии большинства металлов их электр опроводность скачком уменьшается в 2 – 3 раза, что влечет за собой скачок теплопр оводности и отражательной способности и тем самым приводит к новому реж иму нагревания, характеризующемуся д о полнительной затратой тепла на плавление. В этом случае очен ь часто приб е гают к решения м, п о зволяющим резко увелич ить производительность лазерной сварки за счет использования дополнит ельной энергии или специальной реа к тивной среды. Другой технологической операцией, также связанной с процессом плавл е ния, является лазерная пай ка, которую, подобно сварке, можно проводить в труднодоступных местах, за кр ы тых объемах, используя в се замечательные свойства лазерного излучения. Чаще всего для этой опер ации используются твердотельные лазеры с = 1,06 мкм, а тип этой операции является, пож алуй, самым массовым видом ЛТ в производстве изделий электронной техник и (ИЭТ). Основными преимуществами лазерной пайки являются следующие во з можности: практически мгно венная скорость нагрева; точное дозирование энергии в процессе пайки; пр ецизионность позицирования зон обработки и т.д. Особенности физических процессов лазерной резки с вязаны с разруш е нием матер иала за счет испарения движущимся источником тепла и использ о ванием при резке непрерывного или импульсного излучения. Удобнее всего резку материалов вести лазерами н епрерывного действия, например СО 2 – л азерами мощностью 10 2 – 10 4 Вт. Для обеспечения процесса резки мет аллов часто производится поддув газов: инертных – для повышения чистоты повер х ности реза или кислорода – для повышения ско рости реза. В большинстве случаев световой поток, сфокусированный в пятно d г дв и жется со скоростью о . Если теплонасыщение произо йдет раньше, чем световое пятно пройдет путь, равный своему радиусу, то ес ть о r г / < 1, то источник считается медленно движущимс я и наиболее употребим. Пороговая интенси в ность светового потока, необходимая для начала резки, с ув еличением скорости перемещения источника увеличивается как о . В случае импульсного излучения возникают дополнительные требования к скорости движения источника тепла, мощности и частоте излучения. При и м пульсном излучении, если с кважность импульсов мала, пользуются усредне н ными мощностными характеристиками эквивалентными характеристикам н е прерывн ого излучения. Если t и < 0,1 r г / о , то источник считается непо д вижн ым при о < 1 см /с, r г > 10 мкм. При f< /(30 r г 2 ) после каждого импул ь са материал начинает остывать, так как не происходит достато чного накопл е ния тепла, а ре зультат воздействия определяется параметрами отдельного и м пульса. Отсюда понятно, что при импу льсном режиме работы лазера для пр о ведения этой технологической операции необходимо увеличен ие мощности, частоты импульсов при уменьшении скорости перемещения ист очника излуч е ния. По сравнению с традиционными методами резки абразивными алмазн ы ми кругами лазер обладает следу ющими преимуществами: позволяет легко р е зать сверхтвердые материалы (например, алмазы, корунды); д елать малую ш и рину пропила ( в несколько десятков микрон); изготавливать детали сложной формы в хрупк их материалах, обрабатывать кристаллы с большими внутренними н а пряжениями независимо от их криста ллической орие н тации. Лазерная маркировка имеет преимущество перед обычными методами при ма ркировании изделий малых и сверхмалых размеров, хрупких, твердых, ст е рильных и в труднодо с тупных местах. Операция маркировки реализуется путем сканирования луча по программе или путем проекции ма ски. Изображение формируется за счет испарения материала. Скрайбирование – метод частичного испарения вдоль грани цы раздела и последующ е го р азламывания. Эффективен для разделения хрупких материалов (керамик, пол упроводн и ковых кристаллов , стекол и т.д. ). Для этой операции прим еняются СО 2 -лазеры непрерывно го действия. Это – о чень экономичный и высокопроизводительный метод. Физическое содержание процесса термообработки за ключается в измен е нии стру к турных свойств материалов под воздействием нагрева (в отличие от сварки – плавления и резки – испарения). Принципиально лазерная термообр а ботка не отличае тся от обычной, но имеет свои особенности. Использование лазера позволяе т резко уменьшить глубину обраб а тываемого слоя, управлять его величиной, проводить локальны е структурные преобразования, придавать обрабатываемым участкам особы е свойства, проводить профилированную те р мообработку и т.д. Лаз ерное действие на материал, как правило, многофакто р ный процесс, а лазерная термообраб отка подразум е вает получе ние различных результатов: закалки, отжига, отпуска, легирования, упрочн ения, кристаллиз а ции, аморф изации и других проце с сов. Рассмотрим часть технологических процессов термообработки, которые за нимают значительное место в производстве ИЭТ. Высокая скорость нагрева и охлаждения позволяет модифицировать ми к роструктуру поверхности металлов, керамик, при этом про исходит локальная закалка тонкого приповер х ностного слоя, обеспечивающая высокую твердость об работанных участков. Кроме того, благодаря высокой скорости охлаждения (10 8 – 10 9 К с -1 ), идет процесс ди спе р гирования, который так же способствует упрочнению поверхности. Такая пр о цедура дает положительный результ ат при изготовлении трущихся деталей электронной техники (например, при работе считывающих головок и др.). Упрочнение, полученное путем введения присадок в процессе лазерного на грева, наз ы вается лазерным легированием. С помощью лазера сравнительно легко осуществляется пр о цесс азотирования и наугле роживания поверхности изделий. Образующиеся новые фазы и соединения (ка рбиды, нитриды) облад а ют сво йствами, позволяющими резко повысить тугопла в кость и твердость, а также износостойкость матричны х материалов. Поэтому чаще всего легиров а ние проводится с целью упрочнения поверхностных слоев. В результате такого легирования удается повысить твердость и износостой кость в 2 – 3 раза. Пе р спективным является ле гирование деталей из дешевых углеродистых сталей металлокерамической смесью или твердыми вольфрам-кобальтовыми сплав а ми. Так, вдувание порошка ВК - 1 5 (сплава, используем ого для изготовления твердых наплавок в режущих и н струментах) в зону нагрева непреры вного СО 2 -лазера мощностью 1 – 3 кВт позволил о получить на обрабатываемом мат е риале поверхностные слои с твердостью, сопоставимой с напла вляемым мат е риалом. Достоинством способа лазерного легирования, несомненно, является во з можность управления проце ссами, регулируя энергию, частоту следования и м пульсов и их длительность. Изменяя скорость перемещ ения и число проходов луча по поверхности, можно легко изменять фазовый и химический состав п о верх ностных слоев, добиваясь необходимых р е зультатов. 5. Сущность методов обработки деталей пластически м деформированием Основные эксплуатационные свойства деталей машин – износостойкость, прочность, коррозионная устойчивость в значительной мере определяются с о стоянием их поверхнос т ного слоя. Сущес твует достаточно большое количество различных технологических методо в повышения качества поверхностей дет а лей. Наиболее распространенными из них являются гальваническ ие и химич е ские методы нанесе ния покрытий, такие как: хромирование, цинкование, ка д мирование, меднение, свинцевание, нике лирование, лужение, латунирование, о к сидирование. Обеспечивая повышение эксплуатационных свойст в, а так же, улучшая декоративный вид изделий, эти методы в то же время явля ются экол о гически небезопасн ыми. Технологический процесс изготовления деталей с п о крытиями обычно включает с ледующие операции: механическую обработку для получения п о верхностей необходимой точности и чистоты, обезжиривание и травление, промывку, осаждение на рабочую повер хность покрытия, термическую обр а ботку. Неблагоприятным с экологической точки зрения являет ся использование в составе электролитов для травления и нанесения покр ытий сил ь ных кислот. Наприм ер, в качестве электролита для хромирования обычно применяют хр о мовый ангидрид с добавками серн ой кислоты. Нерастворимые аноды изгото в ляют из свинца или сплава с сурьмой. При никелировании исп ользуется эле к тролит из се рнокислого никеля и щавелевокислого аммония. Травление ведут в электро лите, состоящем из серной и фо с форной кислот. В состав электролита для оксидирования также входит серная кислота. Использование и последу ю щая утилизация таких электролитов представляет с обой сложную экологич е ску ю задачу. Одним из способов ее решения является использование для повышения к а чества поверхностей деталей о тделочно-упрочняющей обработки поверхнос т ным пластическим деформированием, не оказывающей вред ного экологическ о го возде йствия на окружающую среду. Это накатывание, обкатывание, раск а тывание, выглаживание, виброобрабо тка, дин а мическое упрочнен ие различных поверхностей деталей машин. Накатывание, обкатывание и раскатывание осуществляют специал ь ным инструментом, рабочими элемент ами которого являются шарики или р о лики от подшипников или специально изготовленные. При давле нии рабочего элемента на обрабатываемую повер х ность детали происходит ее локальное пластическое деформирование в месте контакта. Наличие различных вращательных и пост у пательных движений позвол яет обрабатывать различные п о верхности (плоские, цилиндрические, фасонные). Обработку веду т на универсальных и специал ь ных станках, станках с ЧПУ, полуавтоматах и автоматах. Выглаживание производят инструментом, рабочим элементом котор о го является твердосплавный или алмазный индентор, скользящий по обрабат ы ваемой поверхности. Этим методом можно обрабатывать все виды поверхн о стей от плоск ой до фасонной. Виброобработка – это процесс накатывания, обкатывания, раскатыв а ния шариками или алмазное выглажив ание при наличии дополнительного осцилл и рующего движения рабочего элемента параллельно обрабат ываемой поверхн о сти. Варьи рование амплитуды и ча с тот ы осцилляций рабочего элемента, наряду с изменением других режимов обра ботки, позволяет создавать на поверхности различные регулярные микрор ельефы или системы кан а вок. Динамическое упрочнение производят рабочими элементами в св о бодном состоянии или при их фиксир ованном положении. В качестве рабочих элеме н тов при свободной обработке применяют дробь и шарик и, стальные или сте к лянные, при фиксированном пол о жен ии шарики и ролики подшипников или специальные, в зависимости от обрабат ываемой поверхности. При свободной динамической обработке рабочие эле менты направляются на обрабатыва е мую поверхность воздушной струёй с помощью специальных уст ройств под дейс т вием центр обежных сил или в вибробункерах. В зависимости от функционального назначения изделия за счет изм е нения рабочего давления обрабо тку можно производить на отделочных, упрочня ю щих и промежуточных о т делочно-упрочняющих режимах. Отделочная обработка осуществляется при небольших рабочих да в лениях р > 1,5 я т и позво ляет повысить несущую способность исходной шер о ховатости поверхности с 1 – 2 % до 15 – 2 0 % . Упрочняющую обработку прои з водят при р > 3я т , при этом значительно повыша ется степень (до 18 0 % ) и глубина упрочн е ния. Обработка на промежуточных отделочно-упрочняющих р е жимах (1,5я т < р <3я т ) позволяет улучшить несущую способность параме т ров шероховатости и волнистости и повысить исходную поверхностную микротвердость на небол ь шую глубину. Все методы обработки заготовок пластическим деформированием имеют шир окие возможности в управлении параметрами состояния поверхн о стного слоя деталей машин, а, следов ательно, и их эксплуатационными свойс т вами. На основании исследования закономерностей формирован ия поверхнос т ного слоя при отделочно-упрочняющей обработке установлены основные вза и мосвязи параметров состояния пове рхностного слоя с параметрами обр а ботки. При накатывании шариками наружных цилиндрических поверхностей параметр шер о ховатости R a рассчитывается следующим образом: , где R a ис х – исходная шероховатость, d – ди аметр роли ка, v, s – скорость и подача, яя max – ма ксимальные напряжения на контакт е. При алмазном выглаживании наружных цилиндрических поверхностей п а раметр шер о ховатости R a определяется следующим обра зом: где d a – диаметр алмазного индентора При вибронакатывании плоских поверхностей параметр шероховат о сти R a равен: где р – д авление, i =1…3 На основании указанных зависимостей разработаны рекомендации по в ы бору рациональных параметров отделочно-упрочняющей обработки, обеспеч и вающих требуемый уровень параметров шероховатости пов ерхности с уч е том основных эксплуатационных свойств – износостойкости и прочности. Рассмо т ренные методы являются экологи чески чи с тыми, безопасны дл я рабочих и не оказывают вредного воздействия на окружающую среду. Список использованной литерату ры 1. Курец В.И. , Усов А.Ф. , Цукерман В.А. Электроимпульсная дезинтегр а ция материалов. – Ап а титы: КНЦ, 2002, 324 с. 2. Семкин Б.В. , Усо в А.Ф. , Курец В.И. Основы электроимп ульсного ра з рушения матер иалов. – Апатит ы: КНЦ, 1995, 276 с. 3. Усов А.Ф. , Семкин Б.В. , Зиновьев Н.Т. Переходные проце ссы в устано в ках электроим пульсной технологии. Л.: Наука, 1987. 189 с. ; Барнаул: изд. А Г ТУ, 2000 (изд. 2 - о е переработанное и дополненное), 160 с. 4. Импульсный пробой и разрушение диэлектриков и горных пород / А.А. Воробьев , Г.А. Воробьев , Е.К. Завадовская и др. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1971. 225 с. 5. Воробьев А.А. Разрушение горных пород электрическими и м пульсными разр я дами. Томск: Изд-во ТГУ, 1961. 150 с. 6. Усов А.Ф. Перспективы технологий электроимпульсного разрушения горных п ород и руд // И звестия Академии наук, Энергетика, 2001, № 1 , с 54 – 6 2 7. Усов А.Ф. , Цукерма н В.А. Потенциал электрофизических процессов и те х нологий в производств е (энергетический аспект) // Горный информационно-аналитический бюллетень, № 6 . – М.: МГГУ, 2001, 120 – 1 27 .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Модное в менеджерской среде выражение "я вас услышал" вызывает у меня естественное раздражение: "вот если бы ты, сука, ещё и понял, то не звонил бы три раза по одному и тому же поводу..."
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по металлургии "Методы обработки металла", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru