5.5. Маловідхідні фізико-хімічні методи обробки металів
Крім зазначених вище методів обробки металів і виготовлення заготовок і деталей машин застосовують й інші – порівняно нові і дуже прогресивні.
Зварювання металу. До винаходу зварювання металу ництво, наприклад, котлів, металевих корпусів суден або інших робіт, що потребують з’єднання одного з одним металевих листів, було засновано на застосуванні методу клепання.
В даний час клепання майже не застосовують, його замінило зварювання металу. Зварне з’єднання надійніше, легше, виконується швидше і дозволяє заощаджувати метал. Зварні роботи потребують меншої витрати робочої сили. Зварюванням можна також з’єднувати частини поламаних деталей, і шляхом наварки металу відновлювати зношені деталі машин.
Існують два способи зварювання: газове (автогенне) – за допомогою пального газу (суміш ацетилену і кисню), що дає дуже гаряче полум’я (понад 3000ºС), і електрозварювання, при якому метал плавиться електричною дугою (температура до 6000°С). Найбільше застосування в даний час має електрозварювання, за допомогою якого міцно з’єднують дрібні й великі металеві частини (зварюють один з одним частини корпусів найбільших морських суден, ферми мостів та інші будівельні конструкції, частини величезних котлів найвищого тиску, деталі машин і т. ін.). Вага зварюваних частин у багатьох машинах на сьогодні складає 50-80 % їхньої загальної ваги.
Традиційна обробка металів різанням досягається зняттям стружки з поверхні заготовки. У стружку йде до 30-40% металу, що дуже неекономічно. Тому все більша увага приділяється новим способам обробки металів, заснованим на безвідхідній або маловідхідній технології. Поява нових методів зумовлена також поширенням у машинобудуванні високоміцних, корозійно-стійких і жароміцних металів і сплавів, обробка яких звичайними методами ускладнена.
До нових методів обробки металів належать хімічні, електричні, плазмово-лазерні, ультразвукові та гідропластичні.
При хімічній обробці використовується хімічна енергія. Зняття визначеного прошарку металу здійснюється в хімічно активному середовищі (хімічне фрезерування). Воно полягає в регульованому за часом і місцем розчиненні металу з поверхні заготовок шляхом їх травлення у кислотних і лужних ваннах. У той же час поверхні, що не підлягають обробці, захищають хімічно стійкими покриттями (лаки, фарби та ін.). Постійність швидкості травлення підтримується за рахунок незмінної концентрації розчину.
Хімічними методами обробки одержують місцеві витончення на нежорстких заготовках, ребра жорсткості; звивисті канавки й щілини; “вафельні” поверхні; обробляють поверхні, важкодоступні для ріжучого інструмента.
При електричному методі електрична енергія перетворюється на теплову, хімічну й інші види енергії безпосередньо в процесі видалення заданого прошарку. Відповідно до цього електричні методи обробки розділяють на електрохімічні, електроерозійні, електротермічні й електромеханічні.
Електрохімічна обробка заснована на законах анодного розчинення металу при електролізі. При проходженні постійного струму через електроліт на поверхні заготівлі, яка включена в електричну мережу і є анодом, відбувається хімічна реакція й утворюється з’єднання, що переходить у розчин або легко видаляється механічним способом. Електрохімічну обробку застосовують при поліруванні, розмірній обробці, хонингуванні, шліфуванні, очищенні металів від оксидів та іржі.
Анодно-механічна обробка сполучає електротермічні й електромеханічні процеси і посідає проміжне місце між електрохімічним і електроерозійним методами. Оброблювану заготовку підключають до анода, а інструмент – до катода. Як інструмент використовують металеві диски, циліндри, стрічки, дроти. Обробку ведуть у середовищі електроліту. Заготовці й інструменту задають такі ж рухи, як при звичайних методах механічної обробки.
При пропусканні через електроліт постійного струму відбувається процес анодного розчинення металу як при електрохімічній обробці. При зіткненні інструмента (катода) з мікронерівностями оброблюваної поверхні заготовки (анода) відбувається процес електроерозії, властивий електроіскровій обробці. Продукти електроерозії й анодного розчинення видаляються з оброблюваної зони під час руху інструмента і заготовки.
Електроерозійна обробка заснована на законах ерозії (руйнації) електродів із провідних матеріалів при пропусканні між ними імпульсного електричного струму. Вона застосовується для прошивання порожнин і отворів будь-якої форми, розрізування, шліфування, гравіювання, заточування і зміцнення інструмента. Залежно від параметрів імпульсів і виду застосовуваних для їхнього одержання генераторів електроерозійна обробка розділяється на електроіскрову, електроімпульсну і електроконтактну.
Електроіскрову обробку застосовують для виготовлення штампів, прес-форм, ріжучого інструмента і для зміцнення поверхневого прошарку деталей.
Електроімпульсна обробка використовується як попередня при виготовленні штампів, турбінних лопаток, поверхонь фасонних отворів у деталях із жароміцних сталей. У цьому процесі швидкість знімання металу приблизно в десять разів більша, ніж при електроіскровій обробці.
Електроконтактна обробка заснована на локальному нагріванні заготовки в місці контакту з електродом (інструментом) і видаленні з оброблюваної зони розплавленого металу механічним способом. Метод не забезпечує високої точності і якості поверхні деталей, але дає високу швидкість знімання металу, тому використовується при зачищенні відливок або прокату зі спеціальних сплавів, шліфуванні (чорновому) корпусних деталей машин із важкооброблюваних сплавів.
Електромеханічна обробка пов’язана з механічною дією електричного струму. На цьому заснована, наприклад, електрогідравлічна обробка, що використовує дію ударних хвиль, які виникають у результаті імпульсного пробою рідкого середовища.
Ультразвукова обробка металів – різновид механічної обробки – заснована на руйнації оброблюваного матеріалу абразивними зернами під ударами інструмента, що коливається з ультразвуковою частотою. Джерелом енергії служать електрозвукові генератори струму з частотою 1630 кГц. Робочий інструмент пуансон закріплюють на хвилеводі генератора струму. Під пуансоном встановлюють заготовку, і в зону обробки надходить суспензія з води й абразивного матеріалу. Процес обробки полягає в тому, що інструмент, що коливається з ультразвуковою частотою, ударяє по зернах абразиву, що сколюють частки матеріалу заготовки. Ультразвукова обробка використовується для одержання твердосплавних вкладишів, матриць і пуансонів, вирізання фігурних порожнин і отворів у деталях, прошивки отворів із криволінійними вісями, гравіювання, нарізування, різьблення, розрізування заготівель на частини й ін.
Плазмово-лазерні методи обробки засновані на використанні сфокусованого променя (електронного, когерентного, іонного) із дуже високою щільністю енергії. Промінь лазера використовується як для нагрівання і пом’якшення металу попереду різця, так і для виконання безпосереднього процесу різання при прошивці отворів, фрезеруванні і різанні листового металу, пластмас та інших матеріалів.
Процес різання відбувається без утворення стружки, а випаровуваний за рахунок високих температур метал, видаляється стиснутим повітрям. Лазери застосовують для зварювання, наплавлення і розрізування в тих випадках, коли до якості цих операцій висуваються підвищені вимоги. Наприклад, лазерним променем крають надтверді сплави, титанові панелі в ракетобудуванні, вироби з нейлону й ін.
Гідропластична обробка металів застосовується при виготовленні пустотілих деталей із гладкою поверхнею і малими допусками (гідроциліндри, плунжери, вагонні осі, корпуси електродвигунів та ін.). Пустотілу циліндричну заготовку, нагріту до температури пластичної деформації, поміщають у масивну роз’ємну матрицю, зроблену за формою деталі, що виготовляється, і закачують в неї під тиском воду. Заготовка розширюється і набирає форми матриці. Деталі, виготовлені в ций спосіб, мають більшу довговічність роботи.
Нові способи обробки металів виводять технологію виготовлення деталей на якісно вищий рівень у порівнянні з традиційною технологією.
- Міністерство освіти і науки україни
- 1.1. Поняття про технологію
- 1.2. Поняття про виробничий і технологічний процеси
- 1.3. Економічна оцінка технологічного процесу
- 1.4. Типи виробництв і їх основні технологічні ознаки
- 1.5.1. Визначення сировини і її класифікація
- 1.5.2. Збагачення сировини
- Сепаратора
- 1.5.3. Види і основні характеристики палива
- 1.5.4. Основні джерела і характеристики води
- 1.5.5. Класифікація вод
- 1.5.6. Очищення і знезараження води
- 1.5.7. Повітря у технологічних процесах
- Склад повітря і його властивості
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- 2.1. Основні види і джерела енергії
- 2.2. Система технологій теплових електростанцій
- 2.3. Система технологій гес
- 2.4. Система технологій аес і проблеми
- 2.5. Біохімічні джерела енергії
- 2.6. Екологічно чисті нетрадиційні системи
- Основні поняття
- Геотермальна енергетика Питання для обговорення
- 3.1. Визначення видобувної промисловості
- 3.2. Різновиди природних ресурсів і способи експлуатації
- 3.3. Видобувні підприємства та їхні відмінні риси
- 3.4. Технологічний і життєвий цикли
- 3.5. Гірничогеологічні умови розробки
- 3.6.1. Викопне вугілля, його марки і властивості
- 3.6.2. Засоби видобутку вугілля
- 3.6.3. Технологія очисних робіт
- 3.6.4. Комплексна механізація видобутку вугілля
- 3.6.5. Допоміжні технологічні процеси
- 3.6.6. Використання вугілля
- 3.7.1. Особливості нафти та її використання
- 3.7.2. Умови залягання нафти і буріння свердловин
- 3.7.3. Підняття нафти на поверхню
- 3.7.4. Збереження і транспортування нафти і
- 3.7.5. Технологія видобутку газу
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- 4.1. Поняття про металургійний завод і комбінат
- 4.2. Вихідні матеріали для виплавки чавуну
- 4.3. Технологія виплавки чавуну
- 4.4. Матеріальний баланс доменної плавки
- 4.5. Продукція доменного виробництва
- 4.6. Технологія виробництва сталі
- 4.7. Прокатне виробництво
- 4.8. Кольорова металургія
- 4.9. Технологія порошкової металургії
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Заліковий модуль 2 Технології ведучих галузей народного господарства
- 5.1. Поняття про технологію машинобудування
- 5.2. Ливарне виробництво
- 5.3. Ковальсько-штампувальне виробництво
- 5.4. Обробка металів різанням
- 5.5. Маловідхідні фізико-хімічні методи обробки металів
- 5.6. Підготовка виробцтва продукції.
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Змістовий модуль 6. Система технологій в хімічній промисловості
- 6.1.Технологія коксохімічного виробництва
- Вихід продуктів із 1 т шихти, %, на Авдіївському коксохімічному заводі
- 6.2. Технологія переробки нафти
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- 7.1. Властивості будівельних матеріалів
- 7.2. Виробництво цементу і його різновиди
- 7.3. Виробництво гіпсу і вапна
- 7.4. Виробництво безвипальних кам’яних матеріалів
- 7.5. Виробництво бетону, залізобетону і виробів з них
- 7.6. Класифікація будинків і споруд та
- 7.7. Загальні принципи організації будівництва
- 7.8. Сучасні методи виконання основних
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Змістовий модуль 8. Система технологій в харчовій промисловості
- 8.1. Технологія виробництва цукру
- 8.2. Технологія виробництва кефіру
- 8.3. Технологія виробництва борошна
- 8.4. Технологія виробництва рослинної олії
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Змістовий модуль 9. Нанотехнології
- 9.1. Поняття про нанотехнології та наноматеріали
- 9.2. Напрямки розвитку нанотехнологій
- 9.3. Використання нанотехнологій в машинобудуванні
- 9.4. Перспективи розвитку нанотехнологій в машинобудуванні
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Література
- Системи технологій
- 83015, М. Донецьк-15, вул. Челюскінців, 163а