A fémfeldolgozás innovatív módszerei. Felületkezelés egy anyagréteg eltávolításával

A modern iparban a fémfeldolgozást általában típusok és módszerek különböztetik meg. Legnagyobb szám a feldolgozás típusai a legősibbek, mechanikus módszer: esztergálás, fúrás, fúrás, marás, köszörülés, polírozás stb. A mechanikai feldolgozás hátránya a nagy mennyiségű fémhulladék forgácsba, fűrészporba, hulladékba. Gazdaságosabb módszer a sajtolás, amelyet az acéllemezgyártás fejlődésével alkalmaznak. Mert elmúlt évtizedekúj módszerek jelentek meg, amelyek kibővítették a fémmegmunkálás lehetőségeit - elektrofizikaiÉs elektrokémiai.

Korábbi cikkeiben megismerkedhetett a fémek bélyegzésével és vágásával. És most elmondjuk az elektrofizikai módszereket (elektromos erózió, ultrahang, fény, elektronsugár) és az elektrokémiai módszereket.

Elektromos kisülésű megmunkálás

Mindenki tudja, hogy egy légköri elektromos kisülés - villámlás - milyen pusztító hatást válthat ki. De nem mindenki tudja, hogy a kis méretűre csökkentett elektromos kisüléseket sikeresen használják az iparban. Segítenek a gépek és eszközök legösszetettebb alkatrészeinek elkészítésében fémdarabokból.

Sok gyár ma már olyan gépeket üzemeltet, amelyekben a szerszám puha sárgaréz huzal. Ez a huzal könnyen áthatol a legkeményebb fémekből és ötvözetekből készült munkadarabok vastagságán, és bármilyen, néha kifejezetten bizarr alakú részeket kivág. Hogyan érhető el ez? Nézzük meg közelebbről a működő gépet. Azon a helyen, ahol a huzalszerszám a legközelebb van a munkadarabhoz, világító villámszikrákat fogunk látni, amelyek belecsapnak a munkadarabba.

Az elektromos kisüléseknek való kitettség helyén a hőmérséklet eléri az 5000-10 000 °C-ot. Az ismert fémek és ötvözetek egyike sem bírja ezt a hőmérsékletet: azonnal megolvadnak és elpárolognak. Úgy tűnik, hogy az elektromos töltések „korrodálják” a fémet. Ezért maga a feldolgozási módszer kapta a nevet elektroerozív(a latin "erózió" szóból - "korrózió").

A keletkező kisülések mindegyike eltávolít egy kis fémdarabot, és a szerszám fokozatosan elmerül a munkadarabban, lemásolva benne annak alakját.

A munkadarab és a szerszám közötti kisülések az elektroeróziós gépekben 50-től százezrekig terjedő gyakorisággal követik egymást, attól függően, hogy milyen feldolgozási sebességet és felületi tisztaságot szeretnénk elérni. A kisülések teljesítményének csökkentésével és gyakoriságának növelésével a fém egyre kisebb részecskékben távolodik el; Ugyanakkor a feldolgozás tisztasága nő, de sebessége csökken. Minden egyes kisülés hatásának rövidnek kell lennie, hogy a párolgó fém azonnal lehűljön, és ne kapcsolódhasson újra a munkadarab fémjéhez.

Egy elektroeróziós gép működési sémája összetett profilok furatainak kontúrvágásához. A szükséges munkát itt elektromos kisülés végzi, amely a szerszám - a sárgaréz huzal és a munkadarab között történik.

Az elektromos kisüléses megmunkálás során a munkadarabot és a tűzálló vagy hővezető anyagból készült szerszámot elektromos áramforrásra csatlakoztatják. Annak érdekében, hogy az áramkisülések hatása rövid ideig tartó legyen, azokat időszakonként megszakítják vagy a feszültség kikapcsolásával, vagy a szerszám gyors mozgatásával a munkadarab felületéhez képest. A megolvadt és elpárolgott fém szükséges hűtését, valamint a munkaterületről való eltávolítását úgy érik el, hogy a munkadarabot vezetőképes folyadékba - általában gépolajba, kerozinba - merítik. A folyadék áramvezető képességének hiánya azt jelenti, hogy a kisülés nagyon kis távolságra (10-150 µm) hat a szerszám és a munkadarab között, azaz csak azon a helyen, ahová a szerszám csatlakoztatva van, és amelyet áramnak szeretnénk kitenni. .

Az elektromos kisülési gépek általában olyan eszközökkel rendelkeznek, amelyek a szerszámot a kívánt irányba mozgatják, és egy elektromos áramforrást, amely a kisüléseket gerjeszti. A gépnek van egy automatikus nyomkövető rendszere is a megmunkálandó munkadarab és a szerszám közötti rés méretére; közelebb hozza a szerszámot a munkadarabhoz, ha a rés túl nagy, vagy elmozdítja a munkadarabtól, ha túl kicsi.

Az elektroeróziós módszert általában olyan esetekben alkalmazzák, amikor a fémvágó gépeken történő feldolgozás nehéz vagy lehetetlen. az anyag keménysége miatt, vagy amikor a munkadarab összetett formája nem teszi lehetővé kellően erős forgácsolószerszám létrehozását.

Eszközként nem csak drót, hanem rúd, korong stb. is használható, így egy összetett háromdimenziós alakú rúd formájú szerszámot használva mintegy benyomást kapunk. a megmunkálás alatt álló munkadarabban. A forgó korongot keskeny rések elégetésére és erős fémek vágására használják.

Elektroeróziós gép.

Az elektromos eróziós módszernek számos fajtája létezik, amelyek mindegyike saját tulajdonságokkal rendelkezik. Ennek a módszernek egyes fajtáit összetett alakú üregek és lyukak kiégetésére használják, mások hőálló és titánötvözetből készült munkadarabok vágására szolgálnak, stb. Ezek közül néhányat felsorolunk.

Nál nél elektromos szikra Az elektromos megmunkálás során rövid idejű szikra- és szikraívkisüléseket gerjesztenek, amelyek hőmérséklete elérheti a 8000-10 000 ° C. Az elektróda-szerszámot a negatív pólusra, a megmunkálandó munkadarabot pedig az elektromos pozitív pólusára kötik. áramforrás.

Elektroimpulzus a feldolgozást elektromosan gerjesztett és megszakított ívkisülések végzik 5000 °C-ig. Az elektróda-szerszám és a munkadarab polaritása fordított az elektromos szikrafeldolgozáshoz képest.

Nál nél anódos-mechanikus A feldolgozás során egy elektróda-szerszámot használnak tárcsa vagy végtelenített szalag formájában, amely gyorsan mozog a munkadarabhoz képest. Ezzel a módszerrel speciális folyadékot használnak, amelyből egy nem vezető fólia esik a munkadarab felületére. Az elektróda-szerszám megkarcolja a filmet, és azokon a helyeken, ahol a munkadarab felülete szabaddá válik, ívkisülések lépnek fel, amelyek tönkreteszik azt. Elvégzik a szükséges munkát.

Az elektróda még gyorsabb mozgását, felületének hűtését és az ívkisülések megszakítását alkalmazzák, amikor elektromos érintkező feldolgozás, általában levegőben vagy vízben.

Hazánkban elektromos kisülési gépek egész sorát gyártják a legkülönfélébb alkatrészek feldolgozására, az egészen kicsitől a nagyig, akár több tonnás tömegig.

Az elektroeróziós gépeket ma már a gépészet minden ágában használják. Így az autó- és traktorgyárakban főtengelyek, hajtókarok és egyéb alkatrészek vágószerszámainak gyártására használják; repülőgépgyárakban elektromos eróziós gépeken dolgozzák fel turbóhajtómű-lapátokhoz és hidraulikus berendezések alkatrészeihez; elektronikai készülékgyárakban - alkatrészek rádiócsövek és tranzisztorok, mágnesek és öntőformák; A kohászati ​​üzemek hengerelt rudakat és öntvényeket vágnak ki különösen kemény fémekből és ötvözetekből.

Az ultrahang működik

Egészen a közelmúltig senki sem tudta elképzelni, hogy hangot használnak a tenger mélységének mérésére, fémhegesztésre, fúróüvegre és cser bőrre. És most a hang egyre több új szakmát sajátít el.

Mi a hang, és miért vált nélkülözhetetlen emberi asszisztenssé számos fontos gyártási folyamatban?

A hang az rugalmas hullámok, terjedése a közeg részecskéinek (levegő, víz, szilárd anyagok stb.) váltakozó kompressziója és ritkítása formájában. A hang frekvenciáját a tömörítések és a ritkítások számával mérjük: minden tömörítés és az azt követő ritkítás egy teljes rezgést alkot. A hangfrekvencia mértékegysége egy teljes rezgés, amely 1 s alatt következik be. Ezt az egységet hertznek (Hz) hívják.

A hanghullám energiát hordoz magában, amelyet a hang erősségeként határoznak meg, és amelynek mértékegységét 1 W/cm2-nek vesszük.

Az ember a különböző frekvenciájú rezgéseket hangként érzékeli különböző magasságúak. Az alacsony hangok (dobverés) az alacsony frekvenciáknak (100-200 Hz), a magas hangok (síp) a magas frekvenciáknak (körülbelül 5 kHz vagy 5000 Hz) felelnek meg. A 30 Hz alatti hangokat hívják infrahangok,és 15-20 kHz felett - ultrahangok. Az ultrahangokat és az infrahangokat az emberi fül nem érzékeli.

Az emberi fül nagyon alacsony erősségű hanghullámok érzékelésére alkalmas. Például egy minket irritáló hangos sikoly intenzitása nanowatt per négyzetcentiméter (nW/cm2), azaz W/cm2 milliárdod része. Ha az összes moszkvai lakos napközbeni hangos egyidejű beszélgetéséből származó energiát hőségbe fordítja, akkor még egy vödör víz felforralása sem lesz elég. Annyira gyenge hang hullámok nem használható semmilyen gyártási folyamat végrehajtására. Természetesen sokszor erősebb hanghullámok is létrehozhatók mesterségesen, de ezek tönkreteszik az emberi hallószervet és süketséghez vezetnek.

Az emberi fülre nem veszélyes infrahangfrekvenciák tartományában nagyon nehéz erős rezgéseket mesterségesen létrehozni. A másik dolog az ultrahang. Viszonylag könnyű mesterséges forrásból több száz W/cm 2 intenzitású, azaz a megengedett hangerősségnél 10 12-szer nagyobb ultrahangot beszerezni, és ez az ultrahang az emberre teljesen ártalmatlan. Pontosabban tehát nem a hang, hanem az ultrahang bizonyult az univerzális mesternek, aki ilyeneket talált. széles körű alkalmazás az iparban (lásd DE 3. kötet, „Hang”).

Itt csak az ultrahangos rezgések használatáról lesz szó a törékeny és kemény anyagok feldolgozására szolgáló szerszámgépekben. Hogyan tervezik és üzemeltetik az ilyen gépeket?

Ultrahangos gép.

Az ultrahangos feldolgozási folyamat sémája.

A gép szíve az energia átalakító az elektromos áram nagyfrekvenciás rezgései. Az áram belép az átalakító tekercsébe az elektronikus generátorból, és az azonos frekvenciájú mechanikai (ultrahangos) rezgések energiájává alakul. Ezek az átalakulások ennek eredményeként következnek be magnetostrikció - olyan jelenség, amely abból áll, hogy számos anyag (nikkel, vas ötvözete kobalttal stb.) váltakozó mágneses térben ugyanolyan frekvenciával változtatja meg lineáris méretét, mint amilyen a mező változik.

Így a tekercsen áthaladó nagyfrekvenciás elektromos áram váltakozó mágneses teret hoz létre, amelynek hatására az átalakító oszcillál. De a kapott vibrációs amplitúdók kicsik. Ezek növelésére és hasznos munkára alkalmassá tételére egyrészt a teljes rendszert rezonanciára hangolják (elérik az elektromos áram rezgési frekvenciáját és az átalakító sajátfrekvenciáját), másrészt egy speciális hullámvezető koncentrátor, amely nagyobb területen kis amplitúdójú oszcillációkat alakít át kisebb területen nagy amplitúdókká.

A hullámvezető végére egy szerszám van rögzítve a kívánt alakú lyuk alakjában. A szerszámot a teljes oszcillációs rendszerrel együtt kis erővel rányomják arra az anyagra, amelyben lyukat kell készíteni, és egy csiszolószuszpenziót (100 mikronnál kisebb csiszolószemcsék, vízzel keverve) juttatnak a feldolgozási helyre. Ezek a szemcsék a szerszám és az anyag közé esnek, és a szerszám, mint egy légkalapács, beleüti őket az anyagba. Ha az anyag törékeny, akkor a csiszolószemcsék 1-10 mikron méretű mikrorészecskéket törnek le. Nem tűnik soknak! De a szerszám alatt több száz csiszolórészecske található, és a szerszám 1 másodperc alatt 20 000 ütést ad le. Ezért a feldolgozási folyamat meglehetősen gyors, 1 perc alatt 20-30 mm-es lyuk készülhet 10-15 mm vastag üvegben. Az ultrahangos gép lehetővé teszi bármilyen alakú lyukak készítését, még a nehezen feldolgozható törékeny anyagokban is.

Az ultrahangos gépeket széles körben használják keményfém matricák, ferrit-, szilícium- és germániumkristályokból számítógépes „memória” cellák előállítására félvezető eszközökhöz stb.

Most csak egy esetről beszéltünk az ultrahang használatának sok közül. Azonban hegesztésre, mosásra, tisztításra, ellenőrzésre, mérésre is használják és ezeket a feladatokat tökéletesen ellátja. Az ultrahang nagyon tisztán „mossa” és zsírtalanítja a készülékek legbonyolultabb részeit, elvégzi az alumínium és kerámia forrasztását, ónozását, megtalálja a fém alkatrészek hibáit, megméri az alkatrészek vastagságát, meghatározza a folyadékok áramlási sebességét különböző rendszerekés tucatnyi más művet ad elő, amelyek nélküle nem készülhetnek el.

Fémek elektrokémiai feldolgozása

Ha szilárd vezetőképes lemezeket (elektródákat) vezetünk be egy vezetőképes folyadékot tartalmazó edénybe, és feszültséget kapcsolunk rájuk, elektromos áram keletkezik. Az ilyen vezetőképes folyadékokat ún a második típusú karmesterek vagy elektrolitok. Ide tartoznak a sók, savak vagy lúgok vizes (vagy más folyadékok) oldatai, valamint az olvadt sók.

Elektrokémiai másoló és tűzőgép.

Elektrolízis séma.

Bonyolult konfigurációjú furatok elektrokémiai feldolgozásának sémája részletesen.

Az elektrolitokban az áramhordozók pozitív és negatív részecskék - ionok, amelyre az oldott anyag molekulái az oldatban lebomlanak. Ebben az esetben a pozitív töltésű ionok a negatív elektród felé mozognak - katód, negatív - a pozitív elektródára - anód. Az elektrolit és az elektródák kémiai természetétől függően ezek az ionok vagy kicsapódnak az elektródákon, vagy reagálnak az elektródákkal vagy az oldószerrel. A reakciótermékek vagy felszabadulnak az elektródákon, vagy oldatba mennek. Ezt a jelenséget az ún elektrolízis.

Az elektrolízist széles körben használják az iparban fémöntvények domborműves modellekből történő előállítására, fémtermékek védő- és dekorációs bevonatainak felvitelére, fémek előállítására olvadt ércekből, fémek tisztítására, nehézvíz előállítására, a klór előállítása során stb.

Az elektrolízis ipari alkalmazásának egyik új területe az fémek elektrokémiai dimenziós feldolgozása. Azon az elven alapul, hogy egy fémet sók vizes oldataiban áram hatására oldanak fel.

Fénysugaras gép gyémántszűrők feldolgozásához.

Optikai kvantumgenerátor áramkör: 1 - villanólámpa; 2 - kondenzátor; 3 - rubin; 4 - párhuzamos tükrök; 5 - lencse.

Az elektrokémiai dimenziós feldolgozás során az elektródákat egymástól nagyon közeli (50-500 μm) távolságra helyezik az elektrolitba. Nyomás alatt elektrolitot pumpálnak közéjük. Ennek köszönhetően a fém rendkívül gyorsan feloldódik, és ha az elektródák közötti távolságot állandó szinten tartják, akkor a szerszámelektród (katód) alakjának meglehetősen pontos ábrázolása érhető el a munkadarabon (anódon).

Így elektrolízissel viszonylag gyorsan (gyorsabban, mint a mechanikai módszernél) lehet összetett formájú alkatrészeket előállítani, munkadarabokat vágni, részekben bármilyen alakú lyukakat vagy hornyokat készíteni, szerszámokat élezni stb.

Az elektrokémiai feldolgozási eljárás előnyei közé tartozik egyrészt, hogy bármilyen fémet meg lehet dolgozni, függetlenül azok mechanikai tulajdonságaitól, másrészt az a tény, hogy az elektródaszerszám (katód) nem kopik el a feldolgozás során.

Az elektrokémiai feldolgozást elektrokémiai gépeken végzik. Fő csoportjaik: univerzális másoló- és tűzőgépek - bélyegek, formák és egyéb összetett alakú termékek gyártásához; különleges - turbinalapátok feldolgozásához; élezésÉs köszörülés - szerszámok élezésére és nehezen vágható fémek és ötvözetek lapos vagy profilcsiszolására.

Fényművek (lézeres)

Emlékezzen A. N. Tolsztoj Garin mérnök hiperboloidjára. A nemrégiben fantasztikusnak tartott ötletek valósággá válnak. Napjainkban olyan erős és kemény anyagokba, mint acél, wolfram, gyémánt, lyukakat égetnek fénysugárral, és ez már senkit sem lep meg.

Természetesen mindannyian napsugarakat kellett fogni, vagy objektívvel fókuszálni napfény egy kis fényes foltba, és égesse el különböző rajzok a fán. De egy acéltárgyon így nem lehet nyomot hagyni. Természetesen, ha lehetséges lenne a napfényt egy nagyon kicsi pontba koncentrálni, mondjuk néhány mikrométer átmérőjű, akkor a fajlagos teljesítmény (vagyis a teljesítmény és a terület aránya) elegendő lenne ahhoz, hogy megolvadjon, sőt el is párologtasson minden anyagot. pont. De a napfényt nem lehet így fókuszálni.

Ahhoz, hogy egy lencsét használjunk a fény nagyon kis pontra való fókuszálására és egyúttal nagy fajlagos teljesítmény elérésére, legalább három tulajdonsággal kell rendelkeznie: egyszínű, azaz monokróm, párhuzamosan terjednek(alacsony fényáram-divergencia legyen) és elegendő legyen fényes.

Az objektív különböző színű sugarakat fókuszál különböző távolságra. Igen, sugarak kék színű a vörösnél távolabb kerül fókuszba. Mivel a napfény különböző színű sugarakból áll, az ultraibolya sugárzástól az infravörösig, nem lehet pontosan fókuszálni - a fókuszpont homályosnak és viszonylag nagynak bizonyul. Nyilvánvaló, hogy a monokromatikus fény sokkal kisebb fókuszpontot hoz létre.

Üveg, vékony filmek és szövetek vágására használt gázlézer. A közeljövőben az ilyen berendezéseket jelentős vastagságú fémdarabok vágására fogják használni.

A geometriai optikából ismert, hogy minél kisebb a fókuszban lévő fényfolt átmérője, annál kisebb a lencsére eső fénysugár divergenciája. Ezért szükségesek a párhuzamos fénysugarak a célunk eléréséhez.

Végül a fényerő szükséges ahhoz, hogy nagy teljesítménysűrűséget hozzunk létre az objektív fókuszpontjában.

Egyetlen közönséges fényforrás sem rendelkezik ezzel a három tulajdonsággal egyszerre. A monokromatikus fényforrások kis teljesítményűek, míg a nagy teljesítményű fényforrások, például az elektromos ív, nagy eltérést mutatnak.

1960-ban azonban a szovjet tudósok - fizikusok, a Lenin- és Nobel-díjasok, N. G. Basov és A. M. Prokhorov, a díjassal egyidejűleg Nóbel díj Charles Townes amerikai fizikus megalkotta az összes szükséges tulajdonsággal rendelkező fényforrást. Elnevezték lézer, működési elvének angol definíciójának első betűiből rövidítve: fényerősítés stimulált sugárzás emisszióval, azaz fény erősítése stimulált sugárzás segítségével. A lézer másik neve optikai kvantumgenerátor(rövidítve OKG).

Ismeretes, hogy minden anyag atomokból áll, maga az atom pedig egy elektronokkal körülvett magból áll. Normál állapotban, ami ún fő, Az elektronok olyan mértékben helyezkednek el az atommag körül, hogy energiájuk minimális. Az elektronok alapállapotból való eltávolításához kívülről kell energiát átadni nekik, például megvilágítással. Az energia elektronok általi elnyelése nem folyamatosan, hanem külön részekben történik - quanta(lásd DE 3. kötet, „Hullámok és kvantumok”). Az energiát elnyelt elektronok gerjesztett állapotba kerülnek, ami instabil. Egy idő után ismét visszatérnek az alapállapotba, felszabadítva az elnyelt energiát. Ez a folyamat nem megy végbe egyszerre. Kiderült, hogy az egyik elektron visszatérése az alapállapotba és az általa egy fénykvantum felszabadulása felgyorsítja (stimulálja) más elektronok alapállapotba való visszatérését, amelyek szintén kvantumokat szabadítanak fel, ráadásul frekvenciában is pontosan ugyanannyit. és a hullámhossz. Így kapunk egy fokozott monokromatikus sugár.

Működés elve fénysugár gép Nézzük meg a mesterséges rubinlézer példáját. Ezt a rubint szintetikusan alumínium-oxidból nyerik, amelyben kis számú alumíniumatomot krómatomokkal helyettesítenek.

Külső energiaforrásként használják villanólámpa 1, hasonló a vakufotózáshoz használthoz, de sokkal erősebb. A lámpa áramforrása az kondenzátor 2. Lámpa besugárzásakor króm atomok helyezkednek el rubin 3, elnyelik a látható spektrum zöld és kék részének megfelelő hullámhosszúságú fénykvantumokat, és gerjesztett állapotba kerülnek. Az alapállapotba való lavinaszerű visszatérés párhuzamos használatával érhető el tükrök 4. A felszabaduló, a spektrum vörös részének megfelelő fénykvantumok sokszor visszaverődnek a tükrökben, és a rubinon áthaladva felgyorsítják az összes gerjesztett elektron visszatérését az alapállapotba. Az egyik tükröt áttetszővé teszik, és azon keresztül áramlik ki a sugár. Ennek a nyalábnak nagyon kicsi az eltérési szöge, mivel olyan fénykvantumokból áll, amelyek sokszor visszaverődtek, és nem tapasztaltak jelentős eltérést a kvantumgenerátor tengelyétől (lásd az ábrát a 267. oldalon).

Egy ilyen erős monokromatikus sugár alacsony fokú eltéréssel fókuszál objektív 5 a kezelendő felületen, és rendkívül kis foltot képez (akár 5-10 mikron átmérőjű). Ennek köszönhetően kolosszális teljesítménysűrűség érhető el, 10 12 -10 16 W/cm 2 nagyságrendű. Ez több százmilliószorosa a napfény fókuszálásával elérhető teljesítménynek.

Ez a fajlagos teljesítmény elegendő ahhoz, hogy a fókuszpont területén még az olyan tűzálló fémet is, mint a volfrám, ezredmásodpercek alatt elpárologtasson, és lyukat égessen benne.

Manapság a fénysugaras gépeket széles körben használják az iparban lyukak készítésére rubinból, gyémántból és keményötvözetekből készült órakövekbe, valamint tűzálló, nehezen vágható fémekből készült membránokba. Az új gépek lehetővé tették a termelékenység tízszeresét, a munkakörülmények javítását és bizonyos esetekben az ilyen alkatrészek gyártását. amelyeket más módszerekkel nem lehet megszerezni.

A lézer nemcsak a mikrolyukak méretezését eredményezi. Üvegtermékek vágására, miniatűr alkatrészek és félvezető eszközök mikrohegesztésére stb. már létrejöttek és sikeresen működnek fénysugaras berendezések.

A lézertechnika lényegében most jelent meg és válik a szemünk előtt önálló technológiai ággá. Kétségtelen, hogy a lézer az elkövetkező években az emberek segítségével több tucat új, hasznos szakmán „elsajátítja majd” a lézert, és gyári műhelyekben, laboratóriumokban és építkezéseken kezd majd dolgozni, vágó-fúrógépekkel, elektromos ívekkel és kisülésekkel együtt. , ultrahang és elektronsugarak.

Elektronsugaras feldolgozás

Gondoljunk csak a problémára: hogyan lehet egy nagyon kemény anyagból egy pici felületet - egy 10 mm-es négyzetet - 1500 részre vágni? Azok, akik félvezető eszközök - mikrodiódák - gyártásával foglalkoznak, nap mint nap találkoznak ezzel a problémával.

Ezt a problémát a segítségével lehet megoldani elektronsugár - nagy energiákra gyorsítva és erősen irányított elektronáramlásba fókuszálva.

Az anyagok feldolgozása (hegesztés, vágás stb.) elektronsugárral teljes új terület technológia. Századunk 50-es éveiben született. Az új feldolgozási módszerek megjelenése természetesen nem véletlen. A modern technikában nagyon kemény, nehezen feldolgozható anyagokkal kell megküzdenünk. Az elektronikai technikában például tiszta volfrámból készült lemezeket használnak, amelyekbe több száz mikroszkopikus, több tíz mikrométer átmérőjű lyukat kell fúrni. A mesterséges szálakat matricák segítségével készítik, amelyek összetett profilú lyukakkal rendelkeznek, és olyan kicsik, hogy a rajtuk áthúzott szálak sokkal vékonyabbak emberi haj. Az elektronikai iparban 0,25 mm vastag kerámia lemezekre van szükség. Rajtuk 0,13 mm széles réseket kell készíteni, tengelyeik közötti távolsággal 0,25 mm.

A régi feldolgozási technológia nem tudja kezelni az ilyen feladatokat. Ezért a tudósok és mérnökök az elektronok felé fordultak, és fémek vágási, fúrási, marási, hegesztési, olvasztási és tisztítási technológiai műveletek elvégzésére kényszerítették őket. Kiderült, hogy az elektronsugár vonzó tulajdonságokkal rendelkezik a technológia számára. Amikor nekiütközik a feldolgozott anyagnak, azt 6000°C-ra (a Nap felszínének hőmérsékletére) képes felmelegíteni az ütközés helyén, és szinte azonnal elpárolog, lyukat vagy mélyedést képezve az anyagban. Ugyanakkor a modern technológia lehetővé teszi az elektronok energiájának, így a fém fűtési hőmérsékletének meglehetősen egyszerűen, egyszerűen és széles tartományban történő szabályozását. Ezért az elektronok áramlását különböző teljesítményt igénylő és nagyon eltérő hőmérsékleten előforduló folyamatokhoz lehet felhasználni, például olvasztásra és tisztításra, fémek hegesztésére, vágására stb.

Egy elektronsugár apró lyukat tud vágni még a legkeményebb fémben is. A képen: elektronágyú áramkör.

Az is rendkívül értékes, hogy az elektronsugár hatását nem kíséri sokkterhelés a terméken. Ez különösen fontos törékeny anyagok, például üveg és kvarc feldolgozásakor. A mikrolyukak és nagyon keskeny rések feldolgozási sebessége az elektronsugaras gépeken lényegesen nagyobb, mint a hagyományos gépeken.

Az elektronsugaras feldolgozó berendezések komplex eszközök, amelyek a modern elektronika, elektrotechnika és automatizálás vívmányain alapulnak. A fő részük az elektronágyú, elektronsugarat generál. A fűtött katódból kibocsátott elektronokat speciális elektrosztatikus és mágneses eszközök élesen fókuszálják és felgyorsítják. Nekik köszönhetően az elektronsugár 1 mikronnál kisebb átmérőjű területre fókuszálható. A precíz fókuszálás hatalmas elektronenergia-koncentráció elérését teszi lehetővé, melynek köszönhetően 15 MW/mm 2 nagyságrendű felületi sugárzási sűrűség érhető el. A feldolgozást nagyvákuumban végezzük (maradék nyomás körülbelül 7 MPa). Ez szükséges ahhoz, hogy az elektronok szabadon, interferencia nélkül mozoghassanak a katódtól a munkadarabig. Ezért a telepítés fel van szerelve vákuumkamraÉs vákuum rendszer.

A munkadarabot olyan asztalra helyezzük, amely vízszintesen és függőlegesen is mozoghat. A gerenda a speciális terelőszerkezetnek köszönhetően kis távolságokra (3-5 mm) is tud mozogni. Ha a terelő le van kapcsolva és az asztal áll, az elektronsugár 5-10 mikron átmérőjű lyukat tud fúrni a munkadarabba. Ha bekapcsolja az eltérítő eszközt (az asztalt álló helyzetben hagyja), akkor a mozgó gerenda vágóként fog működni, és különféle konfigurációjú kis hornyokat képes égetni. Ha hosszabb hornyokat kell „marni”, az asztalt elmozdítják, így a gerenda mozdulatlan marad.

Érdekes az anyagok elektronsugárral történő feldolgozása az ún maszkok. A beállításnál felteszek* egy maszkot egy mozgó asztalra. Ennek redukált léptékű árnyékát a formáló lencse az alkatrészre vetíti, az elektronsugár pedig a maszk körvonalai által határolt felületet dolgozza fel.

Az elektronikus feldolgozás előrehaladását általában a segítségével követik nyomon optikai mikroszkóp. Lehetővé teszi a gerenda pontos beállítását a feldolgozás megkezdése előtt, például egy adott kontúr mentén történő vágás előtt, és figyelemmel kíséri a folyamatot. Az elektronsugaras berendezéseket gyakran szerelik fel programozó eszköz amely automatikusan beállítja a műveletek ütemét és sorrendjét.

Nagyfrekvenciás áramkezelés

Ha egy tégelyt, amelyben egy fémdarab van elhelyezve, több menetes dróttal körbetekernek, és végigvezetik ezen a vezetéken (az induktorhoz) nagyfrekvenciás váltóáram esetén a tégelyben lévő fém felmelegszik, és egy idő után megolvad. Ez kördiagramm nagyfrekvenciás áramok (HFC) használata fűtésre. De mi történik?

Például a felmelegített anyag egy vezető. A váltakozó mágneses tér, amely akkor jelenik meg, amikor a váltakozó áram áthalad az induktor menetein, az elektronok szabad mozgását idézi elő, azaz örvényes áramokat generál. Felmelegítenek egy fémdarabot. A dielektrikum azért melegszik fel, mert a mágneses tér megrezegteti a benne lévő ionokat és molekulákat, „lengette” azokat. De tudod, hogy minél gyorsabban mozognak egy anyag részecskéi, annál magasabb a hőmérséklete.

A nagyfrekvenciás árammal működő fűtőtermékek telepítésének vázlata.

A nagyfrekvenciás fűtéshez jelenleg az 1500 Hz-től 3 GHz-ig terjedő és magasabb frekvenciájú áramokat használják a legszélesebb körben. Ugyanakkor a HDTV-t használó fűtőberendezések teljesítménye gyakran több száz és több ezer kilowatt. Kialakításuk függ a fűtött tárgyak méretétől és alakjától, elektromos ellenállásuktól, attól, hogy milyen fűtés szükséges - folyamatos vagy részleges, mély vagy felületes, és egyéb tényezőktől.

Minél nagyobb a fűtött tárgy mérete és minél nagyobb az anyag elektromos vezetőképessége, annál alacsonyabb frekvenciákat lehet fűtésre használni. És fordítva, minél kisebb az elektromos vezetőképesség, minél kisebbek a fűtött részek méretei, annál magasabb frekvenciákra van szükség.

Milyen technológiai műveleteket hajtanak végre a modern iparban HDTV segítségével?

Először is, ahogy már mondtuk, biztosíték. A nagyfrekvenciás olvasztó kemencék ma már sok vállalkozásban működnek. Kiváló minőségű acélokat, mágneses és hőálló ötvözeteket gyártanak. Az olvasztást gyakran ritka helyen - mély vákuumban - végzik. A vákuumolvasztással a legmagasabb tisztaságú fémeket és ötvözeteket állítják elő.

A HDTV második legfontosabb „szakma” az keményedés fém (lásd a "Fém védelme" cikket).

Az autók, traktorok, fémvágó gépek és egyéb gépek és mechanizmusok számos fontos alkatrésze ma már nagyfrekvenciás áram hatására keményedik meg.

A HDTV fűtés lehetővé teszi a kiváló minőség elérését nagysebességű forrasztás különféle forrasztóanyagok.

A HDTV felmelegíti az acéllemezeket nyomással történő feldolgozásához(sajtoláshoz, kovácsoláshoz, hengerléshez). A HDTV fűtésekor nem képződik vízkő. Ez fémet takarít meg, növeli a szerszámok élettartamát és javítja a kovácsolt anyagok minőségét. A dolgozók munkája könnyebbé és egészségesebbé válik.

HDTV-ről eddig a fémfeldolgozás kapcsán beszéltünk. De „tevékenységük” köre nem korlátozódik erre.

A HDTV-ket széles körben használják fontos anyagok, például műanyagok feldolgozására is. A műanyagtermékeket gyártó üzemekben a HDTV-berendezésekben a nyersdarabokat préselés előtt felmelegítik. A HDTV-vel való fűtés sokat segít a ragasztásnál. Az üvegrétegek között műanyag tömítésekkel ellátott többrétegű biztonsági üveg HDTV présben történő hevítésével készül. A fát egyébként a forgácslapok, egyes rétegelt lemezfajták és a belőle készült formázott termékek gyártása során is melegítik. A vékony műanyaglapokból készült termékek varratainak hegesztéséhez speciális, varrógépekre emlékeztető nagyfrekvenciás gépeket használnak. Ezzel a módszerrel készülnek a burkolatok, tokok, dobozok és csövek.

Az utóbbi években a HDTV fűtést egyre gyakrabban alkalmazzák az üveggyártásban - különféle üvegtermékek (csövek, üreges blokkok) hegesztésére és üveg olvasztására.

A HDTV fűtésnek azért is van nagy előnye a többi fűtési móddal szemben, mert bizonyos esetekben az erre épülő technológiai folyamat jobban automatizálható.

A fémmegmunkáló berendezéseket ma már széles körben alkalmazzák a különböző ipari ágazatokban: a vasúti iparban, az energetikában, a légi közlekedésben és a hajógyártásban, az építőiparban, a gépgyártásban és így tovább.

A gépek kiválasztása közvetlenül függ a gyártás mennyiségétől (mechanikus, kézi, CNC, automata stb.), az alkatrész szükséges minőségétől és a feldolgozás típusától.

Esztergálás és marás

Új felületek előállítására mechanikai feldolgozást alkalmaznak. A munka egy bizonyos terület egy rétegének megsemmisítéséből áll: miközben a vágószerszám szabályozza a deformáció mértékét. A fémek mechanikai feldolgozásának fő berendezései az eszterga- és marógépek, valamint az univerzális eszterga- és maró megmunkáló központok.

Az esztergálás egy fémvágási folyamat, amelyet a vágószerszám lineáris előtolásával, a munkadarab egyidejű forgatásával hajtanak végre.

Az esztergálást úgy hajtják végre, hogy egy bizonyos fémréteget levágnak a munkadarab felületéről vágó, fúró vagy más vágószerszám segítségével.

Az esztergálás során a fő mozgás a munkadarab forgása.

Az esztergálás közbeni előtolási mozgás a vágó transzlációs mozgása, amely a termék mentén vagy keresztben, valamint a termék forgástengelyéhez képest állandó vagy változó szögben végrehajtható.

A marás egy forgó vágószerszámmal végrehajtott fémvágási eljárás, miközben a munkadarabot lineárisan adagolják.

Az anyagot egy bizonyos mélységig eltávolítják a munkadarabból egy maróval, amely a végoldalon vagy a kerületen dolgozik.

A marás során a fő mozgás a maró forgása.

A marás közbeni előtolás a munkadarab transzlációs mozgása.

A fémek esztergálása és marása univerzális megmunkáló központokkal történik számítógépes numerikus vezérléssel (CNC), amely lehetővé teszi a legbonyolultabb, nagy pontosságú megmunkálást az emberi tényező figyelembevétele nélkül. A CNC feltételezi, hogy az elvégzett munka minden egyes szakaszát egy számítógép vezérli, amelyhez egy adott program tartozik. Az alkatrész CNC gépen történő feldolgozása biztosítja a késztermék legpontosabb méreteit, mert minden műveletet a megmunkálandó munkadarab egyetlen telepítéséből hajtanak végre.

Elektromos kisülésű megmunkálás

Az elektromos kisüléses megmunkálási (vágási) módszer lényege az jótékony felhasználása elektromos meghibásodás a felületkezelés során.

Amikor az áram alatt lévő elektródák összeérnek, kisülés lép fel, melynek romboló hatása a feldolgozandó anyag anódján nyilvánul meg.

Az elektródák közötti teret dielektrikummal (petróleum, desztillált víz vagy speciális munkafolyadék) töltik ki, melyben az anódra gyakorolt ​​pusztító hatás sokkal hatékonyabb, mint a levegőben. A dielektrikum az anyagbomlás folyamatában is katalizátor szerepét tölti be, mivel az eróziós zónában történő kisütéskor gőzzé alakul. Ilyenkor a gőz „mikrorobbanása” következik be, ami szintén tönkreteszi az anyagot.

A huzalvágó gépek legfontosabb előnye a szerszám (huzal) effektív keresztmetszetének kis sugara, valamint a forgácsolószerszám pontos térbeli tájolásának lehetősége. Ennek köszönhetően felmerülnek egyedülálló lehetőségeket precíziós alkatrészek gyártásához sokféle méretben, meglehetősen összetett geometriájú.

Egyes gyártott alkatrészeknél az elektromos kisülési megmunkálás alkalmazása előnyösebb, mint más típusú megmunkálás.

Az elektroeróziós huzalvágó gépek lehetővé teszik a műveletek ésszerű végrehajtását:

összetett téralakú alkatrészek gyártása, valamint a megmunkálás pontosságának és tisztaságának fokozott követelményei, beleértve a fokozott keménységű és törékeny fém alkatrészeket is;

formázott marók, matricák, lyukasztók, vágószerszámok, minták, fénymásolók és összetett formák gyártása a szerszámgyártásban.

Vízsugaras megmunkálás

A fém vízsugaras megmunkálása az egyik legkorszerűbb technológiai eljárás, amely nagy pontossággal és környezetbarát gyártással rendelkezik. A vízsugaras vágási eljárás során a munkadarabot vékony vízsugárral kezelik nagy nyomás alatt, csiszolóanyag (például finom kvarchomok) hozzáadásával. A vízsugaras vágás technológiai eljárása a fémfeldolgozás nagyon precíz és minőségi módszere.

A vízsugaras folyamat során víz keveredik bele speciális kamera csiszolóanyaggal és egy nagyon keskeny vágófej fúvókán halad át nagy nyomással (4000 bar-ig). A vízsugaras keverék a hangsebességet meghaladó sebességgel (gyakran több mint háromszorosával) lép ki a vágófejből.

A legtermelékenyebb és legsokoldalúbb berendezés a konzol és portál típusú rendszerek. Az ilyen berendezések ideálisak például a repülőgépiparban és az autóiparban; bármely más iparágban széles körben alkalmazható.

Vízsugaras vágás az biztonságos módon feldolgozás. A vízzel történő vágás nem okoz káros kibocsátást, és (a keskeny vágás lehetőségének köszönhetően) gazdaságosan fogyasztja a feldolgozott anyagot. Nincsenek hőhatások vagy keményedési zónák. Az anyag alacsony mechanikai terhelése megkönnyíti az összetett, különösen vékony falú alkatrészek feldolgozását.

A vízsugaras technológia egyik legfontosabb előnye, hogy szinte bármilyen anyagot meg lehet dolgozni. Ez a tulajdonság a vízsugaras vágási technológiát számos technológiai iparágban nélkülözhetetlenné teszi, és szinte minden gyártásban alkalmazhatóvá teszi.

Lézeres feldolgozás

Az anyagok lézeres feldolgozása magában foglalja a lemezvágást és -vágást, hegesztést, edzést, felületkezelést, gravírozást, jelölést és egyéb technológiai műveleteket.

Használat lézer technológia az anyagok feldolgozása magas termelékenységet és pontosságot biztosít, energia- és anyagmegtakarítást, alapvetően új technológiai megoldások megvalósítását és nehezen feldolgozható anyagok alkalmazását teszi lehetővé, valamint növeli a vállalkozás környezetbiztonságát.

A lézeres vágást fémlemez lézersugárral történő átégetésével végezzük. A vágási folyamat során lézersugár hatására a vágott terület anyaga megolvad, meggyullad, elpárolog vagy gázárammal elfújja. Ebben az esetben lehetséges keskeny vágásokat elérni minimális hőhatászónával.

Ennek a technológiának számos nyilvánvaló előnye van sok más vágási módszerrel szemben:

a mechanikai érintkezés hiánya lehetővé teszi a törékeny és deformálható anyagok feldolgozását;

keményötvözetekből készült anyagok feldolgozhatók;

vékony acéllemez nagy sebességű vágása lehetséges;

Fémek forgácsolásához szilárdtest-, szálas lézer- és gáz-CO 2 lézer alapú technológiai berendezéseket használnak, amelyek mind folyamatos, mind impulzusperiódusos sugárzási módban működnek. A fókuszált lézersugár, amelyet általában számítógép vezérel, biztosítja magas koncentráció energiát, és lehetővé teszi szinte bármilyen anyag vágását, függetlenül azok termofizikai tulajdonságaitól.

A lézersugárzás nagy teljesítményének köszönhetően a folyamat magas termelékenysége biztosított jó minőség vágófelületek. A lézersugárzás egyszerű és viszonylag egyszerű szabályozása lehetővé teszi a lézeres vágást sík és térfogati alkatrészek és munkadarabok összetett kontúrjai mentén. magas fokozat folyamatautomatizálás.

Három fő irányvonal van:

1. Alakítás nagy pontosságú képlékeny alakváltozási módszerekkel.
2. Alkalmazás hagyományos módokon fémmegmunkálás, de fokozott pontosság és termelékenység jellemzi.
3. Nagy energiájú módszerek alkalmazása.

Az optimális feldolgozási mód kiválasztását a gyártási követelmények és a sorozatgyártás határozza meg. Például a túlsúlyos berendezések megnövekedett energiafogyasztást okoznak, az egyes alkatrészek és szerelvények gyártási pontosságának csökkenése pedig a berendezések alacsony termelékenységét eredményezi. Egyes technológiák nem tudják biztosítani a fém szükséges szilárdsági tulajdonságait és mikroszerkezetét, ami végső soron befolyásolja az alkatrészek tartósságát és ellenállását, még akkor is, ha minimális tűréssel gyártják. Új technológia a fémfeldolgozás a nem hagyományos energiaforrások felhasználásán alapul, amelyek biztosítják annak dimenziós olvasztását, elpárologtatását vagy alakítását.

A forgácseltávolítással járó megmunkálás a különösen nagy pontosságú termékek gyártása irányába fejlődik, elsősorban kisüzemi gyártásban. Ezért a hagyományos szerszámgépek átadják a helyét a gyorsan átkonfigurálható CNC fémmegmunkáló komplexumoknak. Viszonylag alacsony anyagfelhasználási arány ( megmunkálás során ritkán haladja meg a 70...80%-ot) kompenzálja a minimális tűrésekkel és a termékek befejező felületének kiváló minőségével.

A numerikus vezérlőrendszerek gyártói a fő hangsúlyt a szóban forgó berendezések kibővített technológiai lehetőségeire, a korszerű, nagy ellenállóképességű szerszámacélok alkalmazására és a kézi kezelői munka kiiktatására helyezik. Az ilyen komplexumokon végzett összes előkészítő és végső műveletet a robotika végzi.

Fémek képlékeny alakváltozásának energiatakarékos módszerei

Fémalakítási technológia, kivéve megnövelt együttható fém felhasználása, más jelentőségteljes előnyeit:

• A képlékeny deformáció hatására javul a termék makro- és mikroszerkezete;
• A bélyegzőberendezések termelékenysége többszöröse a fémvágó gépeké;
• Nyomáskezelés után a fém szilárdsága megnő, dinamikus és ütési terhelésekkel szembeni ellenállása megnő.

Progresszív hideg- és félmeleg sajtolási folyamatok - tüske, precíziós vágás, extrudálás, ultrahangos feldolgozás, sajtolás szuperplasztikus állapotban, folyékony sajtolás. Ezek közül sokat számítógépes felügyeleti és vezérlőrendszerekkel felszerelt automatizált berendezéseken valósítják meg. A bélyegzett termékek gyártásának pontossága sok esetben nem igényli azok utólagos kikészítését - egyengetést, csiszolást stb.

Nagy energiájú alakítási módszerek

Nagy energiájú technológiákat alkalmaznak olyan esetekben, amikor hagyományos módszerek A fém munkadarab alakját és méreteit nem lehet megváltoztatni.

Ebben az esetben használatosak négyféle energia:

1. Hidraulikus- a folyadék vagy az általa mozgásba hozott egyes elemek nyomása.
2. Elektromos, amelyben minden anyageltávolítási folyamat kisüléssel - ív vagy szikra segítségével történik.
3. Elektromágneses, amely a fémmegmunkálási folyamatot valósítja meg, amikor a munkadarab elektromágneses térnek van kitéve.
4. Elektrofizikai, irányított lézersugárral ható felületre.

A fém befolyásolásának kombinált módszerei, amelyekben két vagy több energiaforrást alkalmaznak, szintén léteznek, és sikeresen fejlesztik őket.

A nagynyomású folyadék felületi hatásán alapul. Az ilyen berendezéseket elsősorban a felület minőségének javítására, a mikroegyenetlenségek eltávolítására, a felület rozsdától, vízkőtől stb. Ebben az esetben a folyadéksugár közvetlenül és az áramlásban elhelyezkedő csiszolókomponenseken keresztül is hatással lehet a termékre. Az emulzióban található csiszolóanyag folyamatosan megújul, hogy biztosítsa a kapott eredmények konzisztenciáját.

– a fémfelület dimenziós tönkremenetelének (eróziójának) folyamata impulzus-, szikra- vagy ívkisülés hatására. Nagy sűrűségű A forrás térfogati hőteljesítménye a fém mikrorészecskék dimenziós megolvadásához vezet, majd azokat dielektromos munkaközeg (olaj, emulzió) áramlásával eltávolítják a feldolgozási zónából. Mivel a fémmegmunkálási folyamatok során a felület helyi melegítése egyidejűleg nagyon magas magas hőmérsékletek, akkor ennek hatására jelentősen megnő az alkatrész keménysége a feldolgozási zónában.

Abból áll, hogy a munkadarabot erős elektromágneses mezőbe helyezik, amelynek erővonalai a dielektrikumba helyezett munkadarabra hatnak. Ily módon alacsony plaszticitású ötvözetek (például titán vagy berillium), valamint acéllemezek képződnek. A felületet hasonló módon érinti. ultrahang hullámok, amelyet magnetostrikciós vagy piezoelektromos frekvenciaváltók generálnak. A nagyfrekvenciás rezgéseket fémek felületi hőkezelésére is használják.

A hőenergia legkoncentráltabb forrása a lézer. – az egyetlen módja megnövelt méretpontosságú ultra-kis lyukak készítése a munkadarabokon. A lézer fémre gyakorolt ​​termikus hatásának iránya miatt ez utóbbi a szomszédos zónákban intenzíven megerősödik. A lézersugár képes ilyen tűzálló anyagok méretbeli firmware-ének előállítására kémiai elemek, mint a volfrám vagy a molibdén.

– példa a munkadarabon elektromos áram áthaladásakor fellépő kémiai reakciók felületére gyakorolt ​​együttes hatására. Ennek eredményeként a felületi réteg telítődik olyan vegyületekkel, amelyek csak magas hőmérsékleten képződhetnek: karbidok, nitridek, szulfidok. Hasonló technológiákat lehet alkalmazni más fémekkel történő felületbevonásra is, amelyet bimetál alkatrészek és szerelvények (lemezek, radiátorok stb.) gyártásához használnak.

A modern fémfeldolgozási technológiákat a tudomány és a technika legújabb vívmányainak felhasználásával folyamatosan fejlesztik.

A megmunkálás olyan folyamat, amelynek során a munkadarabok és alkatrészek méretei és konfigurációja megváltozik. Ha fémtermékekről beszélünk, akkor azok megmunkálásához speciális forgácsolószerszámokat használnak, mint pl. vágó, lyukasztó, fúró, menetfúró, maró stb. Minden művelet fémvágó gépeken történik a technológiai térkép szerint. Ebben a cikkben megtudjuk, milyen módszerek és típusok léteznek a fémek mechanikai feldolgozására.

Feldolgozási módszerek

A megmunkálás két nagy csoportra oszlik. Az első olyan műveleteket tartalmaz, amelyek fém eltávolítása nélkül történnek. Ide tartozik a kovácsolás, sajtolás, préselés, hengerlés. Ezt nyomásnak vagy ütésnek nevezik. Arra szolgál, hogy a munkadarabnak megfelelő formát adjon. A színesfémeknél leggyakrabban a kovácsolást, a vasfémeknél a bélyegzést használják leggyakrabban.

A második csoportba azok a műveletek tartoznak, amelyek során a fém egy részét eltávolítják a munkadarabból. Ez szükséges a szükséges méretek megadásához. A fémnek ezt a mechanikai megmunkálását vágásnak nevezik, és a legelterjedtebb megmunkálási módszerek az esztergálás, fúrás, süllyesztés, köszörülés, marás, dörzsárazás, vésés, gyalulás és lyukasztás.

Mitől függ a feldolgozás típusa?

A fém alkatrész gyártása nyersdarabból munkaigényes és meglehetősen összetett folyamat. Sok különböző műveletet tartalmaz. Az egyik a fémmegmunkálás. Mielőtt elkezdené, pótolja technológiai térképés készítsen rajzot a kész alkatrészről az összes szükséges méret és pontossági osztály feltüntetésével. Egyes esetekben külön rajz is készül a közbenső műveletekről.

Ezen kívül van nagyolás, félkészítő és befejező mechanikai fémfeldolgozás. Mindegyikre számításokat és ráhagyásokat hajtanak végre. A fémfeldolgozás típusa általában a megmunkálandó felülettől, a pontossági osztálytól, az érdesség paramétereitől és az alkatrész méreteitől függ. Például egy H11 minőségű furat eléréséhez fúróval durva fúrást használnak, a 3. fokozatú pontosságú féltiszta dörzsárazáshoz pedig dörzsárat vagy süllyesztőt használhat. Ezután részletesebben tanulmányozzuk a fémek mechanikai feldolgozásának módszereit.

Esztergálás és fúrás

Az esztergálást esztergacsoportos gépeken marógépekkel végzik. A munkadarab egy orsóhoz van rögzítve, amely adott sebességgel forog. A tartóba rögzített vágó pedig hosszanti és keresztirányú mozgásokat végez. Az új CNC gépekben mindezek a paraméterek bekerülnek a számítógépbe, és a készülék maga végzi el a szükséges műveletet. A régebbi modellekben, például a 16K20-ban, a hosszanti-keresztirányú mozgásokat manuálisan hajtják végre. Az esztergagépek formázott, kúpos és hengeres felületeket forgathatnak.

A fúrás lyukak készítésére végzett művelet. A fő munkaeszköz egy fúró. Általános szabály, hogy a fúrás nem biztosít magas szintű pontosságot, és nagyoló vagy félkész. A H8-nál gyengébb minőségű furatok előállításához dörzsárazást, dörzsárazást, fúrást és süllyesztést alkalmaznak. Ezenkívül a fúrás után belső menetvágás is elvégezhető. A fémek mechanikai megmunkálását csapokkal és bizonyos típusú vágókkal végzik.

Marás és köszörülés

A marás a fémfeldolgozás egyik legérdekesebb módja. Ez a művelet marógépeken a legkülönfélébb marószerszámokkal hajtják végre. Létezik vég-, formált-, vég- és perifériás feldolgozás. A marás lehet durva, félkész vagy simító. A simítás során elért legalacsonyabb pontossági fokozat 6. Marókkal különböző kulcsokat, hornyokat, kutak, alámetszések esztergálnak, profilokat marnak.

A köszörülés egy mechanikus művelet, amelyet az érdesség minőségének javítására, valamint a fémfelesleg mikron méretig történő eltávolítására használnak. Általában ez a feldolgozás az alkatrészek gyártásának utolsó szakasza, és ezért befejező. Vágáshoz használják őket, amelyek felületén rengeteg szem található különböző formákélvonalbeli. A kezelés során az alkatrész nagyon felforrósodik. A fém deformálódásának vagy letöredésének megakadályozására vágófolyadékokat (LCF) használnak. A színesfémek mechanikai feldolgozását gyémántszerszámokkal végzik. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy biztosítsuk legjobb minőség gyártott alkatrész.

Az anyagok feldolgozásának kémiai és elektromos módszerei

Fémek vágással történő megmunkálásakor a szükséges méretű részek beszerzése a forgácsok eltávolításával érhető el a munkadarab felületéről. A forgács tehát az egyik legelterjedtebb hulladék a fémmegmunkálás során, évente körülbelül 8 millió tonnát tesz ki. Ugyanakkor legalább 2 millió tonna a magasan ötvözött és más különösen értékes acélok feldolgozásából származó hulladék. A modern fémvágó gépeken történő feldolgozás során a munkadarab teljes tömegéből a fémnek akár 30-40% -a gyakran forgácsba kerül.

A fémfeldolgozás új módszerei közé tartozik a kémiai, elektromos, plazma-, lézer-, ultrahangos és hidroplasztikus fémfeldolgozás.

A kémiai feldolgozás kémiai energiát használ fel. Egy bizonyos fémréteg eltávolítása kémiailag aktív környezetben történik (kémiai őrlés). A fém fürdőben való időben és helyen szabályozott oldódásából áll. A nem kezelhető felületeket vegyszerálló bevonatokkal védjük (lakkok, festékek, fényérzékeny emulziók stb.). A maratási sebesség állandósága az oldat állandó koncentrációja miatt megmarad. Vegyi feldolgozási módszerekkel helyi elvékonyodást és repedéseket kapunk; "ostya" felületek; kezelje a nehezen elérhető felületeket.

Elektromos módszerrel Elektromos energia hőenergiává, kémiai és más típusú energiává alakul át, amelyek közvetlenül részt vesznek egy adott réteg eltávolításának folyamatában. Ennek megfelelően elektromos módszerek A kezeléseket elektrokémiai, elektroeróziós, elektrotermikus és elektromechanikus kezelésekre osztják.

Az elektrokémiai feldolgozás a fémek elektrolízis során történő anódos oldódásának törvényein alapul. Amikor egyenáram halad át az elektroliton a munkadarab felületén, amely az elektromos áramkörhöz kapcsolódik és az anód, kémiai reakciókés olyan vegyületek keletkeznek, amelyek feloldódnak vagy mechanikusan könnyen eltávolíthatók. Az elektrokémiai feldolgozást polírozásra, méretmegmunkálásra, hónolásra, köszörülésre, fémek oxidoktól, rozsdától stb.

Az anód-mechanikus feldolgozás az elektrotermikus és az elektromechanikus folyamatokat ötvözi, és közbenső helyet foglal el az elektrokémiai és elektroeróziós módszerek között. A megmunkálás alatt álló munkadarab az anódhoz, a szerszám a katódhoz csatlakozik. Szerszámként fémlemezeket, hengereket, szalagokat és drótokat használnak. A feldolgozás elektrolit környezetben történik. A munkadarab és a szerszám ugyanazokat a mozgásokat kapja, mint amikor hagyományos módszerek mechanikai feldolgozás. Az elektrolitot egy fúvókán keresztül vezetik be a feldolgozó zónába.

Amikor egyenáramot vezetünk át egy elektrolitoldaton, a fém anódos oldódása megy végbe, mint az elektrokémiai feldolgozás során. Amikor a katódszerszám érintkezik az anód munkadarab megmunkált felületének mikroegyenetlenségeivel, elektromos eróziós folyamat lép fel, ami az elektromos szikramegmunkálás velejárója.

Az elektromos erózió és az anódos oldódás termékei a szerszám és a munkadarab elmozdulásakor eltávolítódnak a feldolgozási zónából.

Az elektromos kisülési megmunkálás a vezető anyagból készült elektródák eróziójának (megsemmisülésének) törvényein alapul, amikor impulzusos elektromos áram folyik közöttük. Bármilyen alakú üregek és lyukak varrására, vágására, csiszolására, gravírozására, élezésére és edzésére szolgál. A generátorok előállításához használt impulzusok paramétereitől és típusától függően az elektromos kisüléses megmunkálás elektromos szikra, elektromos impulzus és elektromos érintkezőre oszlik.

Az elektródák potenciálkülönbségének bizonyos értékénél, amelyek közül az egyik a megmunkálandó munkadarab (anód), a másik a szerszám (katód), az elektródák között vezetőképességi csatorna jön létre, amelyen keresztül impulzus szikra (elektromos) szikrafeldolgozás) vagy ív (elektromos impulzusfeldolgozás) kisülési áthalad. Ennek eredményeként a munkadarab felületén a hőmérséklet megnő. Ezen a hőmérsékleten a fém elemi térfogata azonnal megolvad és elpárolog, és a munkadarab megmunkált felületén lyuk képződik. Az eltávolított fém kis szemcsék formájában megkeményedik. A következő áramimpulzus áttöri az elektródák közötti rést, ahol a legkisebb az elektródák közötti távolság. Folyamatos táplálással az elektródákhoz impulzusáram eróziójuk folyamata mindaddig folytatódik, amíg az elektródák között elhelyezkedő összes fémet eltávolítják olyan távolságban, amelynél elektromos törés lehetséges (0,01-0,05 mm) adott feszültség mellett. A folyamat folytatásához az elektródákat közelebb kell vinni a megadott távolsághoz. Az elektródák automatikusan közelebb kerülnek egymáshoz egy vagy másik típusú nyomkövető eszköz segítségével.

Az elektromos szikrafeldolgozást bélyegek, öntőformák, matricák, vágószerszámok, belső égésű motorok alkatrészei, hálók gyártására, valamint az alkatrészek felületi rétegének megerősítésére használják.

Az elektromos érintkezési feldolgozás a munkadarab helyi melegítésén alapul az elektródaszerszámmal való érintkezési ponton, valamint a meglágyult vagy megolvadt fém eltávolításán a megmunkálási zónából mechanikus úton (a munkadarab és a szerszám egymáshoz viszonyított mozgásával).

Az elektromechanikus feldolgozás elsősorban az elektromos áram mechanikai hatásához kapcsolódik. Ez az alapja például az elektrohidraulikus feldolgozásnak, amely folyékony közeg impulzusos lebomlásából eredő lökéshullámok hatását használja fel.

A fémek ultrahangos megmunkálása - a mechanikai feldolgozás egy fajtája - a feldolgozandó anyag ultrahangfrekvencián rezgő szerszám behatása alatti csiszolószemcsék általi megsemmisítésén alapul. Az energiaforrás 16-30 kHz frekvenciájú elektroszonikus áramgenerátorok. A munkaeszköz - egy lyukasztó - az áramgenerátor hullámvezetőjére van rögzítve. A lyukasztó alá egy munkadarabot helyeznek, és a vízből és csiszolóanyagból álló szuszpenzió belép a feldolgozási zónába. A feldolgozási folyamat egy ultrahangfrekvencián rezgő szerszámból áll, amely a megmunkálás alatt álló felületen fekvő csiszolószemcséket üti le, amelyek a munkadarab anyagának részecskéit letörik.