Metode inovatoare de prelucrare a metalelor. Tratarea suprafeței cu îndepărtarea unui strat de material

Prelucrarea metalelor în industria modernă se distinge de obicei prin tipuri și metode. Cel mai mare număr tipurile de prelucrare au cele mai „vechi”, metoda mecanica: strunjire, găurire, găurire, frezare, șlefuire, lustruire etc. Dezavantajul prelucrării mecanice este deșeurile mari de metal în așchii, rumeguș, deșeuri. O metodă mai economică este ștanțarea, utilizată pe măsură ce se dezvoltă producția de tablă de oțel. Pentru ultimele decenii au apărut noi metode care au extins capacitățile de prelucrare a metalelor - electrofiziceȘi electrochimic.

În articolele anterioare v-ați familiarizat cu ștanțarea și tăierea metalelor. Și acum vă vom spune despre metode electrofizice (eroziune electrică, ultrasonică, lumină, fascicul de electroni) și electrochimice.

Prelucrare cu descărcare electrică

Toată lumea știe ce efect distructiv poate produce o descărcare electrică atmosferică - fulgerul. Dar nu toată lumea știe că descărcările electrice reduse la dimensiuni mici sunt folosite cu succes în industrie. Acestea ajută la crearea celor mai complexe părți ale mașinilor și dispozitivelor din semifabricate metalice.

Multe fabrici operează acum mașini în care unealta este un fir de alamă moale. Acest fir pătrunde cu ușurință în grosimea pieselor de prelucrat din cele mai dure metale și aliaje, decupând părți de orice formă, uneori de-a dreptul bizară. Cum se realizează acest lucru? Să aruncăm o privire mai atentă la mașina de lucru. În locul în care unealta cu sârmă este cel mai aproape de piesa de prelucrat, vom vedea scântei luminoase de fulger care lovesc piesa de prelucrat.

Temperatura la locul expunerii la aceste descărcări electrice ajunge la 5000-10000 ° C. Niciunul dintre metalele și aliajele cunoscute nu poate rezista la astfel de temperaturi: se topesc și se evaporă instantaneu. Sarcinile electrice par să „corodeze” metalul. Prin urmare, metoda de procesare în sine a primit numele electroerozive(de la cuvântul latin „eroziune” - „coroziune”).

Fiecare dintre descărcările rezultate îndepărtează o bucată mică de metal, iar unealta este scufundată treptat în piesa de prelucrat, copiendu-și forma în ea.

Descărcările dintre piesa de prelucrat și unealtă în mașinile electroerozive urmează una după alta cu o frecvență de la 50 până la sute de mii pe secundă, în funcție de ce viteză de prelucrare și curățenia suprafeței dorim să obținem. Prin reducerea puterii descărcărilor și creșterea frecvenței acestora, metalul este îndepărtat în particule tot mai mici; În același timp, puritatea procesării crește, dar viteza acesteia scade. Acțiunea fiecărei descărcări trebuie să fie de scurtă durată, astfel încât metalul care se evaporă să fie imediat răcit și să nu se poată reconecta cu metalul piesei de prelucrat.

Schema de funcționare a unei mașini electroerozive pentru tăierea conturului găurilor de profile complexe. Lucrările necesare aici sunt efectuate printr-o descărcare electrică care are loc între unealtă - firul de alamă și piesa de prelucrat.

În timpul prelucrării cu descărcare electrică, o piesă de prelucrat și o unealtă realizate dintr-un material refractar sau conductor de căldură sunt conectate la o sursă de curent electric. Pentru a se asigura că efectul descărcărilor de curent este de scurtă durată, acestea sunt întrerupte periodic fie prin oprirea tensiunii, fie prin deplasarea rapidă a sculei în raport cu suprafața piesei de prelucrat. Răcirea necesară a metalului topit și evaporat, precum și îndepărtarea acestuia din zona de lucru, se realizează prin scufundarea piesei de prelucrat într-un lichid conducător de tocone - de obicei ulei de mașină, kerosen. Lipsa conductibilității curentului în lichid înseamnă că descărcarea acționează între unealtă și piesa de prelucrat la distanțe foarte mici (10-150 µm), adică numai în locul la care este conectată unealta și pe care dorim să-l expunem la curent. .

O mașină de descărcare electrică are de obicei dispozitive pentru deplasarea unealta în direcția dorită și o sursă de energie electrică care excită descărcările. Mașina are, de asemenea, un sistem automat de urmărire a mărimii spațiului dintre piesa de prelucrat și unealtă; acesta apropie unealta de piesa de prelucrat dacă distanța este prea mare sau o îndepărtează de piesa de prelucrat dacă este prea mică.

De regulă, metoda electroerozivă este utilizată în cazurile în care prelucrarea pe mașini de tăiat metal este dificilă sau imposibilă. datorită durității materialului sau când forma complexă a piesei de prelucrat nu permite crearea unei scule de tăiere suficient de puternice.

Nu numai o sârmă, ci și o tijă, un disc etc., pot fi folosite ca unealtă.Astfel, folosind o unealtă sub forma unei tije de formă tridimensională complexă, se obține, parcă, o impresie. din acesta în piesa de prelucrat. Un disc rotativ este folosit pentru a arde fante înguste și pentru a tăia metale puternice.

Mașină electroerozivă.

Există mai multe varietăți de metode de eroziune electrică, fiecare dintre ele având propriile sale proprietăți. Unele varietăți ale acestei metode sunt folosite pentru arderea cavităților de formă complexă și tăierea găurilor, altele sunt folosite pentru tăierea pieselor din aliaje rezistente la căldură și titan etc. Enumerăm câteva dintre ele.

La electrosparkÎn timpul prelucrării electrice, sunt excitate scântei de scurtă durată și descărcări cu arc de scânteie cu temperaturi de până la 8000-10000 ° C. Electrodul sculei este conectat la polul negativ, iar piesa de prelucrat este conectată la polul pozitiv al puterii electrice. sursă.

Electropuls prelucrarea se realizează prin descărcări electrice excitate și întrerupte cu arc cu temperaturi de până la 5000 ° C. Polaritatea electrodului-uneltă și a piesei de prelucrat este inversă în raport cu prelucrarea scânteii electrice.

La anodic-mecanicÎn timpul prelucrării, un electrod-uneltă este utilizat sub forma unui disc sau a unei curele fără sfârșit, care se mișcă rapid în raport cu piesa de prelucrat. Cu această metodă, se folosește un lichid special, din care o peliculă neconductoare cade pe suprafața piesei de prelucrat. Instrumentul cu electrod zgârie filmul, iar în locurile unde suprafața piesei de prelucrat este expusă, apar descărcări de arc care o distrug. Ei fac treaba necesară.

Mișcarea și mai rapidă a electrodului, răcind suprafața acestuia și întrerupând descărcările arcului, este utilizată atunci când contact electric prelucrare, de obicei efectuată în aer sau apă.

În țara noastră se produc o gamă întreagă de mașini de descărcare electrică pentru prelucrarea unei game variate de piese, de la cele foarte mici la cele mari, cu greutatea de până la câteva tone.

Mașinile electroerozive sunt acum utilizate în toate ramurile ingineriei mecanice. Astfel, în fabricile de automobile și tractoare sunt utilizate la fabricarea matrițelor pentru arbori cotit, biele și alte piese, în fabricile de avioane sunt prelucrate pe mașini electrice de eroziune pentru palele motoarelor turboreactor și piese de echipamente hidraulice, în fabricile de dispozitive electronice - piese de tuburi radio și tranzistoare, magneți și matrițe, în Uzinele metalurgice tăiați tije și lingouri laminate din metale și aliaje deosebit de dure.

Ultrasunetele funcționează

Până de curând, nimeni nu și-ar fi putut imagina că sunetul va fi folosit pentru a măsura adâncimea mării, sudarea metalului, găurirea sticlei și pielea bronzată. Și acum sunetul stăpânește din ce în ce mai multe profesii noi.

Ce este sunetul și de ce a devenit un asistent uman indispensabil într-o serie de procese de producție importante?

Sunetul este unde elastice, răspândirea sub formă de compresie alternativă și rarefacție a particulelor de mediu (aer, apă, solide etc.). Frecvența sunetului este măsurată prin numărul de compresii și rarefacție: fiecare compresie și rarefacția ulterioară formează o oscilație completă. Unitatea de frecvență a sunetului este o oscilație completă, care are loc în 1 s. Această unitate se numește Hertz (Hz).

O undă sonoră poartă cu ea energie, care este definită ca puterea sunetului și a cărei unitate este considerată 1 W/cm2.

O persoană percepe vibrațiile de diferite frecvențe ca sunete diferite înălțimi. Sunetele joase (bătaia unei tobe) corespund frecvențelor joase (100-200 Hz), sunetele înalte (fluierului) corespund frecvențelor înalte (aproximativ 5 kHz sau 5000 Hz). Sunt numite sunete sub 30 Hz infrasunete,și peste 15-20 kHz - ecografii. Ultrasunetele și infrasunetele nu sunt percepute de urechea umană.

Urechea umană este adaptată să perceapă undele sonore de intensitate foarte scăzută. De exemplu, un țipăt puternic care ne irită are o intensitate măsurată în nanowați pe centimetru pătrat (nW/cm2), adică miliardemi de W/cm2. Dacă transformați energia din conversația tare simultană a tuturor locuitorilor Moscovei în timpul zilei în căldură, nu va fi suficient nici măcar să fierbeți o găleată cu apă. Atât de slab unde sonore nu poate fi utilizat pentru a efectua niciun proces de fabricație. Desigur, undele sonore care sunt de multe ori mai puternice pot fi create artificial, dar ele vor distruge organul auzului uman și vor duce la surditate.

În regiunea frecvențelor infrasunetelor, care nu sunt periculoase pentru urechea umană, este foarte dificil să se creeze vibrații puternice în mod artificial. Un alt lucru este ultrasunetele. Este relativ ușor să obțineți ultrasunete din surse artificiale cu o intensitate de câteva sute de W/cm2, adică de 10 12 ori mai mult decât intensitatea sonoră admisă, iar acest ultrasunete este complet inofensiv pentru oameni. Prin urmare, pentru a fi mai precis, nu a fost sunetul, ci ultrasunetele care s-au dovedit a fi maestrul universal care a găsit astfel de aplicare largăîn industrie (vezi vol. 3 DE, art. „Sunet”).

Aici vom vorbi doar despre utilizarea vibrațiilor ultrasonice în mașinile-unelte pentru prelucrarea materialelor fragile și dure. Cum sunt proiectate și operate astfel de mașini?

Aparat cu ultrasunete.

Schema procesului de prelucrare cu ultrasunete.

Inima mașinii este convertor de energie oscilații de înaltă frecvență ale curentului electric. Curentul intră în înfășurarea convertorului de la generatorul electronic și este transformat în energia vibrațiilor mecanice (ultrasonete) de aceeași frecvență. Aceste transformări apar ca urmare magnetostricție - un fenomen care constă în faptul că o serie de materiale (nichel, un aliaj de fier cu cobalt etc.) într-un câmp magnetic alternant își modifică dimensiunile liniare cu aceeași frecvență cu care se modifică câmpul.

Astfel, un curent electric de înaltă frecvență care trece prin înfășurare creează un câmp magnetic alternativ, sub influența căruia convertorul oscilează. Dar amplitudinile de vibrație rezultate sunt de dimensiuni mici. Pentru a le crește și a le face potrivite pentru lucrări utile, în primul rând, întregul sistem este reglat la rezonanță (se realizează frecvența de oscilație a curentului electric și frecvența naturală a convertorului) și, în al doilea rând, un concentrator de ghid de undă, care transformă amplitudini mici ale oscilațiilor pe o zonă mai mare în amplitudini mari pe o zonă mai mică.

Un instrument este atașat la capătul ghidului de undă în forma pe care se dorește să o aibă orificiul. Scula, împreună cu întregul sistem oscilator, este presată cu puțină forță pe materialul în care urmează să fie făcută o gaură, iar la locul de prelucrare este furnizată o suspensie abrazivă (granule abrazive mai mici de 100 microni, amestecate cu apă). Aceste boabe se încadrează între unealtă și material, iar unealta, ca un ciocan pilon, le împinge în material. Dacă materialul este fragil, atunci granulele abrazive despart microparticulele cu dimensiunea de 1-10 microni. S-ar părea că nu prea! Dar există sute de particule abrazive sub unealtă, iar unealta oferă 20.000 de lovituri într-o secundă. Prin urmare, procesul de prelucrare este destul de rapid, iar în 1 minut se poate face o gaură de 20-30 mm în sticlă de 10-15 mm grosime. O mașină cu ultrasunete vă permite să faceți găuri de orice formă, chiar și în materiale fragile care sunt greu de prelucrat.

Mașinile cu ultrasunete sunt utilizate pe scară largă pentru producerea de matrițe de carbură, celule de „memorie” computerizate din cristale de ferită, siliciu și germaniu pentru dispozitive semiconductoare etc.

Acum vorbeam doar despre unul dintre multele cazuri de utilizare a ultrasunetelor. Cu toate acestea, este folosit și pentru sudare, spălare, curățare, inspecție, măsurare și îndeplinește perfect aceste sarcini. Ultrasunetele „spălă” și degresează foarte curat cele mai complexe părți ale aparatelor, efectuează lipirea și cositorirea aluminiului și ceramicii, găsește defecte în piesele metalice, măsoară grosimea pieselor, determină debitul lichidelor în sisteme diferiteși execută alte zeci de lucrări care nu pot fi finalizate fără el.

Prelucrarea electrochimică a metalelor

Dacă plăci conductoare solide (electrozi) sunt introduse într-un vas cu un lichid conductor și li se aplică tensiune, apare un curent electric. Astfel de lichide conductoare se numesc conductoare de al doilea fel sau electroliti. Acestea includ soluții de săruri, acizi sau alcali în apă (sau alte lichide), precum și săruri topite.

Mașină de copiat și cusut electrochimic.

Schema de electroliză.

Schema de prelucrare electrochimică a găurilor de configurații complexe în detaliu.

Purtătorii de curent în electroliți sunt particule pozitive și negative - ioni,în care moleculele de solut sunt descompuse în soluție. În acest caz, ionii încărcați pozitiv se deplasează către electrodul negativ - catod, negativ - la electrodul pozitiv - anod.În funcție de natura chimică a electrolitului și a electrozilor, acești ioni fie precipită la electrozi, fie reacționează cu electrozii sau solventul. Produșii de reacție fie sunt eliberați la electrozi, fie intră în soluție. Acest fenomen se numește electroliză.

Electroliza este utilizată pe scară largă în industrie pentru producerea de piese metalice din modele în relief, pentru aplicarea de acoperiri de protecție și decorative pe produse metalice, pentru producerea de metale din minereuri topite, pentru purificarea metalelor, pentru producerea de apă grea, în producerea de clor etc.

Unul dintre noile domenii de aplicare industrială a electrolizei este prelucrarea dimensională electrochimică a metalelor. Se bazează pe principiul dizolvării unui metal sub influența unui curent în soluții apoase de săruri.

Mașină cu fascicul de lumină pentru prelucrarea filtrelor diamantate.

Circuitul generator cuantic optic: 1 - lampă blitz; 2 - condensator; 3 - rubin; 4 - oglinzi paralele; 5 - lentilă.

În timpul procesării dimensionale electrochimice, electrozii sunt plasați în electrolit la o distanță foarte apropiată unul de celălalt (50-500 μm). Electrolitul este pompat între ele sub presiune. Datorită acestui fapt, metalul se dizolvă extrem de rapid, iar dacă distanța dintre electrozi este menținută constantă, atunci se poate obține o reprezentare destul de precisă a formei electrodului sculei (catod) pe piesa de prelucrat (anod).

Astfel, folosind electroliza, puteți produce relativ rapid (mai rapid decât metoda mecanică) piese de forme complexe, tăiați piese de prelucrat, faceți găuri sau caneluri de orice formă în piese, ascuți unelte etc.

Avantajele metodei de prelucrare electrochimică includ, în primul rând, capacitatea de a prelucra orice metale, indiferent de proprietățile mecanice ale acestora și, în al doilea rând, faptul că instrumentul cu electrod (catodul) nu se uzează în timpul procesării.

Prelucrarea electrochimică se realizează pe mașini electrochimice. Principalele lor grupuri: mașini universale de copiat și cusut - pentru fabricarea de ștampile, matrițe și alte produse de formă complexă; special - pentru prelucrarea palelor turbinei; ascuțireaȘi măcinare - pentru ascuțirea sculelor și șlefuirea plană sau de profil a metalelor și aliajelor greu de tăiat.

Lucrări ușoare (laser)

Amintiți-vă „Hiperboloidul inginerului Garin” de A. N. Tolstoi. Ideile care au fost considerate recent fantastice devin realitate. Astăzi, un fascicul de lumină este folosit pentru a arde găuri în materiale atât de puternice și dure precum oțel, wolfram, diamant, iar acest lucru nu mai surprinde pe nimeni.

Bineînțeles, toți trebuiau să surprindeți razele de soare sau să vă concentrați cu o lentilă lumina soareluiîntr-un mic loc luminos și ardeți-l diferite deseneîn copac. Dar pe un obiect de oțel nu poți lăsa nicio urmă în acest fel. Desigur, dacă ar fi posibil să se concentreze lumina soarelui într-un punct foarte mic, să zicem câțiva micrometri în diametru, atunci puterea specifică (adică raportul dintre putere și suprafață) ar fi suficientă pentru a topi și chiar pentru a evapora orice material la acel moment. punct. Dar lumina soarelui nu poate fi focalizată așa.

Pentru a utiliza un obiectiv pentru a focaliza lumina într-un punct foarte mic și pentru a obține în același timp o putere specifică mare, acesta trebuie să aibă cel puțin trei proprietăți: monocromatic, adică monocrom, răspândit în paralel(au o divergență scăzută a fluxului luminos) și să fie suficient luminos.

Lentila focalizează razele de culori diferite la distanțe diferite. Da, raze de culoare albastră intră în focalizare mai mult decât roșu. Deoarece lumina soarelui constă din raze de diferite culori, de la ultraviolete la infraroșu, nu este posibil să o focalizați cu precizie - punctul focal se dovedește a fi neclar și relativ mare. Evident, lumina monocromatică produce un punct focal mult mai mic.

Laser cu gaz folosit pentru tăierea sticlei, a peliculelor subțiri și a țesăturilor. În viitorul apropiat, astfel de instalații vor fi utilizate pentru tăierea semifabricatelor metalice de grosime considerabilă.

Din optica geometrică se știe că, cu cât diametrul punctului de lumină la focalizare este mai mic, cu atât divergența fasciculului de lumină incident pe lentilă este mai mică. De aceea, razele paralele de lumină sunt necesare pentru scopul nostru.

În cele din urmă, este necesară luminozitatea pentru a crea o densitate mare de putere la punctul focal al lentilei.

Nicio sursă de lumină obișnuită nu are aceste trei proprietăți în același timp. Sursele de lumină monocromatică au o putere redusă, în timp ce sursele de lumină de mare putere, cum ar fi arcul electric, au o divergență mare.

Cu toate acestea, în 1960, oamenii de știință sovietici - fizicieni, laureați ai Lenin și Premiile Nobel N. G. Basov și A. M. Prokhorov, simultan cu laureatul Premiul Nobel Fizicianul american Charles Townes a creat o sursă de lumină cu toate proprietățile necesare. El a fost numit laser, prescurtat de la primele litere ale definiției engleze a principiului funcționării sale: amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiație, adică amplificarea luminii folosind radiația stimulată. Un alt nume pentru laser este generator cuantic optic(abreviat OKG).

Se știe că fiecare substanță este formată din atomi, iar atomul însuși este format dintr-un nucleu înconjurat de electroni. În stare normală, care se numește principal, electronii sunt astfel localizați în jurul nucleului încât energia lor este minimă. Pentru a elimina electronii din starea fundamentală, este necesar să le imprimați energie din exterior, de exemplu, prin iluminare. Absorbția energiei de către electroni nu are loc continuu, ci în porțiuni separate - cuante(vezi vol. 3 DE, art. „Valuri și cuante”). Electronii care au absorbit energie intră într-o stare excitată, care este instabilă. După ceva timp, ei revin din nou la starea fundamentală, eliberând energia absorbită. Acest proces nu are loc dintr-o dată. S-a dovedit că revenirea unui electron la starea fundamentală și eliberarea unui cuantum de lumină de către acesta accelerează (stimulează) revenirea la starea fundamentală a altor electroni, care eliberează, de asemenea, cuante și, în plus, exact la fel ca frecvență. și lungimea de undă. Astfel obținem o îmbunătățire fascicul monocromatic.

Principiul de funcționare mașină cu fascicul de lumină Să ne uităm la exemplul unui laser rubin artificial. Acest rubin este obținut sintetic din oxid de aluminiu în care un număr mic de atomi de aluminiu sunt înlocuiți cu atomi de crom.

Folosit ca sursă de energie externă lampă blitz 1, similar cu cel folosit pentru fotografia cu bliț, dar mult mai puternic. Sursa de alimentare a lămpii este condensator 2. Când sunt iradiați de o lampă, atomii de crom se află în rubin 3, absorb cuante de lumină cu lungimi de undă care corespund părților verzi și albastre ale spectrului vizibil și trec într-o stare excitată. O revenire asemănătoare unei avalanșe la starea fundamentală se realizează folosind paralel oglinzi 4. Cuantele de lumină eliberate, corespunzătoare părții roșii a spectrului, sunt reflectate de multe ori în oglinzi și, trecând prin rubin, accelerează întoarcerea tuturor electronilor excitați la starea fundamentală. Una dintre oglinzi este translucidă, iar fasciculul este emis prin ea. Acest fascicul are un unghi de divergență foarte mic, deoarece este format din cuante de lumină care au fost reflectate de multe ori și nu au suferit o abatere semnificativă de la axa generatorului cuantic (vezi figura de la pagina 267).

Un astfel de fascicul monocromatic puternic cu un grad scăzut de divergență este focalizat lentila 5 pe suprafata de tratat si produce o pata extrem de mica (pana la 5-10 microni in diametru). Datorită acesteia, se realizează o densitate de putere colosală, de ordinul 10 12 -10 16 W/cm 2 . Aceasta este de sute de milioane de ori puterea care poate fi obținută prin focalizarea luminii solare.

Această putere specifică este suficientă pentru a evapora chiar și un metal refractar precum wolfram în zona punctului focal în miimi de secundă și pentru a arde o gaură în el.

Acum mașinile cu fascicul de lumină sunt utilizate pe scară largă în industrie pentru a face găuri în pietrele de ceas din rubin, diamante și aliaje dure și în diafragmele din metale refractare, greu de tăiat. Noile utilaje au făcut posibilă creșterea productivității de zece ori, îmbunătățirea condițiilor de lucru și, în unele cazuri, producerea unor astfel de piese. care nu pot fi obţinute prin alte metode.

Laserul nu produce doar prelucrarea dimensională a micro-găurilor. Au fost deja create și funcționează cu succes instalații cu fascicul de lumină pentru tăierea produselor din sticlă, microsudarea pieselor miniaturale și a dispozitivelor semiconductoare etc.

Tehnologia laser, în esență, tocmai a apărut și devine o ramură independentă a tehnologiei în fața ochilor noștri. Nu există nicio îndoială că, cu ajutorul oamenilor, laserul va „stăpâni” zeci de noi profesii utile în următorii ani și va începe să lucreze în magazinele din fabrici, laboratoare și șantiere împreună cu freze și burghie, arcuri electrice și descărcări. , ultrasunete și fascicule de electroni.

Prelucrarea fasciculului de electroni

Să ne gândim la problemă: cum să tăiați o suprafață mică - un pătrat cu o latură de 10 mm - dintr-un material foarte dur în 1500 de părți? Cei care sunt angajați în fabricarea dispozitivelor semiconductoare - microdiode - se confruntă cu această problemă în fiecare zi.

Această problemă poate fi rezolvată folosind fascicul de electroni - accelerat la energii înalte și concentrat într-un flux extrem de direcționat de electroni.

Prelucrarea materialelor (sudare, tăiere etc.) cu un fascicul de electroni este completă zona noua tehnologie. S-a născut în anii 50 ai secolului nostru. Apariția unor noi metode de prelucrare nu este, desigur, întâmplătoare. În tehnologia modernă avem de-a face cu materiale foarte dure, greu de prelucrat. În tehnologia electronică, de exemplu, se folosesc plăci din wolfram pur, în care este necesar să se foreze sute de găuri microscopice cu un diametru de câteva zeci de micrometri. Fibrele artificiale sunt realizate folosind matrițe, care au găuri cu un profil complex și sunt atât de mici încât fibrele trase prin ele sunt mult mai subțiri păr de om. Industria electronică necesită plăci ceramice cu grosimea de 0,25 mm. Pe ele trebuie făcute fante cu o lățime de 0,13 mm, cu o distanță între axele lor de 0,25 mm.

Tehnologia veche de procesare nu poate face față unor astfel de sarcini. Prin urmare, oamenii de știință și inginerii au apelat la electroni și i-au forțat să efectueze operațiuni tehnologice de tăiere, găurire, frezare, sudare, topire și curățare a metalelor. S-a dovedit că fasciculul de electroni are proprietăți atractive pentru tehnologie. Când lovește materialul care este prelucrat, îl poate încălzi până la 6000° C (temperatura suprafeței Soarelui) în punctul de impact și se evaporă aproape instantaneu, formând o gaură sau depresiune în material. În același timp, tehnologia modernă face posibilă reglarea destul de ușor, simplă și într-o gamă largă a energiei electronilor și, prin urmare, a temperaturii de încălzire a metalului. Prin urmare, fluxul de electroni poate fi folosit pentru procese care necesită puteri diferite și au loc la temperaturi foarte diferite, de exemplu, pentru topire și curățare, pentru sudarea și tăierea metalelor etc.

Un fascicul de electroni poate tăia o gaură mică chiar și în cel mai dur metal. Pe imagine: circuit de tun electronic.

De asemenea, este extrem de valoros ca acțiunea fasciculului de electroni să nu fie însoțită de sarcini de șoc asupra produsului. Acest lucru este deosebit de important atunci când se prelucrează materiale fragile, cum ar fi sticla și cuarțul. Viteza de procesare a micro-găurilor și a fantelor foarte înguste la mașinile cu fascicul de electroni este semnificativ mai mare decât la mașinile convenționale.

Instalațiile pentru prelucrarea fasciculului de electroni sunt dispozitive complexe bazate pe realizările electronicii moderne, ingineriei electrice și automatizării. Partea principală a acestora este tun cu electroni, generând un fascicul de electroni. Electronii emiși de catodul încălzit sunt concentrați și accelerați de dispozitive electrostatice și magnetice speciale. Datorită acestora, fasciculul de electroni poate fi focalizat pe o zonă cu un diametru mai mic de 1 micron. Focalizarea precisă face, de asemenea, posibilă obținerea unei concentrații uriașe de energie electronică, datorită căreia se poate obține o densitate de radiație de suprafață de ordinul a 15 MW/mm2. Prelucrarea se realizează în vid înalt (presiune reziduală aproximativ egală cu 7 MPa). Acest lucru este necesar pentru a crea condiții pentru ca electronii să se deplaseze liber, fără interferențe, de la catod la piesa de prelucrat. Prin urmare instalația este echipată cameră de vidȘi sistem de vid.

Piesa de prelucrat este așezată pe o masă care se poate deplasa orizontal și vertical. Fasciculul, datorită unui dispozitiv special de deviere, se poate deplasa și pe distanțe scurte (3-5 mm). Când deflectorul este oprit și masa este staționară, fasciculul de electroni poate găuri o gaură cu un diametru de 5-10 microni în piesa de prelucrat. Dacă porniți dispozitivul de deviere (lăsând masa staționară), atunci fasciculul, în mișcare, va acționa ca un tăietor și va putea arde mici caneluri de diferite configurații. Când este necesară „frezarea” canelurilor mai lungi, masa este mutată, lăsând fasciculul staționar.

Este interesant să procesezi materiale cu un fascicul de electroni folosind așa-numitul măști.În configurație, așez* o mască pe o masă mobilă. Umbra sa la scară redusă este proiectată pe piesa de către lentila care se formează, iar fasciculul de electroni prelucrează suprafața limitată de contururile măștii.

Progresul procesării electronice este de obicei monitorizat folosind microscop optic. Vă permite să setați cu precizie fasciculul înainte de a începe prelucrarea, de exemplu tăierea de-a lungul unui contur dat și să monitorizați procesul. Instalațiile cu fascicul de electroni sunt adesea echipate cu dispozitiv de programare care stabilește automat ritmul și succesiunea operațiilor.

Tratament cu curent de înaltă frecvență

Dacă un creuzet cu o bucată de metal plasată în el este înfășurat cu mai multe spire de sârmă și trecut de-a lungul acestui fir (la inductor) curent alternativ de înaltă frecvență, metalul din creuzet va începe să se încălzească și după un timp se va topi. Aceasta este schema circuitului utilizarea curenților de înaltă frecvență (HFC) pentru încălzire. Dar ce se întâmplă?

De exemplu, substanța încălzită este un conductor. Câmpul magnetic alternativ, care apare atunci când curentul alternativ trece prin spirele inductorului, face ca electronii să se miște liber, adică generează curenți induși turbionari. Ei încălzesc o bucată de metal. Dielectricul se încălzește datorită faptului că câmpul magnetic vibrează ionii și moleculele din el, „legănându-i”. Dar știi că cu cât particulele unei substanțe se mișcă mai repede, cu atât temperatura acesteia este mai mare.

Schema de schema a instalatiei pentru incalzirea produselor cu curenti de inalta frecventa.

Pentru încălzirea de înaltă frecvență, curenții cu frecvențe de la 1500 Hz la 3 GHz și mai mari sunt acum cei mai utilizați. În același timp, instalațiile de încălzire care folosesc HDTV au adesea o putere de sute și mii de kilowați. Designul lor depinde de dimensiunea și forma obiectelor încălzite, de rezistența lor electrică, de ce fel de încălzire este necesară - continuă sau parțială, profundă sau superficială și de alți factori.

Cu cât este mai mare dimensiunea obiectului încălzit și cu cât conductivitatea electrică a materialului este mai mare, cu atât frecvențele mai mici pot fi utilizate pentru încălzire. Și invers, cu cât conductivitatea electrică este mai mică, cu atât dimensiunile pieselor încălzite sunt mai mici, cu atât sunt necesare frecvențe mai mari.

Ce operațiuni tehnologice în industria modernă sunt efectuate folosind HDTV?

În primul rând, așa cum am spus deja, siguranța. Cuptoarele de topire de înaltă frecvență funcționează acum în multe întreprinderi. Ei produc oțeluri de înaltă calitate, aliaje magnetice și rezistente la căldură. Topirea se realizează adesea într-un spațiu rarefiat - într-un vid profund. Topirea în vid produce metale și aliaje de cea mai înaltă puritate.

A doua cea mai importantă „meserie” a HDTV este întărire metal (vezi articolul „Protecția metalului”).

Multe părți importante ale mașinilor, tractoarelor, mașinilor de tăiat metale și altor mașini și mecanisme sunt acum întărite de curenți de înaltă frecvență.

Încălzirea HDTV vă permite să obțineți o calitate înaltă lipire de mare viteză diverse lipituri.

HDTV încălzește semifabricate din oțel pentru prelucrarea lor prin presiune(pentru ștanțare, forjare, laminare). La încălzirea HDTV-ului, nu se formează nicio scară. Acest lucru economisește metal, crește durata de viață a matrițelor și îmbunătățește calitatea pieselor forjate. Munca muncitorilor este mai ușoară și mai sănătoasă.

Până acum am vorbit despre HDTV în legătură cu prelucrarea metalelor. Dar gama „activităților” lor nu se limitează la aceasta.

Televizoarele HD sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă pentru prelucrarea materialelor importante, cum ar fi materialele plastice. În fabricile de produse din plastic, semifabricatele sunt încălzite în instalațiile HDTV înainte de presare. Încălzirea cu HDTV ajută foarte mult la lipire. Sticla securizata multistrat cu garnituri de plastic intre straturile de sticla este realizata prin incalzirea HDTV in prese. Apropo, lemnul este încălzit și în timpul producției de plăci aglomerate, unele tipuri de placaj și produse modelate din acesta. Iar pentru sudarea cusăturilor în produsele realizate din foi subțiri de plastic, se folosesc mașini speciale de înaltă frecvență, care amintesc de mașinile de cusut. Husele, carcasele, cutiile și țevile sunt realizate folosind această metodă.

În ultimii ani, încălzirea HDTV a fost din ce în ce mai utilizată în producția de sticlă - pentru sudarea diferitelor produse din sticlă (țevi, blocuri goale) și la topirea sticlei.

Încălzirea HDTV are mari avantaje față de alte metode de încălzire și pentru că în unele cazuri procesul tehnologic bazat pe acesta este mai susceptibil de automatizare.

Echipamentele pentru prelucrarea metalelor au găsit astăzi o largă aplicație în diverse sectoare industriale: industria feroviară, energie, aviație și construcții navale, construcții, inginerie mecanică și așa mai departe.

Alegerea mașinilor depinde direct de volumul producției (mecanic, manual, CNC, automat etc.), de calitatea cerută a piesei și de tipul de prelucrare.

Strunjire și frezare

Prelucrarea mecanică este utilizată pentru a produce noi suprafețe. Lucrarea constă în distrugerea unui strat dintr-o anumită zonă: în timp ce instrumentul de tăiere controlează gradul de deformare. Principalele echipamente pentru prelucrarea mecanică a metalelor sunt mașinile de strunjire și frezat, precum și centrele universale de prelucrare de strunjire și frezare.

Strunjirea este un proces de tăiere a metalului efectuat cu o avansă liniară a sculei de tăiere în timp ce se rotește simultan piesa de prelucrat.

Strunjirea se efectuează prin tăierea unui anumit strat de metal de pe suprafața piesei de prelucrat folosind freze, burghie sau alte instrumente de tăiere.

Mișcarea principală în timpul strunjirii este rotirea piesei de prelucrat.

Mișcarea de avans în timpul strunjirii este mișcarea de translație a tăietorului, care poate fi efectuată de-a lungul sau de-a lungul produsului, precum și la un unghi constant sau variabil față de axa de rotație a produsului.

Frezarea este un proces de tăiere a metalului efectuat de o unealtă de tăiere rotativă, în timp ce se alimentează liniar piesa de prelucrat.

Materialul este îndepărtat de pe piesa de prelucrat la o anumită adâncime cu ajutorul unei freze, lucrând fie pe partea de capăt, fie pe periferie.

Mișcarea principală în timpul frezării este rotația frezei.

Mișcarea de avans în timpul frezării este mișcarea de translație a piesei de prelucrat.

Strunjirea și frezarea metalelor se realizează folosind centre de prelucrare universale cu control numeric computerizat (CNC), permițând cea mai complexă prelucrare de înaltă precizie, fără a ține cont de factorul uman. CNC presupune că fiecare etapă a lucrării efectuate este controlată de un computer, căruia îi este dat un program specific. Prelucrarea piesei pe o mașină CNC asigură cele mai precise dimensiuni ale produsului finit, deoarece toate operațiile sunt efectuate dintr-o singură instalație a piesei de prelucrat.

Prelucrare cu descărcare electrică

Esența metodei de prelucrare (tăiere) cu descărcare electrică este utilizare benefică defecțiune electrică în timpul tratamentului de suprafață.

Atunci când electrozii sub curent se unesc, are loc o descărcare, al cărei efect distructiv se manifestă asupra anodului, care este materialul procesat.

Spațiul interelectrod este umplut cu un dielectric (kerosen, apă distilată sau un fluid de lucru special), în care efectul distructiv asupra anodului este mult mai eficient decât în ​​aer. Dielectricul joacă, de asemenea, rolul de catalizator pentru procesul de descompunere a materialului, deoarece atunci când este descărcat în zona de eroziune, se transformă în abur. În acest caz, are loc o „micro-explozie” de abur, care distruge și materialul.

Cel mai important avantaj al mașinilor de tăiat cu sârmă este raza mică a secțiunii transversale efective a sculei (sârmă), precum și posibilitatea orientării spațiale precise a sculei de tăiere. Din această cauză apar oportunități unice pentru producerea de piese de precizie într-o gamă largă de dimensiuni cu geometrii destul de complexe.

Pentru unele piese fabricate, utilizarea prelucrării cu descărcare electrică este preferabilă altor tipuri de prelucrare.

Mașinile de tăiat cu sârmă electroerozive vă permit să efectuați operațiuni raționale pe:

producția de piese cu o formă spațială complexă și cerințe crescute de precizie și curățenie a prelucrării, inclusiv piese din metal cu duritate și fragilitate crescute;

producția de tăietori, matrițe, poansone, matrițe de tăiere, modele, copiatoare și matrițe complexe în producția de scule.

Prelucrare cu jet de apă

Prelucrarea metalului cu jet de apă este unul dintre procesele cele mai de înaltă tehnologie, care are niveluri ridicate de precizie și de producție ecologică. Procesul de tăiere cu jet de apă implică tratarea piesei de prelucrat cu un jet subțire de apă la presiune ridicată cu adăugarea unui material abraziv (de exemplu, nisip fin de cuarț). Procesul tehnologic de tăiere cu jet de apă este o metodă foarte precisă și de înaltă calitate de prelucrare a metalelor.

În timpul procesului cu jet de apă, apa este amestecată în aparat de fotografiat special cu abraziv și trece printr-o duză cu cap de tăiere foarte îngustă la presiune mare (până la 4000 bar). Amestecul cu jet de apă iese din capul de tăiere cu o viteză care depășește viteza sunetului (adesea de mai mult de 3 ori).

Cele mai productive și versatile echipamente sunt sistemele de tip consolă și portal. Un astfel de echipament este ideal, de exemplu, pentru industria aerospațială și auto; poate fi utilizat pe scară largă în orice alte industrii.

Tăierea cu jet de apă este într-un mod sigur prelucrare. Tăierea cu apă nu produce emisii nocive și (datorită posibilității de a obține o tăietură îngustă) consumă economic materialul care se prelucrează. Nu există zone de impact termic sau de întărire. Sarcina mecanică redusă asupra materialului facilitează prelucrarea pieselor complexe, în special a celor cu pereți subțiri.

Unul dintre cele mai importante avantaje ale tehnologiei cu jet de apă este capacitatea de a procesa aproape orice material. Această proprietate face ca tehnologia de tăiere cu jet de apă să fie indispensabilă într-o serie de industrii tehnologice și o face aplicabilă în aproape orice producție.

Prelucrare cu laser

Prelucrarea cu laser a materialelor include tăierea și tăierea tablei, sudarea, călirea, suprafața, gravarea, marcarea și alte operațiuni tehnologice.

Utilizare tehnologie laser prelucrarea materialelor asigură productivitate și precizie ridicate, economisește energie și materiale, permite implementarea unor soluții tehnologice fundamental noi și utilizarea materialelor dificil de prelucrat și crește siguranța mediului înconjurător a întreprinderii.

Tăierea cu laser se realizează prin arderea tablei cu un fascicul laser. În timpul procesului de tăiere, sub influența unui fascicul laser, materialul din zona tăiată se topește, se aprinde, se evaporă sau este suflat de un curent de gaz. În acest caz, este posibil să se obțină tăieturi înguste cu o zonă minimă afectată de căldură.

Această tehnologie are o serie de avantaje evidente față de multe alte metode de tăiere:

absența contactului mecanic permite prelucrarea materialelor fragile și deformabile;

materialele din aliaje dure pot fi prelucrate;

este posibilă tăierea de mare viteză a tablei subțiri de oțel;

Pentru taierea metalelor se folosesc instalatii tehnologice bazate pe lasere cu statica solida, cu fibra si lasere cu gaz CO 2 care functioneaza atat in modul de radiatie continua cat si in impulsuri periodice. Un fascicul laser focalizat, de obicei controlat de un computer, oferă concentrație mare energie și vă permite să tăiați aproape orice material, indiferent de proprietățile termofizice ale acestora.

Datorită puterii mari a radiației laser, este asigurată o productivitate ridicată a procesului în combinație cu calitate superioară suprafete de taiere. Controlul ușor și relativ simplu al radiației laser permite tăierea cu laser de-a lungul contururilor complexe a pieselor plate și volumetrice și a pieselor de prelucrat cu grad înalt automatizarea procesului.

Există trei direcții principale:

1. Modelarea folosind metode de deformare plastică de înaltă precizie.
2. Aplicație moduri traditionale prelucrarea metalelor, dar caracterizată prin precizie și productivitate sporite.
3. Utilizarea metodelor de înaltă energie.

Alegerea metodei optime de prelucrare este determinată de cerințele de producție și de producția în serie. De exemplu, proiectarea echipamentelor supraponderale provoacă un consum crescut de energie, iar precizia redusă de fabricație a pieselor și ansamblurilor individuale duce la o productivitate scăzută a echipamentelor. Unele tehnologii nu pot oferi proprietățile de rezistență și microstructura necesare ale metalului, ceea ce afectează în cele din urmă durabilitatea și rezistența pieselor, chiar dacă sunt fabricate cu toleranțe minime. Tehnologie nouă prelucrarea metalelor se bazează pe utilizarea surselor de energie netradiționale care asigură topirea, evaporarea sau modelarea acestuia dimensională.

Prelucrarea mecanică asociată cu îndepărtarea așchiilor se dezvoltă în direcția fabricării de produse deosebit de de înaltă precizie, în principal în producția la scară mică. Prin urmare, mașinile-unelte tradiționale fac loc unor complexe de prelucrare a metalelor CNC rapid reconfigurabile. Rata relativ scăzută de utilizare a materialului ( în timpul prelucrării, rareori depășește 70...80%) este compensată de toleranțe minime și de înaltă calitate a suprafeței de finisare a produselor.

Producătorii de sisteme de control numeric pun accentul principal pe capacitățile tehnologice extinse ale echipamentului în cauză, utilizarea oțelurilor de scule moderne de înaltă rezistență și eliminarea forței de muncă manuale a operatorului. Toate operațiunile pregătitoare și finale pe astfel de complexe sunt efectuate de robotică.

Metode de economisire a energiei de deformare plastică a metalelor

Tehnologia de formare a metalelor, cu excepția coeficient crescut utilizarea metalului, are alte semnificative avantaje:

• Ca urmare a deformării plastice, macro- și microstructura produsului se îmbunătățește;
• Productivitatea echipamentelor de ștanțare este de câteva ori mai mare decât cea a mașinilor de tăiat metal;
• După tratarea sub presiune, rezistența metalului crește și rezistența acestuia la sarcini dinamice și de impact crește.

Procese progresive de ștanțare la rece și semicaldă - dorn, tăiere de precizie, extrudare, prelucrare cu ultrasunete, ștanțare în stare de superplasticitate, ștanțare lichidă. Multe dintre ele sunt implementate pe echipamente automatizate dotate cu sisteme computerizate de monitorizare și control. Precizia fabricării produselor ștanțate în multe cazuri nu necesită finisarea ulterioară a acestora - îndreptare, șlefuire etc.

Metode de formare cu energie înaltă

Tehnologiile de înaltă energie sunt utilizate în cazurile în care metode tradiționale Este imposibil să schimbați forma și dimensiunile unei piese de prelucrat din metal.

În acest caz, ele sunt folosite patru tipuri de energie:

1. Hidraulic- presiunea lichidului sau a elementelor individuale puse in miscare de acesta.
2. Electric, în care toate procesele de îndepărtare a materialului sunt efectuate folosind o descărcare - arc sau scânteie.
3. Electromagnetic, care implementează procesul de prelucrare a metalelor atunci când piesa de prelucrat este expusă la un câmp electromagnetic.
4. Electrofizic, acționând la suprafață cu un fascicul laser direcționat.

Metode combinate de influențare a metalului, în care sunt utilizate două sau mai multe surse de energie, există și sunt dezvoltate cu succes.

Bazat pe acțiunea de suprafață a lichidului de înaltă presiune. Astfel de instalații sunt folosite în principal pentru îmbunătățirea calității suprafeței, eliminarea micro-neregulilor, curățarea suprafeței de rugină, depuneri etc. În acest caz, jetul de lichid poate afecta produsul atât direct, cât și prin componente abrazive amplasate în flux. Abrazivul conținut în emulsie este reînnoit constant pentru a asigura consistența rezultatelor obținute.

– procesul de distrugere dimensională (eroziune) a unei suprafețe metalice atunci când este expusă unui impuls, scânteie sau descărcare cu arc. Densitate mare puterea termică volumetrică a sursei duce la topirea dimensională a microparticulelor metalice cu îndepărtarea ulterioară a acestora din zona de procesare prin fluxul unui mediu de lucru dielectric (ulei, emulsie). Deoarece în timpul proceselor de prelucrare a metalelor de încălzire locală a suprafeței apar simultan la foarte mare temperaturi mari, apoi ca urmare duritatea piesei din zona de prelucrare crește semnificativ.

Constă în faptul că piesa de prelucrat este plasată într-un câmp electromagnetic puternic, ale cărui linii de forță acționează asupra piesei de prelucrat plasate într-un dielectric. În acest fel, se formează aliaje cu plasticitate scăzută (de exemplu, titan sau beriliu), precum și foi de oțel. Suprafața este afectată într-un mod similar. unde ultrasonice, generate de convertoare magnetostrictive sau piezoelectrice de frecvență. Vibrațiile de înaltă frecvență sunt, de asemenea, folosite pentru tratarea termică a suprafeței metalelor.

Cea mai concentrată sursă de energie termică este un laser. – singura cale obţinerea unor găuri ultra-mici de precizie dimensională sporită în piesele de prelucrat. Datorită direcției acțiunii termice a laserului asupra metalului, acesta din urmă în zonele adiacente este intens întărit. Raza laser este capabilă să producă firmware dimensional al unui astfel de material refractar elemente chimice, cum ar fi wolfram sau molibden.

– un exemplu de efect combinat asupra suprafeței reacțiilor chimice care apar atunci când un curent electric trece prin piesa de prelucrat. Ca urmare, stratul de suprafață este saturat cu compuși care se pot forma doar la temperaturi ridicate: carburi, nitruri, sulfuri. Tehnologii similare pot fi utilizate pentru a efectua acoperirea suprafeței cu alte metale, care este utilizată pentru producția de piese și ansambluri bimetalice (plăci, radiatoare etc.).

Tehnologiile moderne de prelucrare a metalelor sunt îmbunătățite continuu, folosind cele mai recente realizări ale științei și tehnologiei.

Prelucrarea este un proces în timpul căruia dimensiunile și configurația pieselor de prelucrat și a pieselor sunt modificate. Dacă vorbim de produse metalice, atunci pentru prelucrarea acestora se folosesc scule speciale de tăiere, precum freze, broșe, burghie, robinete, freze etc. Toate operațiunile se execută pe mașini de tăiat metal conform hărții tehnologice. În acest articol vom afla ce metode și tipuri de prelucrare mecanică a metalelor există.

Metode de prelucrare

Prelucrarea este împărțită în două grupuri mari. Primul include operațiuni care au loc fără îndepărtarea metalului. Acestea includ forjare, ștanțare, presare, laminare. Aceasta se numește folosirea presiunii sau a impactului. Este folosit pentru a da forma necesară piesei de prelucrat. Pentru metalele neferoase, cel mai des se folosește forjarea, iar pentru metalele feroase se folosește cel mai des ștanțarea.

Al doilea grup include operațiuni în care o parte din metal este îndepărtată din piesa de prelucrat. Acest lucru este necesar pentru a-i oferi dimensiunile necesare. Această prelucrare mecanică a metalului se numește tăiere și se realizează folosind cele mai comune metode de prelucrare sunt strunjirea, găurirea, frezarea, șlefuirea, frezarea, alezarea, daltuirea, rindeaua și broșarea.

De ce depinde tipul de prelucrare?

Fabricarea unei piese metalice dintr-un semifabricat este un proces care necesită forță de muncă și destul de complex. Include multe operațiuni diferite. Una dintre ele este prelucrarea metalelor. Înainte de a începe, machiază harta tehnologicași faceți un desen al piesei finite indicând toate dimensiunile și clasele de precizie necesare. În unele cazuri, un desen separat este pregătit și pentru operațiunile intermediare.

În plus, există prelucrarea mecanică de degroșare, semifinisare și finisare a metalului. Pentru fiecare dintre ele se efectuează calcule și indemnizații. Tipul de prelucrare a metalului depinde în general de suprafața prelucrată, de clasa de precizie, de parametrii de rugozitate și de dimensiunile piesei. De exemplu, pentru a obține o gaură de calitate H11, se folosește găurirea brută cu burghiu, iar pentru alezarea semi-curată cu precizie de gradul 3, puteți folosi un alez sau o freză. În continuare, vom studia metodele de prelucrare mecanică a metalelor în detaliu.

Strunjire și găurire

Strunjirea se efectuează pe mașinile de grup de strung folosind freze. Piesa de prelucrat este atașată de un ax, care se rotește cu o viteză dată. Iar freza, fixată în suport, face mișcări longitudinale și transversale. La mașinile CNC noi, toți acești parametri sunt introduși în computer, iar dispozitivul însuși efectuează operația necesară. La modelele mai vechi, de exemplu, 16K20, mișcările longitudinal-transversale sunt efectuate manual. Strungurile pot intoarce suprafete formate, conice si cilindrice.

Forarea este o operațiune efectuată pentru a produce găuri. Instrumentul principal de lucru este un burghiu. De regulă, găurirea nu oferă o clasă ridicată de precizie și este fie degroșare, fie semifinisare. Pentru a obtine o gaura cu o calitate mai mica decat H8 se folosesc alezarea, alezarea, alezarea si frecarea. În plus, filetarea interioară poate fi efectuată și după găurire. Această prelucrare mecanică a metalului se realizează folosind robinete și unele tipuri de tăietoare.

Frezare și măcinare

Frezarea este una dintre cele mai interesante metode de prelucrare a metalelor. Această operațiune realizat folosind o mare varietate de freze la mașini de frezat. Există procesarea finală, modelată, finală și periferică. Frezarea poate fi fie brută, semifinisată, fie finisare. Cel mai mic grad de precizie obtinut in timpul finisarii este 6. Folosind freze se rotesc diverse chei, caneluri, puturi, detaieri, iar profilele sunt frezate.

Măcinarea este o operație mecanică folosită pentru a îmbunătăți calitatea rugozității, precum și pentru a îndepărta excesul de metal până la un micron. De regulă, această prelucrare este etapa finală în fabricarea pieselor și, prin urmare, este finisarea. Pentru tăiere, ele sunt folosite pe suprafața cărora există un număr mare de boabe cu forme diferite de ultimă oră. În timpul acestui tratament, piesa devine foarte fierbinte. Pentru a preveni deformarea sau ciobirea metalului, se folosesc fluide de tăiere (LCF). Prelucrarea mecanică a metalelor neferoase se realizează cu unelte diamantate. Acest lucru ne permite să ne asigurăm cea mai buna calitate piesa fabricata.

Metode chimice și electrice de prelucrare a materialelor

La prelucrarea metalelor prin tăiere, obținerea pieselor de dimensiunile cerute se realizează prin îndepărtarea așchiilor de pe suprafața piesei de prelucrat. Așchiile sunt astfel unul dintre cele mai comune deșeuri în prelucrarea metalelor, însumând aproximativ 8 milioane de tone pe an. În același timp, cel puțin 2 milioane de tone sunt deșeuri din prelucrarea oțelurilor înalt aliate și a altor oțeluri deosebit de valoroase. La prelucrarea pe mașini moderne de tăiat metal, până la 30 - 40% din metalul din masa totală a piesei de prelucrat intră adesea în așchii.

Noile metode de prelucrare a metalelor includ prelucrarea metalelor chimice, electrice, cu plasmă, laser, ultrasonice și hidroplastice.

Prelucrarea chimică folosește energie chimică. Îndepărtarea unui anumit strat de metal se realizează într-un mediu activ din punct de vedere chimic (frezare chimică). Constă în dizolvarea controlată în timp și loc a metalului în băi. Suprafetele care nu pot fi tratate sunt protejate cu straturi rezistente chimic (lacuri, vopsele, emulsii fotosensibile etc.). Constanța vitezei de gravare este menținută datorită concentrației constante a soluției. Prin metode de prelucrare chimică se obțin subțieri și fisuri locale; suprafețe „vafe”; tratați suprafețele greu accesibile.

Cu metoda electrica Energie electrica este transformată în energie termică, chimică și alte tipuri de energie care sunt direct implicate în procesul de îndepărtare a unui anumit strat. Conform cu aceasta metode electrice Tratamentele sunt împărțite în electrochimice, electroerozive, electrotermice și electromecanice.

Prelucrarea electrochimică se bazează pe legile dizolvării anodice a metalului în timpul electrolizei. Când un curent electric continuu trece prin electrolit de pe suprafața piesei de prelucrat, care este conectat la circuitul electric și este anodul, reacții chimiceși se formează compuși care intră în soluție sau sunt ușor îndepărtați mecanic. Prelucrarea electrochimică este utilizată pentru lustruire, prelucrare dimensională, șlefuire, șlefuire, curățarea metalelor de oxizi, rugină etc.

Prelucrarea anodic-mecanica combina procesele electrotermale si electromecanice si ocupa un loc intermediar intre metodele electrochimice si electroerozive. Piesa de prelucrat este conectată la anod, iar unealta la catod. Discuri metalice, cilindri, benzi și sârmă sunt folosite ca instrumente. Prelucrarea se realizează într-un mediu electrolitic. Piesa de prelucrat și unealta primesc aceleași mișcări ca atunci când metode convenționale prelucrare mecanică. Electrolitul este introdus în zona de procesare printr-o duză.

Când un curent electric continuu este trecut printr-o soluție de electrolit, are loc procesul de dizolvare anodică a metalului, ca în procesarea electrochimică. Când instrumentul catodic intră în contact cu microrugozitățile suprafeței prelucrate a piesei de prelucrat anod, are loc procesul de eroziune electrică, care este inerent prelucrării cu scântei electrice.

Produsele de eroziune electrică și dizolvarea anodică sunt îndepărtate din zona de prelucrare atunci când instrumentul și piesa de prelucrat se mișcă.

Prelucrarea cu descărcare electrică se bazează pe legile eroziunii (distrugerii) electrozilor din materiale conductoare atunci când un curent electric pulsat este trecut între ei. Este folosit pentru coaserea cavităților și găurilor de orice formă, tăierea, șlefuirea, gravarea, ascuțirea și întărirea instrumentelor. În funcție de parametrii și tipul de impulsuri utilizate pentru producerea generatoarelor, prelucrarea cu descărcare electrică este împărțită în scânteie electrică, impuls electric și contact electric.

La o anumită valoare a diferenței de potențial de pe electrozi, dintre care unul este piesa de prelucrat (anodul), iar celălalt este unealta (catodul), între electrozi se formează un canal de conductivitate, prin care o scânteie pulsată (electrică). procesare scânteie) sau arc (prelucrare impuls electric) trece de descărcare. Ca urmare, temperatura de pe suprafața piesei de prelucrat crește. La această temperatură, un volum elementar de metal se topește și se evaporă instantaneu și se formează o gaură pe suprafața prelucrată a piesei de prelucrat. Metalul îndepărtat se întărește sub formă de granule mici. Următorul impuls de curent trece prin golul dintre electrozi, unde distanța dintre electrozi este cea mai mică. Cu alimentare continuă a electrozilor curent de impuls procesul de eroziune a acestora continuă până când tot metalul situat între electrozi este îndepărtat la o distanță la care este posibilă defecțiunea electrică (0,01 - 0,05 mm) la o tensiune dată. Pentru a continua procesul, este necesar să aduceți electrozii mai aproape de distanța specificată. Electrozii sunt apropiați automat, folosind un dispozitiv de urmărire de un tip sau altul.

Prelucrarea cu scântei electrice este utilizată pentru fabricarea ștampilelor, matrițelor, matrițelor, sculelor de tăiere, a pieselor de motoare cu ardere internă, a ochiurilor și pentru întărirea stratului de suprafață al pieselor.

Prelucrarea contactului electric se bazează pe încălzirea locală a piesei de prelucrat în punctul de contact cu electrodul-unealta și îndepărtarea metalului înmuiat sau topit din zona de prelucrare prin mijloace mecanice (cu mișcare relativă a piesei de prelucrat și a sculei).

Prelucrarea electromecanica este asociata in primul rand cu actiunea mecanica a curentului electric. Aceasta este baza, de exemplu, a prelucrării electrohidraulice, care utilizează acțiunea undelor de șoc rezultate din defalcarea în impulsuri a unui mediu lichid.

Prelucrarea cu ultrasunete a metalelor - un tip de prelucrare mecanică - se bazează pe distrugerea materialului care este prelucrat de granule abrazive sub impactul unei scule care oscilează la o frecvență ultrasonică. Sursa de energie este generatoare de curent electrosonic cu o frecvență de 16 - 30 kHz. Instrumentul de lucru - un pumn - este fixat pe ghidul de undă al generatorului de curent. O piesă de prelucrat este plasată sub poanson, iar o suspensie constând din apă și material abraziv intră în zona de prelucrare. Procesul de prelucrare constă într-o unealtă care oscilează la o frecvență ultrasonică care lovește granulele abrazive care se află pe suprafața de prelucrat, care scad particulele din materialul piesei de prelucrat.