Mga makabagong pamamaraan ng pagproseso ng metal. Paggamot sa ibabaw na may pag-alis ng isang layer ng materyal

Ang pagproseso ng metal sa modernong industriya ay karaniwang nakikilala sa pamamagitan ng mga uri at pamamaraan. Pinakamalaking numero ang mga uri ng pagproseso ay may pinaka "sinaunang", mekanikal na pamamaraan: pag-on, pagbabarena, pagbubutas, paggiling, paggiling, pag-polish, atbp. Ang kawalan ng mekanikal na pagproseso ay malaking basura ng metal sa mga pinagkataman, sawdust, basura. Ang isang mas matipid na paraan ay panlililak, na ginagamit bilang steel sheet produksyon develops. Para sa huling mga dekada lumitaw ang mga bagong pamamaraan na nagpalawak ng mga kakayahan sa paggawa ng metal - electrophysical At electrochemical.

Sa mga nakaraang artikulo ay nakilala mo ang pag-stamp at pagputol ng mga metal. At ngayon sasabihin namin sa iyo ang tungkol sa mga electrophysical na pamamaraan (electroerosive, ultrasonic, light, electron beam) at electrochemical.

Electrical discharge machining

Alam ng lahat kung ano ang mapangwasak na epekto ng isang atmospheric electrical discharge - kidlat - ay maaaring gumawa. Ngunit hindi alam ng lahat na ang mga de-koryenteng discharge na nabawasan sa maliliit na sukat ay matagumpay na ginagamit sa industriya. Tumutulong ang mga ito sa paglikha ng mga pinakakumplikadong bahagi ng mga makina at device mula sa mga blangko ng metal.

Maraming mga pabrika ngayon ang nagpapatakbo ng mga makina kung saan ang kasangkapan ay isang malambot na kawad na tanso. Ang kawad na ito ay madaling tumagos sa kapal ng mga workpiece na gawa sa pinakamahirap na mga metal at haluang metal, na pinuputol ang mga bahagi ng alinman, kung minsan ay talagang kakaiba, ang hugis. Paano ito nakakamit? Tingnan natin ang gumaganang makina. Sa lugar kung saan pinakamalapit ang wire tool sa workpiece, makikita natin ang mga kumikinang na kidlat na tumatama sa workpiece.

Ang temperatura sa lugar ng pagkakalantad sa mga de-koryenteng discharge na ito ay umabot sa 5000-10000 ° C. Wala sa mga kilalang metal at haluang metal ang makatiis sa gayong mga temperatura: agad silang natutunaw at sumingaw. Ang mga singil sa kuryente ay tila "nakakaagnas" sa metal. Samakatuwid, ang pamamaraan ng pagproseso mismo ay nakatanggap ng pangalan electroerosive(mula sa salitang Latin na "erosion" - "corrosion").

Ang bawat isa sa mga nagresultang discharges ay nag-aalis ng isang maliit na piraso ng metal, at ang tool ay unti-unting nahuhulog sa workpiece, na kinokopya ang hugis nito sa loob nito.

Ang mga discharge sa pagitan ng workpiece at ng tool sa mga electroerosive machine ay sunod-sunod na may dalas na 50 hanggang daan-daang libo bawat segundo, depende sa kung anong bilis ng pagproseso at kalinisan sa ibabaw na gusto nating makuha. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng kapangyarihan ng mga discharges at pagtaas ng dalas ng mga ito, ang metal ay inalis sa mas maliliit na particle; Kasabay nito, ang kadalisayan ng pagproseso ay tumataas, ngunit ang bilis nito ay bumababa. Ang pagkilos ng bawat discharge ay dapat na panandalian upang ang evaporating metal ay agad na lumamig at hindi makakonekta muli sa metal ng workpiece.

Scheme ng pagpapatakbo ng isang electroerosive machine para sa contour cutting ng mga butas ng mga kumplikadong profile. Ang kinakailangang gawain dito ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang electric discharge na nangyayari sa pagitan ng tool - ang brass wire at ang workpiece.

Sa panahon ng electrical discharge machining, ang isang workpiece at isang tool na gawa sa isang refractory o heat-conducting material ay konektado sa isang pinagmumulan ng electric current. Upang matiyak na ang epekto ng mga kasalukuyang discharges ay panandalian, ang mga ito ay pana-panahong naaantala alinman sa pamamagitan ng pag-off ng boltahe o sa pamamagitan ng mabilis na paglipat ng tool na may kaugnayan sa ibabaw ng workpiece. Ang kinakailangang paglamig ng natunaw at sumingaw na metal, pati na rin ang pag-alis nito mula sa lugar ng pagtatrabaho, ay nakamit sa pamamagitan ng paglubog ng workpiece sa isang kondaktibong likido - kadalasang langis ng makina, kerosene. Ang kakulangan ng kasalukuyang conductivity sa likido ay nangangahulugan na ang discharge ay kumikilos sa pagitan ng tool at ng workpiece sa napakaliit na distansya (10-150 µm), ibig sabihin, sa lugar lamang kung saan ang tool ay konektado at kung saan gusto naming ilantad sa kasalukuyang .

Ang isang de-koryenteng discharge machine ay karaniwang may mga aparato para sa paglipat ng tool sa nais na direksyon at isang de-koryenteng pinagmumulan ng kuryente na nagpapasigla sa mga discharge. Ang makina ay mayroon ding awtomatikong sistema ng pagsubaybay para sa laki ng agwat sa pagitan ng workpiece na pinoproseso at ng tool; inilalapit nito ang tool sa workpiece kung masyadong malaki ang puwang, o inilalayo ito mula sa workpiece kung napakaliit nito.

Bilang isang patakaran, ang electroerosive na paraan ay ginagamit sa mga kaso kung saan ang pagproseso sa mga metal-cutting machine ay mahirap o imposible. dahil sa katigasan ng materyal o kapag ang kumplikadong hugis ng workpiece ay hindi pinapayagan ang paglikha ng isang sapat na malakas na tool sa pagputol.

Hindi lamang isang wire, kundi pati na rin ang isang baras, isang disk, atbp. ay maaaring gamitin bilang isang tool. Kaya, ang paggamit ng isang tool sa anyo ng isang baras ng isang kumplikadong three-dimensional na hugis, ang isa ay nakakakuha, bilang ito ay, isang impression nito sa workpiece na pinoproseso. Ang isang umiikot na disk ay ginagamit upang magsunog ng makitid na mga puwang at magputol ng mga malalakas na metal.

Electroerosive machine.

Mayroong ilang mga uri ng paraan ng pagguho ng kuryente, ang bawat isa ay may sariling mga katangian. Ang ilang mga uri ng pamamaraang ito ay ginagamit para sa pagsunog ng mga kumplikadong hugis na mga cavity at pagputol ng mga butas, ang iba ay ginagamit para sa pagputol ng mga workpiece na gawa sa heat-resistant at titanium alloys, atbp. Inilista namin ang ilan sa mga ito.

Sa electrospark Sa panahon ng pagpoproseso ng kuryente, ang panandaliang paglabas ng spark at spark-arc na may temperatura na hanggang 8000-10,000 ° C ay nasasabik. Ang tool electrode ay konektado sa negatibong poste, at ang workpiece na pinoproseso ay konektado sa positibong poste ng kuryente. pinagmulan.

Electropulse ang pagproseso ay isinasagawa sa pamamagitan ng electrically excited at interrupted arc discharges na may temperatura hanggang 5000 ° C. Ang polarity ng electrode-tool at ang workpiece ay baligtad na may kaugnayan sa electric spark processing.

Sa anodic-mechanical Sa panahon ng pagproseso, ang isang electrode-tool ay ginagamit sa anyo ng isang disk o isang walang katapusang sinturon, na mabilis na gumagalaw na may kaugnayan sa workpiece. Sa pamamaraang ito, ang isang espesyal na likido ay ginagamit, kung saan ang isang non-conducting film ay nahuhulog sa ibabaw ng workpiece. Ang electrode tool ay nagkakamot sa pelikula, at sa mga lugar kung saan nakalantad ang ibabaw ng workpiece, nagaganap ang mga arc discharges na sumisira dito. Ginagawa nila ang kinakailangang gawain.

Kahit na ang mas mabilis na paggalaw ng elektrod, pinapalamig ang ibabaw nito at nakakagambala sa mga paglabas ng arko, ay ginagamit kapag kontak sa kuryente pagproseso, kadalasang isinasagawa sa hangin o tubig.

Sa ating bansa, gumagawa sila ng isang buong hanay ng mga de-koryenteng discharge machine para sa pagproseso ng iba't ibang uri ng mga bahagi, mula sa napakaliit hanggang sa malalaki, na tumitimbang ng hanggang ilang tonelada.

Ginagamit na ngayon ang mga electroerosive machine sa lahat ng sangay ng mechanical engineering. Kaya, sa mga pabrika ng sasakyan at traktor ay ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga dies para sa mga crankshaft, connecting rod at iba pang mga bahagi; sa mga pabrika ng sasakyang panghimpapawid sila ay pinoproseso sa mga electric erosion machine para sa turbojet engine blades at mga bahagi ng hydraulic equipment; sa mga pabrika ng electronic device - mga bahagi para sa mga radio tube at transistor, magnet at molds; Pinutol ng mga metalurhiko na halaman ang mga rolled rod at ingot mula sa mga matigas na metal at alloy.

Gumagana ang ultratunog

Hanggang kamakailan lamang, walang sinuman ang maaaring mag-isip na ang tunog ay gagamitin upang masukat ang lalim ng dagat, weld metal, drill glass at tan na balat. At ngayon ang tunog ay pinagkadalubhasaan ang higit pa at higit pang mga bagong propesyon.

Ano ang tunog at bakit ito ay naging isang kailangang-kailangan na katulong ng tao sa maraming mahahalagang proseso ng produksyon?

Ang tunog ay nababanat na alon, pagkalat sa anyo ng alternating compression at rarefaction ng mga particle ng medium (hangin, tubig, solids, atbp.). Ang dalas ng tunog ay sinusukat sa pamamagitan ng bilang ng mga compression at rarefaction: bawat compression at kasunod na rarefaction ay bumubuo ng isang kumpletong oscillation. Ang yunit ng dalas ng tunog ay isang kumpletong oscillation, na nangyayari sa 1 s. Ang yunit na ito ay tinatawag na hertz (Hz).

Ang sound wave ay may dalang enerhiya, na tinukoy bilang ang lakas ng tunog at ang yunit nito ay kinukuha na 1 W/cm2.

Nakikita ng isang tao ang mga vibrations ng iba't ibang frequency bilang mga tunog iba't ibang taas. Ang mga mababang tunog (beat ng drum) ay tumutugma sa mababang frequency (100-200 Hz), ang matataas na tunog (whistle) ay tumutugma sa mataas na frequency (mga 5 kHz, o 5000 Hz). Ang mga tunog sa ibaba 30 Hz ay ​​tinatawag infrasound, at higit sa 15-20 kHz - mga ultrasound. Ang mga ultratunog at infrasound ay hindi nakikita ng tainga ng tao.

Ang tainga ng tao ay iniangkop upang makita ang mga sound wave na napakababa ng lakas. Halimbawa, ang isang malakas na hiyawan na nakakairita sa amin ay may intensity na sinusukat sa nanowatts bawat square centimeter (nW/cm2), ibig sabihin, bilyong W/cm2. Kung ibabaling mo ang enerhiya mula sa malakas na sabay-sabay na pag-uusap ng lahat ng mga residente ng Moscow sa araw sa init, hindi ito magiging sapat kahit na pakuluan ang isang balde ng tubig. Sobrang hina mga sound wave ay hindi maaaring gamitin upang magsagawa ng anumang mga proseso ng pagmamanupaktura. Siyempre, ang mga sound wave na maraming beses na mas malakas ay maaaring lumikha ng artipisyal, ngunit sisirain nito ang organ ng pandinig ng tao at humantong sa pagkabingi.

Sa rehiyon ng mga infrasound frequency, na hindi mapanganib sa tainga ng tao, napakahirap na lumikha ng malakas na vibrations sa artipisyal na paraan. Ang isa pang bagay ay ultrasound. Ito ay medyo madali upang makakuha ng ultrasound mula sa mga artipisyal na mapagkukunan na may intensity na ilang daang W/cm 2, i.e. 10 12 beses na higit pa kaysa sa pinapahintulutang intensity ng tunog, at ang ultrasound na ito ay ganap na hindi nakakapinsala sa mga tao. Samakatuwid, upang maging mas tumpak, hindi ito tunog, ngunit ang ultrasound na naging unibersal na master na nakahanap ng ganoon malawak na aplikasyon sa industriya (tingnan ang tomo 3 DE, art. "Tunog").

Dito ay pag-uusapan lamang natin ang paggamit ng ultrasonic vibrations sa mga machine tool para sa pagproseso ng malutong at matitigas na materyales. Paano idinisenyo at pinapatakbo ang gayong mga makina?

Ultrasonic na makina.

Scheme ng proseso ng pagproseso ng ultrasonic.

Ang puso ng makina ay converter ng enerhiya high-frequency oscillations ng electric current. Ang kasalukuyang pumapasok sa converter winding mula sa electronic generator at na-convert sa enerhiya ng mekanikal (ultrasonic) vibrations ng parehong dalas. Ang mga pagbabagong ito ay nangyayari bilang isang resulta magnetostriction - isang kababalaghan na binubuo sa katotohanan na ang isang bilang ng mga materyales (nikel, isang haluang metal na bakal na may kobalt, atbp.) sa isang alternating magnetic field ay nagbabago ng kanilang mga linear na sukat na may parehong dalas kung saan nagbabago ang field.

Kaya, ang isang high-frequency electric current na dumadaan sa winding ay lumilikha ng isang alternating magnetic field, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang converter ay nag-oscillates. Ngunit ang mga nagresultang vibration amplitudes ay maliit sa laki. Upang madagdagan ang mga ito at gawing angkop para sa kapaki-pakinabang na gawain, una, ang buong sistema ay nakatutok sa resonance (ang dalas ng oscillation ng electric current at ang natural na dalas ng converter ay nakamit), at pangalawa, isang espesyal na waveguide concentrator, na nagbabago ng maliliit na amplitude ng mga oscillation sa isang mas malaking lugar sa malalaking amplitude sa isang mas maliit na lugar.

Ang isang tool ay nakakabit sa dulo ng waveguide sa hugis na gustong magkaroon ng butas. Ang tool, kasama ang buong oscillatory system, ay pinindot nang may kaunting puwersa sa materyal kung saan gagawin ang isang butas, at isang nakasasakit na suspensyon (nakasasakit na butil na mas mababa sa 100 microns, na may halong tubig) ay ibinibigay sa lugar ng pagproseso. Ang mga butil na ito ay nahuhulog sa pagitan ng tool at ng materyal, at ang tool, tulad ng jackhammer, ay nagtutulak sa kanila sa materyal. Kung ang materyal ay marupok, kung gayon ang mga nakasasakit na butil ay masira ang mga microparticle na 1-10 microns ang laki. Mukhang hindi gaanong! Ngunit mayroong daan-daang mga nakasasakit na particle sa ilalim ng tool, at ang tool ay naghahatid ng 20,000 suntok sa loob ng 1 segundo. Samakatuwid, ang proseso ng pagproseso ay medyo mabilis, at ang isang butas na may sukat na 20-30 mm sa salamin na 10-15 mm ang kapal ay maaaring gawin sa loob ng 1 minuto. Pinapayagan ka ng isang ultrasonic machine na gumawa ng mga butas ng anumang hugis, kahit na sa mga marupok na materyales na mahirap iproseso.

Ang mga ultrasonic na makina ay malawakang ginagamit para sa paggawa ng mga carbide die matrice, mga cell ng "memorya" ng computer mula sa ferrite, silicon at germanium crystals para sa mga semiconductor device, atbp.

Ngayon ay pinag-uusapan lamang namin ang tungkol sa isa sa maraming mga kaso ng paggamit ng ultrasound. Gayunpaman, ginagamit din ito para sa hinang, paghuhugas, paglilinis, pag-inspeksyon, pagsukat at ganap na gumaganap ng mga tungkuling ito. Ang ultratunog ay napakalinis na "naghuhugas" at nag-degreases sa mga pinaka-kumplikadong bahagi ng mga aparato, nagsasagawa ng paghihinang at pag-tinning ng aluminyo at keramika, nakakahanap ng mga depekto sa mga bahagi ng metal, sinusukat ang kapal ng mga bahagi, tinutukoy ang daloy ng mga likido sa iba't ibang sistema at gumaganap ng dose-dosenang iba pang mga gawa na hindi matatapos kung wala siya.

Pagproseso ng electrochemical ng mga metal

Kung ang mga solidong conductive plate (electrodes) ay ipinakilala sa isang sisidlan na may kondaktibong likido at ang boltahe ay inilapat sa kanila, ang isang electric current ay nangyayari. Ang ganitong mga kondaktibong likido ay tinatawag konduktor ng pangalawang uri o mga electrolyte. Kabilang dito ang mga solusyon ng mga salts, acids o alkalis sa tubig (o iba pang mga likido), pati na rin ang mga tinunaw na asing-gamot.

Electrochemical copying at stitching machine.

Electrolysis scheme.

Scheme ng electrochemical processing ng mga butas ng kumplikadong mga pagsasaayos nang detalyado.

Ang mga kasalukuyang carrier sa electrolytes ay positibo at negatibong mga particle - mga ion, kung saan ang mga molekula ng solute ay pinaghiwa-hiwalay sa solusyon. Sa kasong ito, ang mga positibong sisingilin na ion ay lumilipat patungo sa negatibong elektrod - katod, negatibo - sa positibong elektrod - anode. Depende sa kemikal na katangian ng electrolyte at electrodes, ang mga ion na ito ay maaaring namuo sa mga electrodes o tumutugon sa mga electrodes o solvent. Ang mga produkto ng reaksyon ay maaaring inilabas sa mga electrodes o pumunta sa solusyon. Ang kababalaghang ito ay tinatawag electrolysis.

Ang electrolysis ay malawakang ginagamit sa industriya para sa paggawa ng mga metal cast mula sa mga modelo ng relief, para sa paggamit ng proteksiyon at pandekorasyon na mga coatings sa mga produktong metal, para sa paggawa ng mga metal mula sa mga tinunaw na ores, para sa paglilinis ng mga metal, para sa paggawa ng mabigat na tubig, sa paggawa ng chlorine, atbp.

Ang isa sa mga bagong lugar ng pang-industriya na aplikasyon ng electrolysis ay electrochemical dimensional processing ng mga metal. Ito ay batay sa prinsipyo ng pagtunaw ng isang metal sa ilalim ng impluwensya ng isang kasalukuyang sa may tubig na mga solusyon ng mga asing-gamot.

Light beam machine para sa pagproseso ng mga filter ng brilyante.

Optical quantum generator circuit: 1 - flash lamp; 2 - kapasitor; 3 - ruby; 4 - parallel na salamin; 5 - lens.

Sa panahon ng pagpoproseso ng electrochemical dimensional, ang mga electrodes ay inilalagay sa electrolyte sa isang napakalapit na distansya mula sa bawat isa (50-500 μm). Ang electrolyte ay pumped sa pagitan ng mga ito sa ilalim ng presyon. Dahil dito, ang metal ay natutunaw nang napakabilis, at kung ang distansya sa pagitan ng mga electrodes ay pinananatiling pare-pareho, kung gayon ang isang medyo tumpak na representasyon ng hugis ng tool electrode (cathode) ay maaaring makuha sa workpiece (anode).

Kaya, gamit ang electrolysis, maaari kang medyo mabilis (mas mabilis kaysa sa mekanikal na pamamaraan) na makagawa ng mga bahagi ng kumplikadong mga hugis, gupitin ang mga workpiece, gumawa ng mga butas o mga grooves ng anumang hugis sa mga bahagi, patalasin ang mga tool, atbp.

Ang mga bentahe ng pamamaraan ng pagpoproseso ng electrochemical ay kinabibilangan, una, ang kakayahang magproseso ng anumang mga metal, anuman ang kanilang mga mekanikal na katangian, at pangalawa, ang katotohanan na ang tool ng elektrod (cathode) ay hindi napupunta sa panahon ng pagproseso.

Ang pagproseso ng electrochemical ay isinasagawa sa mga electrochemical machine. Ang kanilang mga pangunahing grupo: unibersal na mga makina ng pagkopya at pagtahi - para sa paggawa ng mga selyo, amag at iba pang mga produkto ng kumplikadong hugis; espesyal - para sa pagproseso ng mga blades ng turbine; pagpapatalas At paggiling - para sa mga tool sa hasa at flat o profile grinding ng mahirap-cut na metal at alloys.

Mga magaan na gawa (laser)

Tandaan ang "Engineer Garin's Hyperboloid" ni A. N. Tolstoy. Nagiging katotohanan ang mga ideya na kamakailan ay itinuturing na hindi kapani-paniwala. Ngayon, ang isang light beam ay ginagamit upang magsunog ng mga butas sa mga matitibay at matitigas na materyales gaya ng bakal, tungsten, brilyante, at hindi na ito nakakagulat sa sinuman.

Siyempre, kinailangan ninyong lahat na mahuli ang mga sinag ng araw o tumutok gamit ang isang lens sikat ng araw sa isang maliit na maliwanag na lugar at sunugin ito iba't ibang mga guhit nasa puno. Ngunit sa isang bagay na bakal ay hindi ka maaaring mag-iwan ng anumang marka sa ganitong paraan. Siyempre, kung posible na ituon ang sikat ng araw sa isang napakaliit na punto, sabihin nating ilang micrometers ang diameter, kung gayon ang tiyak na kapangyarihan (iyon ay, ang ratio ng kapangyarihan sa lugar) ay magiging sapat upang matunaw at kahit na sumingaw ang anumang materyal sa oras na iyon. punto. Ngunit ang sikat ng araw ay hindi maaaring tumutok sa ganoong paraan.

Upang magamit ang isang lens upang ituon ang liwanag sa isang napakaliit na lugar at sa parehong oras ay makakuha ng isang mataas na tiyak na kapangyarihan, dapat itong magkaroon ng hindi bababa sa tatlong mga katangian: maging monochromatic, ibig sabihin, monochrome, kumalat nang magkatulad(magkaroon ng mababang luminous flux divergence) at maging sapat maliwanag.

Ang lens ay nakatutok sa mga sinag ng iba't ibang kulay sa iba't ibang distansya. Oo, sinag ng kulay asul higit na tumutok kaysa pula. Dahil ang sikat ng araw ay binubuo ng mga sinag ng iba't ibang kulay, mula sa ultraviolet hanggang infrared, hindi posible na ituon ito nang tumpak - ang focal spot ay lumalabas na malabo at medyo malaki. Malinaw, ang monochromatic na ilaw ay gumagawa ng mas maliit na focal spot.

Gas laser na ginagamit para sa pagputol ng salamin, manipis na pelikula at tela. Sa malapit na hinaharap, ang mga naturang pag-install ay gagamitin para sa pagputol ng mga blangko ng metal na may malaking kapal.

Ito ay kilala mula sa geometric optics na mas maliit ang diameter ng light spot sa focus, mas maliit ang divergence ng light beam incident sa lens. Iyon ang dahilan kung bakit ang parallel rays ng liwanag ay kinakailangan para sa ating layunin.

Panghuli, kailangan ang liwanag upang makalikha ng mataas na density ng kapangyarihan sa focal point ng lens.

Walang ordinaryong pinagmumulan ng liwanag ang may tatlong katangiang ito nang sabay-sabay. Ang mga monochromatic na pinagmumulan ng liwanag ay mababa ang kapangyarihan, habang ang mga high-power na pinagmumulan ng liwanag, tulad ng isang electric arc, ay may malaking pagkakaiba.

Gayunpaman, noong 1960, ang mga siyentipiko ng Sobyet - mga physicist, mga nagwagi ng Lenin at Nobel Prizes N. G. Basov at A. M. Prokhorov, kasabay ng laureate Nobel Prize Ang American physicist na si Charles Townes ay lumikha ng isang light source na may lahat ng kinakailangang katangian. Siya ay pinangalanan laser, dinaglat mula sa mga unang titik ng Ingles na kahulugan ng prinsipyo ng operasyon nito: light amplification sa pamamagitan ng stimulated emission of radiation, i.e. amplification ng liwanag gamit ang stimulated radiation. Ang isa pang pangalan para sa laser ay optical quantum generator(pinaikling OKG).

Ito ay kilala na ang bawat sangkap ay binubuo ng mga atomo, at ang atom mismo ay binubuo ng isang nucleus na napapalibutan ng mga electron. Sa normal na estado, na tinatawag na pangunahing, Ang mga electron ay matatagpuan sa paligid ng nucleus na ang kanilang enerhiya ay minimal. Upang alisin ang mga electron mula sa ground state, kinakailangan na magbigay ng enerhiya sa kanila mula sa labas, halimbawa, sa pamamagitan ng pag-iilaw. Ang pagsipsip ng enerhiya ng mga electron ay hindi nangyayari nang tuluy-tuloy, ngunit sa magkahiwalay na bahagi - dami(tingnan ang vol. 3 DE, art. "Waves and quanta"). Ang mga electron na sumisipsip ng enerhiya ay napupunta sa isang nasasabik na estado, na hindi matatag. Pagkaraan ng ilang oras, bumalik sila sa ground state muli, na naglalabas ng hinihigop na enerhiya. Ang prosesong ito ay hindi nangyayari nang sabay-sabay. Ito ay lumabas na ang pagbabalik ng isang electron sa ground state at ang pagpapalabas ng isang light quantum sa pamamagitan nito ay nagpapabilis (nagpapasigla) sa pagbabalik sa ground state ng iba pang mga electron, na naglalabas din ng quanta, at, bukod dito, eksaktong pareho sa dalas. at wavelength. Kaya nakakakuha kami ng isang pinahusay na monochromatic beam.

Prinsipyo ng operasyon makina ng light beam Tingnan natin ang halimbawa ng isang artipisyal na ruby ​​​​laser. Ang ruby ​​​​ng ito ay nakuha sa synthetically mula sa aluminum oxide kung saan ang isang maliit na bilang ng mga aluminum atoms ay pinalitan ng chromium atoms.

Ginamit bilang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya flash lamp 1, katulad ng ginamit para sa flash photography, ngunit mas malakas. Ang pinagmumulan ng kapangyarihan ng lampara ay kapasitor 2. Kapag na-irradiated ng lampara, matatagpuan ang mga chromium atoms sa ruby ​​3, sumipsip ng light quanta na may mga wavelength na tumutugma sa berde at asul na bahagi ng nakikitang spectrum, at pumasa sa isang nasasabik na estado. Ang isang mala-avalanche na pagbabalik sa ground state ay nakakamit gamit ang parallel salamin 4. Ang inilabas na light quanta, na tumutugma sa pulang bahagi ng spectrum, ay makikita ng maraming beses sa mga salamin at, sa pagdaan sa ruby, pinabilis ang pagbabalik ng lahat ng nasasabik na mga electron sa ground state. Ang isa sa mga salamin ay ginawang translucent, at ang sinag ay output sa pamamagitan nito. Ang sinag na ito ay may napakaliit na anggulo ng divergence, dahil ito ay binubuo ng light quanta na naipakita nang maraming beses at hindi nakaranas ng makabuluhang paglihis mula sa axis ng quantum generator (tingnan ang figure sa pahina 267).

Ang gayong malakas na monochromatic beam na may mababang antas ng divergence ay nakatutok lente 5 sa ibabaw na tratuhin at gumagawa ng napakaliit na lugar (hanggang sa 5-10 microns ang lapad). Dahil dito, nakakamit ang napakalaking density ng kapangyarihan, sa pagkakasunud-sunod ng 10 12 -10 16 W/cm 2 . Ito ay daan-daang milyong beses ang kapangyarihan na maaaring makuha sa pamamagitan ng pagtutok ng sikat ng araw.

Ang tiyak na kapangyarihan na ito ay sapat na upang mag-evaporate kahit na tulad ng isang refractory metal tulad ng tungsten sa focal spot area sa isang libo ng isang segundo at magsunog ng isang butas sa loob nito.

Ngayon, ang mga makinang light-beam ay malawakang ginagamit sa industriya upang gumawa ng mga butas sa mga bato ng relo na gawa sa ruby, diamante at matigas na haluang metal, at sa mga diaphragm na gawa sa mga refractory, mahirap-cut na mga metal. Ginawang posible ng mga bagong makina na mapataas ang produktibidad ng sampung beses, mapabuti ang mga kondisyon sa pagtatrabaho at, sa ilang mga kaso, gumawa ng mga naturang bahagi. na hindi makukuha sa ibang paraan.

Ang laser ay hindi lamang gumagawa ng dimensional na pagproseso ng mga micro-hole. Ang mga pag-install ng light-beam para sa pagputol ng mga produktong salamin, micro-welding ng mga maliliit na bahagi at mga aparatong semiconductor, atbp. ay nagawa na at matagumpay na gumagana.

Ang teknolohiyang laser, sa esensya, ay kalalabas lamang at nagiging isang independiyenteng sangay ng teknolohiya sa harap ng ating mga mata. Walang alinlangan na, sa tulong ng mga tao, ang laser ay "magkakabisado" ng dose-dosenang mga bagong kapaki-pakinabang na propesyon sa mga darating na taon at magsisimulang magtrabaho sa mga factory shop, laboratoryo at construction site kasama ng mga cutter at drill, electric arc at discharges. , ultrasound at mga electron beam.

Pagproseso ng electron beam

Pag-isipan natin ang problema: kung paano gupitin ang isang maliit na lugar sa ibabaw - isang parisukat na may gilid na 10 mm - mula sa isang napakatigas na materyal sa 1500 na bahagi? Ang mga nakikibahagi sa paggawa ng mga aparatong semiconductor - microdiodes - ay nakatagpo ng problemang ito araw-araw.

Ang problemang ito ay maaaring malutas gamit ang electron beam - pinabilis sa mataas na enerhiya at nakatutok sa isang mataas na direksyon ng daloy ng mga electron.

Ang pagproseso ng mga materyales (welding, pagputol, atbp.) na may electron beam ay ganap bagong lugar teknolohiya. Ipinanganak siya noong 50s ng ating siglo. Ang paglitaw ng mga bagong pamamaraan ng pagproseso ay, siyempre, hindi sinasadya. Sa modernong teknolohiya kailangan nating harapin ang napakahirap, mahirap iproseso na mga materyales. Sa elektronikong teknolohiya, halimbawa, ang mga plato na gawa sa purong tungsten ay ginagamit, kung saan kinakailangan na mag-drill ng daan-daang microscopic na butas na may diameter ng ilang sampu-sampung micrometer. Ang mga hibla na gawa ng tao ay ginawa gamit ang mga dies, na may mga butas ng isang kumplikadong profile at napakaliit na ang mga hibla na hinila sa mga ito ay mas manipis. buhok ng tao. Ang industriya ng electronics ay nangangailangan ng mga ceramic plate na may kapal na 0.25 mm. Ang mga puwang na may lapad na 0.13 mm ay dapat gawin sa kanila, na may distansya sa pagitan ng kanilang mga palakol na 0.25 mm.

Hindi kayang hawakan ng lumang teknolohiya sa pagpoproseso ang mga ganoong gawain. Samakatuwid, ang mga siyentipiko at inhinyero ay bumaling sa mga electron at pinilit silang magsagawa ng mga teknolohikal na operasyon ng pagputol, pagbabarena, paggiling, hinang, pagtunaw at paglilinis ng mga metal. Ito ay lumabas na ang electron beam ay may mga kaakit-akit na katangian para sa teknolohiya. Kapag tumama ito sa materyal na pinoproseso, maaari itong magpainit hanggang 6000° C (ang temperatura ng ibabaw ng Araw) sa punto ng epekto at halos agad na sumingaw, na bumubuo ng isang butas o depresyon sa materyal. Kasabay nito, ginagawang posible ng modernong teknolohiya na medyo madali, simple at sa loob ng isang malawak na hanay na ayusin ang enerhiya ng mga electron, at samakatuwid ang temperatura ng pag-init ng metal. Samakatuwid, ang daloy ng mga electron ay maaaring gamitin para sa mga proseso na nangangailangan ng iba't ibang kapangyarihan at nagaganap sa ibang-iba na temperatura, halimbawa, para sa pagtunaw at paglilinis, para sa hinang at pagputol ng mga metal, atbp.

Ang isang electron beam ay maaaring maghiwa ng isang maliit na butas kahit na sa pinakamatigas na metal. Sa larawan: circuit ng electron gun.

Napakahalaga din na ang pagkilos ng electron beam ay hindi sinamahan ng mga shock load sa produkto. Ito ay lalong mahalaga kapag nagpoproseso ng mga marupok na materyales tulad ng salamin at kuwarts. Ang bilis ng pagpoproseso ng mga micro-hole at napakakitid na mga puwang sa mga electron beam machine ay mas mataas kaysa sa mga nakasanayang makina.

Ang mga pag-install para sa pagproseso ng electron beam ay mga kumplikadong aparato batay sa mga nakamit ng modernong electronics, electrical engineering at automation. Ang pangunahing bahagi ng mga ito ay baril ng elektron, pagbuo ng isang sinag ng mga electron. Ang mga electron na ibinubuga mula sa pinainit na katod ay mahigpit na nakatuon at pinabilis ng mga espesyal na electrostatic at magnetic na aparato. Salamat sa kanila, ang electron beam ay maaaring ituon sa isang lugar na may diameter na mas mababa sa 1 micron. Ang tumpak na pagtutok ay ginagawang posible upang makamit ang isang malaking konsentrasyon ng enerhiya ng elektron, salamat sa kung saan posible na makakuha ng isang density ng radiation sa ibabaw ng pagkakasunud-sunod na 15 MW/mm 2. Ang pagproseso ay isinasagawa sa mataas na vacuum (natirang presyon na humigit-kumulang katumbas ng 7 MPa). Ito ay kinakailangan upang lumikha ng mga kondisyon para sa mga electron upang malayang maglakbay, nang walang pagkagambala, mula sa katod hanggang sa workpiece. Samakatuwid ang pag-install ay nilagyan silid ng vacuum At sistema ng vacuum.

Ang workpiece ay inilalagay sa isang mesa na maaaring ilipat nang pahalang at patayo. Ang sinag, salamat sa isang espesyal na aparato ng pagpapalihis, ay maaari ding lumipat sa mga maikling distansya (3-5 mm). Kapag ang deflector ay naka-off at ang talahanayan ay nakatigil, ang electron beam ay maaaring mag-drill ng isang butas na may diameter na 5-10 microns sa workpiece. Kung i-on mo ang deflection device (iiwan ang table na nakatigil), kung gayon ang beam, na gumagalaw, ay kumikilos tulad ng isang pamutol at magagawang magsunog ng maliliit na grooves ng iba't ibang mga pagsasaayos. Kapag kinakailangan na "gilingan" ang mas mahabang mga grooves, ang mesa ay inilipat, na iniiwan ang beam na nakatigil.

Ito ay kagiliw-giliw na iproseso ang mga materyales na may isang electron beam gamit ang tinatawag na mga maskara. Sa setup, naglalagay ako ng* mask sa isang gumagalaw na table. Ang anino nito sa isang pinababang sukat ay inaasahang papunta sa bahagi ng bumubuo ng lens, at pinoproseso ng electron beam ang ibabaw na limitado ng mga contour ng maskara.

Ang pag-unlad ng elektronikong pagproseso ay karaniwang sinusubaybayan gamit optical mikroskopyo. Binibigyang-daan ka nitong tumpak na itakda ang sinag bago simulan ang pagpoproseso, halimbawa, pagputol sa isang ibinigay na contour, at subaybayan ang proseso. Ang mga pag-install ng electron beam ay madalas na nilagyan aparatong programming na awtomatikong nagtatakda ng bilis at pagkakasunud-sunod ng mga operasyon.

Mataas na dalas ng kasalukuyang paggamot

Kung ang isang tunawan na may isang piraso ng metal ay nakalagay dito ay nakabalot ng ilang mga liko ng wire at dumaan sa wire na ito (sa inductor) mataas na dalas ng alternating current, ang metal sa crucible ay magsisimulang uminit at pagkaraan ng ilang sandali ay matutunaw. Ito ay circuit diagram ang paggamit ng high frequency currents (HFC) para sa pagpainit. Ngunit ano ang mangyayari?

Halimbawa, ang pinainit na sangkap ay isang konduktor. Ang alternating magnetic field, na lumilitaw kapag ang alternating current ay dumadaan sa mga liko ng inductor, ay nagiging sanhi ng mga electron na malayang gumagalaw, ibig sabihin, ito ay bumubuo ng eddy induced currents. Pinainit nila ang isang piraso ng metal. Ang dielectric ay umiinit dahil sa ang katunayan na ang magnetic field ay nag-vibrate sa mga ions at molekula sa loob nito, na "pag-uuga" sa kanila. Ngunit alam mo na kung mas mabilis ang paggalaw ng mga particle ng isang sangkap, mas mataas ang temperatura nito.

Schematic diagram ng pag-install para sa mga produkto ng pag-init na may mataas na dalas na alon.

Para sa high-frequency na pag-init, ang mga alon na may mga frequency mula 1500 Hz hanggang 3 GHz at mas mataas ay ngayon ang pinakamalawak na ginagamit. Kasabay nito, ang mga heating installation gamit ang HDTV ay kadalasang may kapangyarihan na daan-daan at libu-libong kilowatts. Ang kanilang disenyo ay nakasalalay sa laki at hugis ng mga pinainit na bagay, sa kanilang elektrikal na pagtutol, sa kung anong uri ng pag-init ang kinakailangan - tuloy-tuloy o bahagyang, malalim o mababaw, at sa iba pang mga kadahilanan.

Kung mas malaki ang sukat ng pinainit na bagay at mas mataas ang electrical conductivity ng materyal, ang mas mababang mga frequency ay maaaring gamitin para sa pagpainit. At vice versa, mas mababa ang electrical conductivity, mas maliit ang mga sukat ng mga pinainit na bahagi, ang mas mataas na frequency ay kinakailangan.

Anong mga teknolohikal na operasyon sa modernong industriya ang isinasagawa gamit ang HDTV?

Una sa lahat, tulad ng nasabi na natin, piyus. Ang mga high-frequency na melting furnace ay tumatakbo na ngayon sa maraming negosyo. Gumagawa sila ng mga de-kalidad na bakal, magnetic at heat-resistant alloys. Ang pagtunaw ay madalas na isinasagawa sa isang rarefied space - sa isang malalim na vacuum. Ang pagtunaw ng vacuum ay gumagawa ng mga metal at haluang metal na may pinakamataas na kadalisayan.

Ang pangalawang pinakamahalagang "propesyon" ng HDTV ay nagpapatigas metal (tingnan ang artikulong "Proteksyon ng metal").

Maraming mahahalagang bahagi ng mga kotse, traktora, metal-cutting machine at iba pang makina at mekanismo ang pinatigas na ngayon ng mataas na dalas ng alon.

Binibigyang-daan ka ng HDTV heating na makakuha ng mataas na kalidad mataas na bilis ng paghihinang iba't ibang mga panghinang.

Pinainit ng HDTV ang mga blangko ng bakal para sa pagproseso ng mga ito sa pamamagitan ng presyon(para sa panlililak, forging, rolling). Kapag pinainit ang HDTV, walang nabubuong sukat. Ito ay nakakatipid ng metal, nagpapataas ng buhay ng serbisyo ng mga dies, at nagpapabuti sa kalidad ng mga forging. Ang gawain ng mga manggagawa ay ginagawang mas madali at mas malusog.

Sa ngayon ay napag-usapan natin ang tungkol sa HDTV na may kaugnayan sa pagproseso ng metal. Ngunit ang saklaw ng kanilang "mga aktibidad" ay hindi limitado dito.

Ang mga HDTV ay malawak ding ginagamit para sa pagproseso ng mahahalagang materyales tulad ng mga plastik. Sa mga pabrika ng mga produktong plastik, ang mga blangko ay pinainit sa mga instalasyon ng HDTV bago pinindot. Malaki ang naitutulong ng pagpainit gamit ang HDTV kapag nagdidikit. Ang multilayer safety glass na may mga plastik na gasket sa pagitan ng mga layer ng salamin ay ginawa sa pamamagitan ng pag-init ng HDTV sa mga pagpindot. Sa pamamagitan ng paraan, ang kahoy ay pinainit din sa panahon ng paggawa ng mga particle board, ilang mga uri ng playwud at mga hugis na produkto na ginawa mula dito. At para sa mga welding seams sa mga produktong gawa sa manipis na mga sheet ng plastic, ang mga espesyal na high-frequency machine, na nakapagpapaalaala sa mga makinang panahi, ay ginagamit. Ang mga takip, kaso, kahon, at tubo ay ginawa gamit ang paraang ito.

Sa mga nagdaang taon, ang pag-init ng HDTV ay lalong ginagamit sa paggawa ng salamin - para sa hinang ng iba't ibang mga produktong salamin (pipe, hollow block) at kapag natutunaw ang salamin.

Ang pag-init ng HDTV ay may mahusay na mga pakinabang sa iba pang mga paraan ng pag-init dahil din sa ilang mga kaso ang teknolohikal na proseso batay dito ay mas mahusay na pumapayag sa automation.

Ang mga kagamitan sa paggawa ng metal ngayon ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa iba't ibang sektor ng industriya: ang industriya ng riles, enerhiya, abyasyon at paggawa ng barko, konstruksyon, mechanical engineering at iba pa.

Ang pagpili ng mga makina ay direktang nakasalalay sa dami ng produksyon (mekanikal, manu-manong, CNC, awtomatiko, atbp.), Ang kinakailangang kalidad ng bahagi at ang uri ng pagproseso.

Pagpihit at paggiling

Ginagamit ang mekanikal na pagproseso upang makagawa ng mga bagong ibabaw. Ang gawain ay binubuo ng pagsira sa isang layer ng isang tiyak na lugar: habang ang cutting tool ay kumokontrol sa antas ng pagpapapangit. Ang pangunahing kagamitan para sa mekanikal na pagpoproseso ng mga metal ay mga makina ng pag-ikot at paggiling, pati na rin ang mga universal turning at milling machining center.

Ang pagliko ay isang proseso ng pagputol ng metal na isinasagawa gamit ang isang linear na feed ng cutting tool habang sabay-sabay na umiikot sa workpiece.

Ang pag-ikot ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagputol ng isang tiyak na layer ng metal mula sa ibabaw ng workpiece gamit ang mga cutter, drills o iba pang mga cutting tool.

Ang pangunahing paggalaw sa panahon ng pag-ikot ay ang pag-ikot ng workpiece.

Ang paggalaw ng feed sa panahon ng pag-ikot ay ang translational na paggalaw ng cutter, na maaaring isagawa sa kahabaan o sa kabuuan ng produkto, pati na rin sa pare-pareho o iba't ibang anggulo sa axis ng pag-ikot ng produkto.

Ang paggiling ay isang proseso ng pagputol ng metal na isinasagawa ng isang umiikot na tool sa paggupit habang sabay-sabay na pinapakain ang workpiece nang linearly.

Ang materyal ay inalis mula sa workpiece hanggang sa isang tiyak na lalim gamit ang isang milling cutter, na gumagana alinman sa dulong bahagi o sa paligid.

Ang pangunahing paggalaw sa panahon ng paggiling ay ang pag-ikot ng pamutol.

Ang paggalaw ng feed sa panahon ng paggiling ay ang paggalaw ng pagsasalin ng workpiece.

Ang pag-ikot at paggiling ng mga metal ay isinasagawa gamit ang mga universal machining center na may computer numerical control (CNC), na nagbibigay-daan para sa pinaka-kumplikadong pagproseso ng mataas na katumpakan nang hindi isinasaalang-alang ang kadahilanan ng tao. Ipinapalagay ng CNC na ang bawat yugto ng gawaing isinagawa ay kinokontrol ng isang computer, na binibigyan ng isang partikular na programa. Ang pagpoproseso ng bahagi sa isang CNC machine ay nagsisiguro ng pinakatumpak na sukat ng tapos na produkto, dahil lahat ng mga operasyon ay isinasagawa mula sa isang pag-install ng workpiece na pinoproseso.

Electrical discharge machining

Ang kakanyahan ng pamamaraan ng electrical discharge machining (pagputol) ay kapaki-pakinabang na paggamit pagkasira ng kuryente sa panahon ng paggamot sa ibabaw.

Kapag ang mga electrodes sa ilalim ng kasalukuyang nagtagpo, ang isang discharge ay nangyayari, ang mapanirang epekto nito ay nagpapakita ng sarili sa anode, na kung saan ay ang materyal na pinoproseso.

Ang puwang ng interelectrode ay puno ng isang dielectric (kerosene, distilled water o isang espesyal na gumaganang likido), kung saan ang mapanirang epekto sa anode ay mas epektibo kaysa sa hangin. Ang dielectric ay gumaganap din ng papel ng isang katalista para sa proseso ng pagkabulok ng materyal, dahil kapag pinalabas sa erosion zone, ito ay nagiging singaw. Sa kasong ito, ang isang "micro-explosion" ng singaw ay nangyayari, na sumisira din sa materyal.

Ang pinakamahalagang bentahe ng mga wire-cutting machine ay ang maliit na radius ng epektibong cross-section ng tool (wire), pati na rin ang posibilidad ng tumpak na spatial na oryentasyon ng cutting tool. Dahil dito may bumangon natatanging pagkakataon para sa paggawa ng mga bahagi ng katumpakan sa isang malawak na hanay ng mga sukat na may medyo kumplikadong mga geometry.

Para sa ilang mga gawang bahagi, ang paggamit ng electrical discharge machining ay mas mainam kaysa sa iba pang mga uri ng pagproseso.

Ang mga electroerosive wire-cutting machine ay nagbibigay-daan sa iyo na makatwiran na magsagawa ng mga operasyon sa:

paggawa ng mga bahagi na may kumplikadong spatial na hugis at tumaas na mga kinakailangan para sa katumpakan at kalinisan ng pagproseso, kabilang ang mga bahagi na gawa sa metal na may tumaas na tigas at hina;

produksyon ng mga hugis cutter, dies, suntok, cutting dies, pattern, copier at kumplikadong molds sa paggawa ng tool.

Waterjet machining

Ang pagproseso ng waterjet ng metal ay isa sa mga pinaka-high-tech na proseso, na may mataas na antas ng katumpakan at pagiging magiliw sa kapaligiran ng produksyon. Ang proseso ng pagputol ng waterjet ay nagsasangkot ng paggamot sa workpiece na may manipis na daloy ng tubig sa ilalim ng mataas na presyon kasama ang pagdaragdag ng isang nakasasakit na materyal (halimbawa, pinong quartz sand). Ang teknolohikal na proseso ng waterjet cutting ay isang napaka-tumpak at mataas na kalidad na paraan ng pagproseso ng metal.

Sa panahon ng proseso ng waterjet, ang tubig ay hinahalo sa espesyal na camera na may nakasasakit at dumadaan sa isang napakakitid na cutting head nozzle sa ilalim ng mataas na presyon (hanggang sa 4000 bar). Ang waterjet mixture ay lumalabas sa cutting head sa bilis na lampas sa bilis ng tunog (madalas na higit sa 3 beses).

Ang pinaka-produktibo at maraming nalalaman na kagamitan ay console at portal type system. Ang ganitong kagamitan ay perpekto, halimbawa, para sa aerospace at automotive na industriya; maaari itong malawak na gamitin sa anumang iba pang mga industriya.

Ang pagputol ng waterjet ay sa ligtas na paraan pagpoproseso. Ang pagputol gamit ang tubig ay hindi gumagawa ng mga nakakapinsalang emisyon at (dahil sa posibilidad na makakuha ng isang makitid na hiwa) matipid na kumakain ng materyal na pinoproseso. Walang mga thermal impact o hardening zone. Ang mababang mekanikal na pagkarga sa materyal ay nagpapadali sa pagproseso ng mga kumplikadong bahagi, lalo na sa mga may manipis na dingding.

Ang isa sa pinakamahalagang bentahe ng teknolohiya ng waterjet ay ang kakayahang magproseso ng halos anumang materyal. Ginagawa ng property na ito ang waterjet cutting technology na kailangang-kailangan sa maraming teknolohikal na industriya at ginagawa itong naaangkop sa halos bawat produksyon.

Pagproseso ng laser

Kasama sa pagpoproseso ng laser ng mga materyales ang pagputol at pagputol ng sheet, welding, hardening, surfacing, ukit, pagmamarka at iba pang mga teknolohikal na operasyon.

Paggamit teknolohiya ng laser ang pagpoproseso ng mga materyales ay nagbibigay ng mataas na produktibidad at katumpakan, nakakatipid ng enerhiya at mga materyales, nagbibigay-daan sa pagpapatupad ng panimula ng mga bagong teknolohikal na solusyon at ang paggamit ng mga materyales na mahirap iproseso, at pinatataas ang kaligtasan sa kapaligiran ng negosyo.

Ang pagputol ng laser ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsunog sa pamamagitan ng sheet metal na may laser beam. Sa panahon ng proseso ng pagputol, sa ilalim ng impluwensya ng isang laser beam, ang materyal ng lugar ng hiwa ay natutunaw, nag-aapoy, sumingaw o tinatangay ng hangin ng isang stream ng gas. Sa kasong ito, posible na makakuha ng makitid na pagbawas na may kaunting init na apektadong zone.

Ang teknolohiyang ito ay may isang bilang ng mga halatang pakinabang sa maraming iba pang mga pamamaraan ng pagputol:

ang kawalan ng mekanikal na kontak ay nagpapahintulot sa pagproseso ng mga marupok at deformable na materyales;

ang mga materyales na gawa sa matitigas na haluang metal ay maaaring iproseso;

ang mataas na bilis ng pagputol ng manipis na sheet na bakal ay posible;

Para sa pagputol ng mga metal, ginagamit ang mga teknolohikal na pag-install batay sa solid-state, fiber laser at gas CO 2 laser na tumatakbo sa parehong tuluy-tuloy at pulse-periodic radiation mode. Ang isang nakatutok na laser beam, kadalasang kinokontrol ng isang computer, ay nagbibigay mataas na konsentrasyon enerhiya at nagbibigay-daan sa iyo upang i-cut ang halos anumang materyal, anuman ang kanilang mga thermophysical na katangian.

Salamat sa mataas na kapangyarihan ng laser radiation, ang mataas na produktibidad ng proseso ay sinisiguro kasama ng mataas na kalidad pagputol ng mga ibabaw. Ang madali at medyo simpleng kontrol ng laser radiation ay nagbibigay-daan sa pagputol ng laser kasama ang mga kumplikadong contour ng mga flat at volumetric na bahagi at workpiece na may mataas na antas automation ng proseso.

Mayroong tatlong pangunahing direksyon:

1. Paghubog gamit ang high-precision na mga paraan ng pagpapapangit ng plastik.
2. Aplikasyon tradisyonal na paraan metalworking, ngunit nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng katumpakan at pagiging produktibo.
3. Paggamit ng mga pamamaraan ng mataas na enerhiya.

Ang pagpili ng pinakamainam na paraan ng pagproseso ay tinutukoy ng mga kinakailangan sa produksyon at serial production. Halimbawa, ang sobrang timbang na mga disenyo ng kagamitan ay nagdudulot ng pagtaas ng pagkonsumo ng enerhiya, at ang pagbawas sa katumpakan ng pagmamanupaktura ng mga indibidwal na bahagi at assemblies ay humahantong sa mababang produktibidad ng kagamitan. Ang ilang mga teknolohiya ay hindi maaaring magbigay ng kinakailangang mga katangian ng lakas at microstructure ng metal, na sa huli ay nakakaapekto sa tibay at paglaban ng mga bahagi, kahit na ginawa na may kaunting pagpapaubaya. Bagong teknolohiya ang pagpoproseso ng metal ay batay sa paggamit ng mga hindi tradisyonal na pinagmumulan ng enerhiya na nagbibigay ng dimensional na pagkatunaw, pagsingaw o paghubog nito.

Ang machining na nauugnay sa pag-alis ng chip ay umuunlad sa direksyon ng pagmamanupaktura partikular na ang mga produktong may mataas na katumpakan, pangunahin sa maliit na produksyon. Samakatuwid, ang mga tradisyunal na tool sa makina ay nagbibigay-daan upang mabilis na mai-configure ang mga CNC metal-working complex. Medyo mababang rate ng paggamit ng materyal ( sa panahon ng machining bihira itong lumampas sa 70...80%) ay binabayaran ng kaunting pagpapaubaya at mataas na kalidad ng pagtatapos ng ibabaw ng mga produkto.

Ang mga tagagawa ng mga numerical control system ay naglalagay ng pangunahing diin sa pinalawak na mga teknolohikal na kakayahan ng kagamitan na pinag-uusapan, ang paggamit ng mga modernong high-resistant na tool steels at ang pag-aalis ng manual operator labor. Ang lahat ng paghahanda at panghuling operasyon sa naturang mga complex ay ginagawa ng robotics.

Mga paraan ng pag-save ng enerhiya ng plastic deformation ng mga metal

Teknolohiya sa pagbuo ng metal, maliban tumaas na koepisyent paggamit ng metal, ay may iba pang makabuluhang mga pakinabang:

• Bilang resulta ng plastic deformation, ang macro- at microstructure ng produkto ay nagpapabuti;
• Ang pagiging produktibo ng mga kagamitan sa panlililak ay ilang beses na mas mataas kaysa sa mga makinang pang-metal-cutting;
• Pagkatapos ng pressure treatment, tumataas ang lakas ng metal at tumataas ang resistensya nito sa dynamic at impact load.

Mga progresibong proseso ng malamig at semi-hot stamping - mandrel, precision cutting, extrusion, ultrasonic processing, stamping sa isang estado ng superplasticity, liquid stamping. Marami sa mga ito ay ipinatupad sa mga awtomatikong kagamitan na nilagyan ng computer monitoring at control system. Ang katumpakan ng paggawa ng mga naselyohang produkto sa maraming mga kaso ay hindi nangangailangan ng kanilang kasunod na pagtatapos - pagtuwid, paggiling, atbp.

Mga paraan ng pagbuo ng mataas na enerhiya

Ang mga high-energy na teknolohiya ay ginagamit sa mga kaso kung saan tradisyonal na pamamaraan Imposibleng baguhin ang hugis at sukat ng isang metal workpiece.

Sa kasong ito, ginagamit ang mga ito apat na uri ng enerhiya:

1. Haydroliko- presyon ng likido o mga indibidwal na elemento na itinakda nito sa paggalaw.
2. Elektrisidad, kung saan ang lahat ng mga proseso ng pag-alis ng materyal ay isinasagawa gamit ang isang discharge - arc o spark.
3. Electromagnetic, na nagpapatupad ng proseso ng paggawa ng metal kapag ang workpiece ay nakalantad sa isang electromagnetic field.
4. Electrophysical, kumikilos sa ibabaw na may nakadirekta na laser beam.

Ang mga pinagsamang paraan ng pag-impluwensya sa metal, kung saan dalawa o higit pang pinagkukunan ng enerhiya ang ginagamit, ay umiiral din at matagumpay na nabubuo.

Batay sa pagkilos sa ibabaw ng mataas na presyon ng likido. Ang ganitong mga pag-install ay pangunahing ginagamit upang mapabuti ang kalidad ng ibabaw, alisin ang mga micro-irregularities, linisin ang ibabaw mula sa kalawang, sukat, atbp. Sa kasong ito, ang likidong jet ay maaaring makaapekto sa produkto nang direkta at sa pamamagitan ng mga nakasasakit na bahagi na matatagpuan sa daloy. Ang nakasasakit na nilalaman sa emulsyon ay patuloy na nire-renew upang matiyak ang pagkakapare-pareho ng mga resultang nakuha.

– ang proseso ng dimensional na pagkasira (erosion) ng ibabaw ng metal kapag nalantad sa pulso, spark o arc discharge. Mataas na density Ang volumetric na thermal power ng pinagmulan ay humahantong sa dimensional na pagtunaw ng mga microparticle ng metal sa kanilang kasunod na pag-alis mula sa processing zone sa pamamagitan ng daloy ng isang dielectric working medium (langis, emulsion). Dahil sa panahon ng mga proseso ng metalworking ng lokal na pag-init ng ibabaw ay sabay-sabay na nangyayari sa napakataas mataas na temperatura, pagkatapos bilang isang resulta ang katigasan ng bahagi sa processing zone ay tumataas nang malaki.

Binubuo ito sa katotohanan na ang workpiece ay inilalagay sa isang malakas na electromagnetic field, ang mga linya ng puwersa na kumikilos sa workpiece na inilagay sa isang dielectric. Sa ganitong paraan, ang mga haluang metal na mababa ang plasticity (halimbawa, titanium o beryllium), pati na rin ang mga sheet ng bakal, ay nabuo. Ang ibabaw ay apektado sa katulad na paraan. mga ultrasonic wave, na nabuo ng mga magnetostrictive o piezoelectric frequency converter. Ginagamit din ang mga high-frequency vibrations para sa surface heat treatment ng mga metal.

Ang pinakakonsentradong pinagmumulan ng thermal energy ay isang laser. – ang tanging paraan pagkuha ng mga ultra-maliit na butas ng mas mataas na dimensional na katumpakan sa mga workpiece. Dahil sa direksyon ng thermal action ng laser sa metal, ang huli sa mga katabing zone ay intensively strengthened. Ang laser beam ay may kakayahang gumawa ng dimensional na firmware ng naturang refractory mga elemento ng kemikal, tulad ng tungsten o molibdenum.

– isang halimbawa ng pinagsamang epekto sa ibabaw ng mga reaksiyong kemikal na nangyayari kapag ang isang electric current ay dumaan sa workpiece. Bilang isang resulta, ang ibabaw na layer ay puspos ng mga compound na maaari lamang mabuo sa mataas na temperatura: carbide, nitride, sulfides. Ang mga katulad na teknolohiya ay maaaring gamitin upang maisagawa ang ibabaw na patong sa iba pang mga metal, na ginagamit para sa produksyon ng mga bimetallic na bahagi at mga pagtitipon (mga plato, radiator, atbp.).

Ang mga modernong teknolohiya sa pagpoproseso ng metal ay patuloy na pinabuting, gamit ang pinakabagong mga tagumpay ng agham at teknolohiya.

Ang machining ay isang proseso kung saan ang mga sukat at pagsasaayos ng mga workpiece at mga bahagi ay binago. Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga produktong metal, kung gayon para sa kanilang pagproseso ang mga espesyal na tool sa paggupit ay ginagamit, tulad ng mga cutter, broach, drills, taps, cutter, atbp. Ang lahat ng mga operasyon ay isinasagawa sa mga metal-cutting machine ayon sa teknolohikal na mapa. Sa artikulong ito matututunan natin kung anong mga pamamaraan at uri ng mekanikal na pagproseso ng mga metal ang mayroon.

Mga pamamaraan ng pagproseso

Ang makina ay nahahati sa dalawang malalaking grupo. Kasama sa una ang mga operasyon na nagaganap nang hindi inaalis ang metal. Kabilang dito ang forging, stamping, pressing, rolling. Ito ay tinatawag na paggamit ng presyon o epekto. Ginagamit ito upang ibigay ang kinakailangang hugis sa workpiece. Para sa mga non-ferrous na metal, ang forging ay kadalasang ginagamit, at para sa ferrous na mga metal, ang panlililak ay kadalasang ginagamit.

Kasama sa pangalawang grupo ang mga operasyon kung saan ang bahagi ng metal ay tinanggal mula sa workpiece. Ito ay kinakailangan upang mabigyan ito ng mga kinakailangang sukat. Ang mekanikal na pagpoproseso ng metal na ito ay tinatawag na paggupit at ginagawa gamit ang pinakakaraniwang pamamaraan ng pagproseso ay ang pagliko, pagbabarena, pag-countersinking, paggiling, paggiling, pag-reaming, pag-chiseling, pagpaplano at pag-broaching.

Ano ang nakasalalay sa uri ng pagproseso?

Ang paggawa ng isang bahagi ng metal mula sa isang blangko ay isang labor-intensive at medyo kumplikadong proseso. Kabilang dito ang maraming iba't ibang mga operasyon. Ang isa sa mga ito ay metal machining. Bago ito simulan, mag-ayos teknolohikal na mapa at gumawa ng pagguhit ng natapos na bahagi na nagsasaad ng lahat ng kinakailangang sukat at mga klase ng katumpakan. Sa ilang mga kaso, ang isang hiwalay na pagguhit ay inihanda din para sa mga intermediate na operasyon.

Bilang karagdagan, mayroong roughing, semi-finishing at pagtatapos ng mekanikal na pagproseso ng metal. Para sa bawat isa sa kanila, ang mga kalkulasyon at allowance ay isinasagawa. Ang uri ng pagpoproseso ng metal sa pangkalahatan ay nakasalalay sa ibabaw na pinoproseso, ang klase ng katumpakan, mga parameter ng pagkamagaspang at mga sukat ng bahagi. Halimbawa, upang makakuha ng butas na may kalidad na H11, ang magaspang na pagbabarena ay ginagamit gamit ang isang drill, at para sa semi-clean reaming sa grade 3 accuracy, maaari kang gumamit ng reamer o countersink. Susunod, pag-aralan natin ang mga pamamaraan ng mekanikal na pagproseso ng mga metal nang mas detalyado.

Pagliko at pagbabarena

Ang pag-ikot ay isinasagawa sa mga makina ng pangkat ng lathe gamit ang mga pamutol. Ang workpiece ay nakakabit sa isang suliran, na umiikot sa isang naibigay na bilis. At ang pamutol, na naayos sa suporta, ay gumagawa ng mga pahaba at nakahalang na paggalaw. Sa mga bagong CNC machine, ang lahat ng mga parameter na ito ay ipinasok sa computer, at ang aparato mismo ay gumaganap ng kinakailangang operasyon. Sa mas lumang mga modelo, halimbawa, 16K20, ang mga longitudinal-transverse na paggalaw ay isinasagawa nang manu-mano. Ang mga lathe ay maaaring maging hugis, korteng kono at cylindrical na ibabaw.

Ang pagbabarena ay isang operasyon na ginagawa upang makagawa ng mga butas. Ang pangunahing tool sa pagtatrabaho ay isang drill. Bilang isang tuntunin, ang pagbabarena ay hindi nagbibigay ng mataas na uri ng katumpakan at ito ay roughing o semi-finishing. Upang makakuha ng butas na may kalidad na mas mababa sa H8, ginagamit ang reaming, reaming, boring at countersinking. Bilang karagdagan, ang panloob na threading ay maaari ding isagawa pagkatapos ng pagbabarena. Ang mekanikal na pagproseso ng metal na ito ay isinasagawa gamit ang mga gripo at ilang uri ng mga pamutol.

Paggiling at paggiling

Ang paggiling ay isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na paraan ng pagproseso ng metal. Ang operasyong ito isinagawa gamit ang iba't ibang uri ng mga cutter sa mga milling machine. Mayroong dulo, hugis, dulo at peripheral na pagproseso. Ang paggiling ay maaaring maging magaspang, semi-tapos o pagtatapos. Ang pinakamababang grado ng katumpakan na nakuha sa pagtatapos ay 6. Gamit ang mga milling cutter, ang iba't ibang mga susi, mga uka, mga balon, mga undercut ay pinaikot, at ang mga profile ay giniling.

Ang paggiling ay isang mekanikal na operasyon na ginagamit upang mapabuti ang kalidad ng pagkamagaspang, pati na rin upang alisin ang labis na metal hanggang sa isang micron. Bilang isang patakaran, ang pagproseso na ito ay ang huling yugto sa paggawa ng mga bahagi, at samakatuwid ay tinatapos. Para sa pagputol, ginagamit ang mga ito sa ibabaw kung saan mayroong isang malaking bilang ng mga butil na may iba't ibang hugis cutting edge. Sa panahon ng paggamot na ito, ang bahagi ay nagiging napakainit. Upang maiwasang ma-deform o maputol ang metal, ginagamit ang cutting fluid (LCF). Ang mekanikal na pagproseso ng mga non-ferrous na metal ay isinasagawa gamit ang mga tool na brilyante. Ito ay nagbibigay-daan sa amin upang matiyak pinakamahusay na kalidad ginawang bahagi.

Mga pamamaraan ng kemikal at elektrikal para sa pagproseso ng mga materyales

Kapag nagpoproseso ng mga metal sa pamamagitan ng pagputol, ang pagkuha ng mga bahagi ng mga kinakailangang sukat ay nakamit sa pamamagitan ng pag-alis ng mga chips mula sa ibabaw ng workpiece. Kaya, ang mga chips ay isa sa mga pinakakaraniwang basura sa paggawa ng metal, na umaabot sa humigit-kumulang 8 milyong tonelada bawat taon. Kasabay nito, hindi bababa sa 2 milyong tonelada ang basura mula sa pagproseso ng mataas na haluang metal at iba pang mahahalagang bakal. Kapag nagpoproseso sa mga modernong metal-cutting machine, hanggang sa 30 - 40% ng metal mula sa kabuuang masa ng workpiece ay madalas na napupunta sa mga chips.

Kasama sa mga bagong paraan ng pagproseso ng metal ang kemikal, elektrikal, plasma, laser, ultrasonic, at hydroplastic na pagproseso ng metal.

Ang pagproseso ng kemikal ay gumagamit ng enerhiya ng kemikal. Ang pag-alis ng isang tiyak na layer ng metal ay isinasagawa sa isang chemically active na kapaligiran (chemical milling). Binubuo ito ng oras at lugar na kinokontrol na paglusaw ng metal sa mga paliguan. Ang mga ibabaw na hindi maaaring gamutin ay protektado ng mga patong na lumalaban sa kemikal (varnish, pintura, photosensitive emulsion, atbp.). Ang pare-pareho ng rate ng pag-ukit ay pinananatili dahil sa patuloy na konsentrasyon ng solusyon. Gamit ang mga pamamaraan sa pagproseso ng kemikal, ang lokal na pagnipis at mga bitak ay nakuha; mga ibabaw ng "waffle"; gamutin ang mahirap maabot na mga ibabaw.

Gamit ang pamamaraang elektrikal Enerhiya ng kuryente ay na-convert sa thermal, kemikal at iba pang mga uri ng enerhiya na direktang kasangkot sa proseso ng pag-alis ng isang ibinigay na layer. Ayon dito mga pamamaraang elektrikal Ang mga paggamot ay nahahati sa electrochemical, electroerosive, electrothermal at electromechanical.

Ang pagproseso ng electrochemical ay batay sa mga batas ng anodic dissolution ng metal sa panahon ng electrolysis. Kapag ang isang direktang electric current ay dumaan sa electrolyte sa ibabaw ng workpiece, na konektado sa electrical circuit at ang anode, mga reaksiyong kemikal at nabubuo ang mga compound na napupunta sa solusyon o madaling maalis nang mekanikal. Ginagamit ang electrochemical processing para sa polishing, dimensional processing, honing, grinding, paglilinis ng mga metal mula sa oxides, kalawang, atbp.

Pinagsasama ng anodic-mechanical processing ang electrothermal at electromechanical na mga proseso at sumasakop sa isang intermediate na lugar sa pagitan ng electrochemical at electroerosive na pamamaraan. Ang workpiece na pinoproseso ay konektado sa anode, at ang tool sa katod. Ang mga metal na disc, cylinder, tape, at wire ay ginagamit bilang mga tool. Ang pagproseso ay isinasagawa sa isang electrolyte na kapaligiran. Ang workpiece at tool ay binibigyan ng parehong paggalaw tulad ng kapag mga karaniwang pamamaraan mekanikal na pagproseso. Ang electrolyte ay pinapakain sa processing zone sa pamamagitan ng isang nozzle.

Kapag ang isang direktang electric current ay dumaan sa isang electrolyte solution, ang proseso ng anodic dissolution ng metal ay nangyayari, tulad ng sa electrochemical processing. Kapag ang cathode tool ay nakipag-ugnayan sa mga microroughness ng naprosesong ibabaw ng anode workpiece, nangyayari ang proseso ng electrical erosion, na likas sa electric spark machining.

Ang mga produkto ng electrical erosion at anodic dissolution ay inalis mula sa processing zone kapag gumagalaw ang tool at workpiece.

Ang electrical discharge machining ay batay sa mga batas ng erosion (pagkasira) ng mga electrodes na gawa sa mga conductive na materyales kapag may dumaan na pulsed electric current sa pagitan nila. Ito ay ginagamit para sa pagtahi ng mga lukab at mga butas ng anumang hugis, paggupit, paggiling, pag-ukit, pagpapatalas at mga kasangkapan sa pagpapatigas. Depende sa mga parameter at uri ng mga pulso na ginagamit upang makabuo ng mga generator, ang electrical discharge machining ay nahahati sa electric spark, electric pulse at electric contact.

Sa isang tiyak na halaga ng potensyal na pagkakaiba sa mga electrodes, ang isa ay ang workpiece na pinoproseso (anode), at ang isa pa ay ang tool (cathode), isang conductivity channel ay nabuo sa pagitan ng mga electrodes, kung saan ang isang pulsed spark (electric). spark processing) o arc (electric pulse processing) discharge pass. Bilang isang resulta, ang temperatura sa ibabaw ng workpiece ay tumataas. Sa temperatura na ito, ang isang elementarya na dami ng metal ay agad na natutunaw at sumingaw, at isang butas ang nabuo sa naprosesong ibabaw ng workpiece. Ang inalis na metal ay tumigas sa anyo ng maliliit na butil. Ang susunod na kasalukuyang pulso ay pumapasok sa interelectrode gap kung saan ang distansya sa pagitan ng mga electrodes ay pinakamaliit. Sa patuloy na supply sa mga electrodes kasalukuyang pulso ang proseso ng kanilang pagguho ay nagpapatuloy hanggang sa ang lahat ng metal na matatagpuan sa pagitan ng mga electrodes ay maalis sa layo kung saan ang electrical breakdown ay posible (0.01 - 0.05 mm) sa isang ibinigay na boltahe. Upang ipagpatuloy ang proseso, kinakailangan upang dalhin ang mga electrodes na mas malapit sa tinukoy na distansya. Awtomatikong pinaglapit ang mga electrodes gamit ang isang tracking device ng isang uri o iba pa.

Ginagamit ang electric spark processing para sa paggawa ng mga selyo, amag, dies, cutting tool, mga bahagi ng internal combustion engine, meshes at para sa pagpapalakas ng surface layer ng mga bahagi.

Ang pagpoproseso ng elektrikal na contact ay batay sa lokal na pagpainit ng workpiece sa punto ng pakikipag-ugnay sa electrode-tool at ang pag-alis ng pinalambot o natunaw na metal mula sa processing zone sa pamamagitan ng mekanikal na paraan (na may kamag-anak na paggalaw ng workpiece at tool).

Ang pagpoproseso ng electromekanikal ay pangunahing nauugnay sa mekanikal na pagkilos ng electric current. Ito ang batayan, halimbawa, ng pagpoproseso ng electrohydraulic, na gumagamit ng pagkilos ng mga shock wave na nagreresulta mula sa pulsed breakdown ng isang likidong daluyan.

Ang ultrasonic na pagproseso ng mga metal - isang uri ng mekanikal na pagproseso - ay batay sa pagkasira ng materyal na pinoproseso ng mga nakasasakit na butil sa ilalim ng mga epekto ng isang tool na nag-o-oscillating sa isang ultrasonic frequency. Ang pinagmumulan ng enerhiya ay mga electrosonic current generator na may dalas na 16 - 30 kHz. Ang gumaganang tool - isang suntok - ay naayos sa waveguide ng kasalukuyang generator. Ang isang workpiece ay inilalagay sa ilalim ng suntok, at isang suspensyon na binubuo ng tubig at nakasasakit na materyal ay pumapasok sa processing zone. Ang proseso ng pagpoproseso ay binubuo ng isang tool na nag-o-oscillating sa isang ultrasonic frequency na tumatama sa mga nakasasakit na butil na nakahiga sa ibabaw na pinoproseso, na nagtatanggal ng mga particle ng materyal na workpiece.