Технические науки / 8. Обработка материалов в машиностроении.

Майканов А.А. магистрант, Курманов А.К. д.т.н.,

Костанайский государственный университет имени А. Байтурсынова, Казахстан

К вопросу применения электрофизических и электрохимических методов обработки деталей.

Часто в машиностроении возникают технологические проблемы, связанные с обработкой материалов и деталей, форму и состояние поверхностного слоя которых трудно получить. К таким проблемам относится обработка весьма прочных, очень вязких, хрупких и неметаллических материалов, тонкостенных нежестких деталей, пазов и отверстий, имеющих размеры в несколько микрометров, поверхностей деталей с малой шероховатостью или малой толщиной дефектного поверхностного слоя. Подобные проблемы намного легче решить применением электрофизических и электрохимических методов обработки. Хотя в литературе нет единого мнения о классификации этих методов, примем что электрофизические и электрохимические методы обработки -это общее название методов обработки конструкционных материалов непосредственно электрическим током, электролизом и их сочетанием с механическим воздействием,также сюда включают методы ультразвуковые, плазменные и ряд других методов. Электрофизические и электрохимические методы обработки – универсальны и непрерывны, позволяют выполнять одновременное формообразование всех обрабатываемых поверхностей[1-5].

Электрофизические и электрохимические методы обработки подразделяются на три группы: электрофизические методы, электрохимические методы и комбинированные методы обработки (Таблица 1).Существуют следующие электрофизические методы обработки деталей: электроэрозионные методы, электромеханические методы, лучевые методы и плазменный метод.

Таблица 1- Виды электрофизических и электрохимических методов обработки материалов

Электрофизические методы обработки	Электроэрозионные методы	Электроискровая обработка
		Электроимпульсная обработка
	Электромеханические методы	Электроконтактная обработка
		Электроабразивная обработка
		Магнитоимпульсная обработка
		Электрогидравлическая обработка
		Ультрозвуковая обработка
	Лучевые методы	Электроннолучевая обработка
		Лазерная технология
	Плазменная обработка
Электрохимические методы обработки	Поверхностные методы	Электролитическое полирование
		Анодирование
		Пассивирование
		Гальванопластика
		Гальваностегия
	Размерные методы	Анодно-механическая обработка
		Анодно-гидравлическая обработка
Комбинированные методы обработки

В свою очередь электрохимические методы обработки деталей подразделяются на: поверхностные методы и размерные методы обработки деталей [2-5].

Рассмотрим некоторые методы и их основные принципы воздействия на деталь обработки. Электроэрозионные методы обработки основаны на законах эрозии электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока. К этим методам относят электроискровую, электроимпульсную, высокочастотные электроискровую и электроимпульсную и электроконтактную обработку [1-5].

При разности потенциалов на электродах происходит ионизация межэлектродного промежутка. Когда напряжение достигает определенного значения, в среде между электродами образуется канал проводимости, по которому устремляется электрическая энергия в виде импульсного искрового или дугового разряда. При высокой концентрации энергии, расходуемой за с, мгновенная плотность тока в канале проводимости достигает 8000-10000, в результате чего температура на поверхности обрабатываемой заготовки-электрода возрастает до 10000-12000°С. при этой температуре мгновенно оплавляется и испаряется элементарный объем металла и на обрабатываемой поверхности образуется лунка. Удаленный металл застывает в диэлектрической жидкости в виде гранул диаметром 0.01 – 0.005 мм [1-5].

Электрохимические методы обработки основаны на законах анодного растворения при электролизе. При прохождении постоянного электрического тока через электролит на поверхности заготовки, включенной в электрическую цепь и являющейся анодом, происходят химические реакции и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение. Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом [1-5].

Электрофизические и электрохимические методы по сравнению с обычной обработкой резанием имеют ряд преимуществ. Они позволяют обрабатывать заготовки из материалов с высокими механическими свойствами (твердые сплавы, алмаз, кварц и др.), которые трудно или практически невозможно обрабатывать другими методами. Кроме этого, указанные методы дают возможность получать самые сложные поверхности, например: отверстия с криволинейной осью, глухие отверстия фасонного профиля и т. д. К числу таких методов относят электроэрозионную, электрохимическую и анодно-механическую обработку металлов.

Важным преимуществом электрофизических методов обработки металлов является независимость производительности большинства из них от твёрдости и хрупкости обрабатываемого материала. Трудоёмкость и длительность этих методов обработки материалов повышенной твёрдости (НВ>400) меньше, чем трудоёмкость и длительность обработки резанием.[1-3]

Данные методы позволяют не только изменять форму обрабатываемой поверхности заготовки, но и влиять на состояние поверхностного слоя. Так, например, обработанная поверхность не упрочняется, дефектный слой незначителен, удаляются прижоги поверхности, полученные при шлифовании и т.п. При этом повышаются износостойкие, коррозионные, прочностные и другие эксплуатационные характеристики деталей [2-5].

Электрофизические методы обработки металлов охватывают практически все операции механической обработки и не уступают большинству из них по достигаемой шероховатости и точности обработки.

Анализируя всю совокупность преимуществ данных методов обработки деталей можно с уверенностью сказать, что применение их на производстве позволит повыситьпроизводительность труда, экономичность, качество и долговечность обрабатываемых деталей.

Учитывая то, что развитие качественных, высокопрочных материаловнаходит все большее применение в производственном процессе, с каждым годом все больше и больше появляется необходимость использовать труднообрабатываемые сплавы металлов в авиационном, машиностроительном, сельскохозяйственном и д.р. промышленных комплексах, электрофизические, электрохимические и комбинированные методы обработки деталей являются перспективными и актуальными для изучения и применения на производстве.

Литература:

1. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов. А.М. Дальский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под общей редакцией А.М. Дальского. – 2е издание, переработанои дополнено – М.: «Машиностроение» , 1985. – 448 с., ил.

2. Большая Советская Энциклопедия М.: "Советская энциклопедия", 1969-1978.

3. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. Л., «Машиностроение» (Ленинградское отделение) 1977г. 184 с. с ил.

4. Бирюков Б.Н. Электрофизические и электрохимические методы обработки. – М.: «Машиностроение» 1981г. 128 с., ил.

5. Артамонов Б.А., Волков Ю.С., Дрожалова В.И. и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Учебное пособие (в 2-х томах). Том 1. Обработка материалов с применением инструментов. Под редакцией В.П. Смоленцова. – М.: Высшая школа, 1983 – 247 с., ил.