Технологія високошвидкісної обробки

Застосування високих швидкостей обробки — багатообіцяючий спосіб, особливо у зв'язку з такими дорогими проектами, як дослідження космічного простору. Все вказує на те, що ці прийоми стануть дуже важливими в майбутньому, особливо для дрібносерійних виробництв і обробки спеціальних матеріалів високошвидкісними ріжучими інструментами. Носіями енергії можуть бути ударні хвилі та електромагнітні хвилі. Ударні хвилі утворюються в різних середовищах (повітря, вода, пісок) за рахунок детонації вибухових речовин, згорання газу або порошкоподібного пального, розширення переохолоджених газів або іскрового розряду, тобто є багато варіантів засобу. Вони застосовуються в основному при формуванні, але зустрічаються і в підготовчих цехах, а також при різанні, з'єднанні або нанесенні покриттів.

Рис. 1 Принцип роботи вибухового формування

Найвідомішими прийомами високошвидкісного формування є вибухове електромагнітне або електрогідравлічне формування (рис. 1). Швидкість і продуктивність порівняно із звичайними способами збільшуються на кілька порядків. В усіх цих способах бере участь тільки один інструмент, відносно якого з великою швидкістю пересувається заготовка, піддаючись формуванню за рахунок сили тяжіння.

Ударні хвилі, що виникають при детонації вибухової речовини, діють на заготовку, як правило, через проміжне середовище (найчастіше це вода, рідше твердий матеріал), притискаючи її до інструмента і формуючи виріб.

При достатньо низькій вартості формовочного інструменту і невеликих капіталовкладеннях цей спосіб дозволяє виробляти деталі складної форми, що важко формуються. Форми найчастіше прості і можуть бути виконані з бетону, пластмаси, твердих порід дерева або ебоніту.

При електромагнітному формуванні використовують енергію магнітних полів. Якщо в конденсаторі накопичена енергія до 100 кВт, то при його миттєвій розрядці створюється високоінтенсивне магнітне поле, яке індукує в заготовці протилежно направлений струм. Оскільки він теж створює своє магнітне поле, то на заготовку діють сили, що виникають при взаємодії протилежно направлених магнітних полів, і піддають її формуванню без будь-якого проміжного середовища.

При електрогідравлічному формуванні носієм енергії є ударні хвилі, що виникають при підводному розряді. Сучасні промислові установки працюють з напругою від 5 до 15 кіловольт, а розробляються — до 50 кіловольт.

Якщо електромагнітна обробка служить в основному для з'єднання та збирання, то вибухове плакірування відкриває нові можливості при нанесенні покриттів, дозволяє з'єднувати матеріали, які не поєднуються звичайними способами.

При вибуховому плакіруванні між матеріалами, що з'єднуються, виникає швидкоплинний потік пластичного або рідкого металу, утворюючи на поверхні розділу хвилеподібні зачіплення, що веде до появи глибоких і міцних зв'язків. Вибухове плакірування може стимулювати розробку і виготовлення нових композиційних матеріалів.

Відомі також швидкісні способи в галузі заготовчого виробництва (ущільнення порошків) і обробки (перфорування), однак їхнє значення не таке велике, як в техніці з'єднання та нанесення покриттів.

Швидкісні способи впливають і на властивості матеріалів. Це явище свідомо використовується при вибуховому загартуванні. Технологічно у вибухового загартування немає нічого спільного з термообробкою — заготовка повинна бути максимально зміцнена при мінімальній модифікації форми. Для цього при відповідних формах заготовки і основи необхідні ударні хвилі з великою амплітудою стискання (до 150000 МПа). Обсяг використання вибухового загартування техніці сьогодні ще важко оцінити.

Ці специфічні технологічні прийоми доповнять у майбутньому вже звичні нам способи і набуватимуть дедалі більшого значення, забезпечуючи реалізацію великомаштабних проектів.