Электроискровой способ обработки

При электроискровом способе скорость съёма металла на максимальных режимах при обработке стали составляет в среднем 600 мм³/мин и близка к предельно возможной для этого способа обработки металлов. Удельный расход энергии на жёстких режимах достигает 20…50 кВт/кг диспергированного металла. Износ инструмента по отношению к объёму снятого металла достигает 25-120% и более. Чистота поверхности на мягких режимах достигает четвёртого класса (Н_ср=25-30 мк) при скорости съёма 10-15 мм³/мин. Дальнейшее повышение чистоты поверхности сопровождается резким уменьшением скорости съёма. Так, при получении пятого класса чистоты поверхности (Н_ср=16-19 мк), производительность электроискрового способа обработки меньше 5 мм³/мин. Удельный расход энергии на мягких режимах в десятки и сотни раз выше, чем на жёстких.

При обработке твёрдого сплава производительность процесса на мягких режимах, примерно, в два-три раза меньше, чем при обработке стали, однако при этом получается несколько лучшая чистота поверхности. Применение более жёстких режимов при обработке твёрдых сплавов лимитируется образованием на них трещин.

Электроискровой способ преимущественно применяется в настоящее время для прошивочных работ, изготовления полостей сложной конфигурации и подобных операций, а также для шлифования тел вращения.

Однако в электроискровом способе, основанном на применении зависимых (конденсаторных) релаксационных генераторов импульсов, практически исчерпаны возможности дальнейшего повышения производительности, снижения износа инструмента и энергоёмкости. Оказались необходимыми принципиально новые технические решения и отказ от конденсаторных схем.

Электроимпульсный способ обработки

Новый способ обработки, основанный на применении независимых генераторов импульсов напряжения и тока, получил название электроимпульсного.

По сравнению с электроискровым электроимпульсный способ обработки при осуществлении прошивочно-копировальных работ позволил повысить скорость съёма металла на жёстких режимах в 5-10 раз при наличии возможности её дальнейшего увеличения, снизить износ инструмента в 5-20 раз и энергоёмкость в 2-3 раза.

Производительность на жёстких режимах электроимпульсного прошивочно-копировального станка с ламповым генератором импульсов превышает 5000 мм³/мин при получении чистоты поверхности вне класса. Указанная производительность может быть увеличена на соответствующей площади до нескольких десятков кубических сантиметров в минуту при увеличении импульсной мощности. Энергоёмкость на жёстких режимах составляет 8-12 кВтּч/кг диспергированного металла, относительный износ инструмента достигает 0,2-20%. Чистота поверхности, получаемая на указанном станке на мягких режимах, соответствует четвёртому классу (Н_ср=25-30 мк) при производительности: по стали 6-8 мм³/мин, по твёрдому сплаву, примерно, в 2-3 раза меньше. Дальнейшее снижение режима обработки для получения большей чистоты поверхности приводит к ещё большему падению производительности и увеличивает энергоёмкость.

Накопившийся за последние годы опыт позволяет установить области, где применение электрических способов оказалось рентабельным, и области, где имеются перспективы их внедрения при улучшении технико-экономических характеристик способа, при усовершенствовании оборудования и разработке новых технологических приёмов.

К числу операций, которые целесообразно в настоящее время выполнять на универсальных прошивочно-копировальных станках (электроискровых и электроимпульсных) относятся: изготовление (прошивание) отверстий, выборка внутренних полостей и получение наружных поверхностей деталей. Чем сложнее конфигурация детали и чем труднее осуществляется механическая обработка, тем выгодней применение этих операций на электроэрозионных прошивочно-копировальных станках.

На универсальных отрезных, преимущественно анодно-механических, станках целесообразно выполнение отрезных работ на заготовках большого и малого сечения, особенно из трудно обрабатываемого материала, фасонная вырезка из листового материала (ленточные станки и др.). Электроэрозионная обработка позволяет машиностроителям и приборостроителям решать сложные технологические задачи при изготовлении деталей сложной конфигурации. Она позволяет конструкторам и технологам выбрать оптимальный вариант конфигурации, материал детали и технологического процесса. 

Промышленные лазеры

Лазеры нашли широкое применение. В частности, они используются в промышленности для различных видов обработки материалов: металлов, бетона, стекла, тканей, кожи и т.п.

Лазерные технологические процессы можно условно разделить на два вида. Первый из них использует возможности чрезвычайно тонкой фокусировки лазерного луча и точного дозирования энергии как в импульсном, так и в непрерывном режимах. В таких процессах используют маломощные лазеры: газовые лазеры, лазеры на кристаллах иттрий-алюминиевого граната с примесью неодима. С помощью последних были разработаны технологии сверления тонких отверстий (диаметром 1-10 мкм и глубиной до 10…100 мкм в рубиновых и алмазных камнях для часовой промышленности и изготовления фильтров для протяжки тонкой проволоки). Основная область применения маломощных импульсных лазеров связана с резкой и сваркой миниатюрных деталей в микроэлектронике.

 Второй вид лазерной технологии основан на применении лазеров с большой и средней мощностью от 1 кВт и выше. Мощные лазеры используют в таких энергоемких технологических процессах, как сварка и резка толстых стальных листов, поверхностная закалка, наплавление и легирование крупногабаритных деталей, очистка зданий от поверхностных загрязнений, резка мрамора, гранита, раскрой тканей и других материалов.

Мощная лазерная технология нашла применение в машиностроении, автомобильной промышленности, промышленности строительных материалов.  

Она позволяет повысить не только качество обработки материалов, но и улучшить технико-экономические показатели производственных процессов. Так скорость сварки стальных листов толщиной 14 мкм достигает 100 м/час при расходе электроэнергии 10 кВтּч.

Лазеры на основе СО₂ имеют мощность от 10 Вт до 45 кВт при КПД приблизительно равном 10%.

САМОЕ ВАЖИОЕ

1 Электрическая энергия в электрических паяльниках, пе­чах сопротивления, дуговых и индукционных печах преоб­разуется в тепловую, а в лампах накаливания, люмине­сцентных лампах, светотехнических установках—в свето­вую энергию.

2 В электрохимическом производстве с помощью электро­лиза и электрогальваники преобразуют электрическую энер­гию в химическую.

Темы докладов и рефератов

1 Установки резистивного электронагрева.

2 Электросварка.

3 Лазерные и электронно-лучевые установки для переплава металла.

4 Использование электроэнергии в электрохимическом произ­водстве.

5 Защита окружающей среды от пыли с помощью электри­ческих полей.

6 Лампы накаливания, газоразрядные лампы и другие источ­ники света в твоей профессии.

Вопросы

1Объясните назначение и принцип действия установок резисторного элек­тронагрева.

2 Каков принцип действия установок электродугового нагрева и для каких I целей их применяют?

3 Что называют сваркой? Объясните принцип действия дуговой сварки; контактной сварки.

4 Как работают лазерные и электронно-лучевые установки переплава металлов?

5 Как используется электрическая энергия в электрохимическом произ­водстве? В чем состоит сущность электролиза?

6 Поясните способы защиты окружающей среды от пыли с помощью электрических полей.

7 Чем отличаются лампы накаливания от газоразрядных ламп?