Электрохимические методы обработки

Рис. 4.1. Схема электрохимической размерной обработки

Электрохимические методы обработки (ЭХО) основаны на явлении анодного растворения при электролизе. Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом.

Разновидности ЭХО: электрохимическое полирование, электрохимическая размерная обработка, электроабразивная обработка и др.

Электрохимическое полирование осуществляют в ванне, заполненной электролитом - раствором кислот или щелочей. Заготовку подключают к аноду. При подаче напряжения начинается процесс растворения материала-заготовки, причем, растворение происходит главным образом на выступах микронеровностей вследствие более высокой плотности тока на их вершинах.

Электрохимическая размерная обработка (рис. 4.27) осуществляется в струе электролита, прокачиваемого через межэлектродный промежуток, составляющий 0,06...0,25мм. Электролит удаляет продукты анодного растворения (соли) из зоны обработки.

Ультразвуковая обработка

Ультразвуковая обработка (УЗО) материалов является разновидностью механической обработки. Размерная УЗО состоит в следующем (рис. 4.28).

Заготовки обрабатывают в ванне, заполненной суспензией, состоящей из воды и абразивного материала - карбида бора, кремния или электрокорунда. Суспензию прокачивают через ванну с целью удаления продуктов обработки и предотвращения оседания абразивных зерен.

Рис. 4.1. Схема ультразвуковой обработки

На инструмент - пуансон подаются колебательные движения с частотой 16...30кГц. Амплитуда колебаний торца инструмента D=0,02...0,06мм.

Колебательные движения пуансона передаются абразивным зернам, получающим значительные ускорения в направлении обрабатываемой поверхности заготовки. Ударяясь о поверхность, абразивные зерна скалывают микрочастицы обрабатываемого материала. Большое число одновременно ударяющихся абразивных зерен, а также высокая частота ударов обуславливают интенсивный съем материала.

Разрушению обрабатываемого материала в зоне обработки способствует также явление кавитации. Кавитация - процесс образования газовых или воздушных пузырьков в жидкости, в частности, под воздействием ультразвуковых колебаний: захлопывание пузырьков вызывает гидравлические удары, способные разрушить твердые и хрупкие материалы, т.к. в момент захлопывания давление в пузырьках достигает сотен атмосфер.

В устройствах для УЗО используется явление магнитострикции, т.е. способности ферромагнитных материалов (никель, железокобальтовые сплавы, ферриты и др.) изменять размеры поперечного сечения и длину в переменном магнитном поле. Колебания магнитострикционного сердечника возбуждает генератор ультразвуковой частоты и источник постоянного тока.

Ультразвуковым методом эффективно обрабатывать хрупкие и твердые материалы: алмазы, стекло, керамику, кремний, кварц и т.п.; УЗО позволяет получать фасонные поверхности, отверстия малой формы, гравировать, разрезать заготовки и т.д.

Технологические параметры УЗО: производительность при обработке стекла 5...20мм/мин, точность 0,05...0,1мм. Шероховатость поверхности зависит от зернистости абразивных зерен и соответствует шероховатости поверхностей, обработанных шлифованием.

Светолучевая обработка

Светолучевая (лазерная) обработка основана на тепловом воздействии светового луча высокой энергии на поверхность обрабатываемой заготовки.

Энергия светового импульса источника, например, оптического квантового генератора, невелика и составляет 20...100Дж. Но эта энергия выделяется в минимальные доли секунды и концентрируется в луче диаметром около 0,01мм, а в фокусе диаметр луча составляет всего несколько микронов. Это обеспечивает температуру в зоне обработки около 6000...8000°С.

В результате, поверхностный слой материала заготовки мгновенно нагревается, расплавляется и испаряется.

Лазерную обработку применяют для прошивания сквозных и глухих отверстий, разрезания и вырезания заготовок, прорезания пазов и т.д., причем в любых материалах. Например, в алмазе отверстие диаметром 0,5мм в образце толщиной 2мм прожигают в течение долей секунды.

В зависимости от вида обработки и свойств материала используют излучение с вполне определенными энергетическими и временными характеристиками. Так, для сварки требуются относительно менее интенсивные и более длительные импульсы, для прошивания отверстий, где важно интенсивное испарение материала, подходят более интенсивные и более короткие импульсы.