Файл: Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки.pdf

колебаний, температуры окружающей среды и ряда дру­ гих факторов. В большинстве случаев процесс продол­ жается от 15 секунд до нескольких минут.

Элентрические способы обработки

Возрастающие требования современного машино­ строения к прочности материалов приводят к необходи­ мости изыскания новых способов их обработки.

Такие способы, позволяющие обрабатывать материа­ лы с любой твердостью, были разработаны на основе ис­ пользования некоторых свойств электрического тока.

Электроискровой метод. На основе явления поверх­ ностного разрушения электродов под действием элек­ трического тока, так называемой электрической эрозии, был разработан электроискровой способ обработки ме­ талла. Обрабатываемая деталь присоединяется к поло­ жительному полюсу электрической цепи, т. е. является анодом, а инструмент, изготовленный из какого-либо то­ копроводящего материала, например из латуни, присо­ единяется к отрицательному полюсу цепи, т. е. является

Рис. 31. Схема электроискровой обработки:

1 — и н с т р у м е н т ; 2 —- д е т а л ь ; 3 — в а н н а с ж и д к о с т ь ю ; 4 — г е ­ н е р а т о р п о с т о я н н о г о т о к а .

174

струментом проскакивают разрядные искры, производя­ щие обработку изделия по форме, соответствующей фор­ ме рабочей части инструмента.

Таким способом можно получить отверстия различ­ ных размеров и форм, глухие и сквозные, прямолиней­ ные и криволинейные. Этим способом можно затачивать инструмент, изготовлять сложные штампы и т. д.

Электроимпульсный метод. В результате усовершен­ ствования электроискровой обработки был разработан новый способ электрической обработки — электроим­ пульсный. В отличие от электроискровой обработки, при злектроимпульсном процессе деталь соединяется с като­

чугуна.

Процесс злектроимпульсной обработки, как и другие электроэрозионные способы обработки, основан на рас­ плавлении маленьких объемов металла электродов в тех

175

местах, где между ними проскакивают электрические разряды.

Каждый разряд снимает очень небольшое количество металла, но так как разряды происходят очень часто один за другим, то общий съем металла достаточно ве­ лик. По мере съема металла электроду-инструменту сообщается подача.

Электроимпульсная обработка имеет гораздо более высокую производительность, чем электроискровая. По­ вышенная производительность и большая экономичность электроимпульсной обработки позволяет применять ее гораздо шире, чем электроискровую обработку.

Анодно-механический метод. Дальнейшим усовер­ шенствованием электроимпульсной обработки явилась анодно-механическая обработка.

Сущность этого вида обработки хорошо иллюстриру­ ется на примере резки металлов (рис. 33). При анодно-

Рис. 33. Схема анодно-механической обработки:

J— инструмент (диск); 2— деталь; 3—генератор посто­ янного тока; 4 — подача рабочей жидкости.

176

механической резке электрод-инструмент делается обыч­ но в виде диска, быстро вращающегося вокруг своей оси. Он присоединяется к отрицательному зажиму генера­ тора постоянного тока. Деталь присоединяется к поло­ жительному зажиму. По жидкости, подаваемой в прост­ ранство между диском и деталью, идет электрический ток. Благодаря этому между диском и деталью электри­ ческий ток проходит непрерывно.

Жидкость-электролит (раствор жидкого стекла), ко­ торая подается в пространство между диском и деталью, растворяет под действием тока металл, образуя на по­ верхности детали тонкую пленку. Эта пленка легко со­ скабливается быстро вращающимся диском. На ее месте вновь образуется пленка и вновь счищается диском при дальнейшем вращении. Таким образом, непрерывно про-' исходит электрохимическое разъедание поверхности де­ тали. Одновременно с этим происходит и электроэрозионный процесс.

Анодно-механическая обработка получила наиболь­ шее распространение в двух областях: для резки метал­ лов и при заточке режущих инструментов. Ее примене­ ние возможно также для доводки поверхностей деталей машин.

Электроконтактный метод. Имеется еще одна разно­ видность электрической обработки металлов — электроконтактная обработка (рис. 34).

При электроконтактной обработке используется пе­ ременный ток промышленной частоты. К детали и инст­ рументу подводится ток низкого напряжения, но очень большой силы. При прохождении такого сильного элек­ трического тока контакт инструмента в виде диска с деталью разогревается и быстро вращающийся диск выбрасывает разогретый и размягченный металл в виде большого снопа искр.

Рис. 34. Схема электрокоитактной обработки:

/ - ■ - и н с т р у м е н т ( д и с к ) ; 2 — д е т а л ь ; 3 — т р а н с ф о р м а т о р .

Электроконтактная обработка применяется для рез­ ки металлического проката и труб, она может быть ис­ пользована для заточки стружкозавивательных канавок па твердосплавных резцах и для обработки шариков для шариковых подшипников.

Электронный метод. За последнее время появилось новое направление в технике — электронная техноло­ гия. Электронная технология — область техники, осно­ ванная на использовании электронных и ионных пучков, электрических и электромагнитных полей для обработки

ипреобразования материалов.

Впоследние годы появилась возможность использо­ вать квантовые генераторы света (так называемые лазе­ ры) для резки, сверления, сварки и других видов обра­ ботки металлов с помощью узких пучков света.

Лазеры работают в импульсном режиме, и энергия их светового импульса невелика — около одного джоуля. Такое количество энергии может нагреть один грамм воды только на четверть градуса. Но эта энергия сосре­ доточена в луче, диаметр которого равен одной сотой доли миллиметра и выделяется в течение одной мил­

лионной доли секунды. При такой концентрации энергии

178

и мгновенном выделении ее небольшое место, в которое попадает световой луч, разогревается до многих тысяч градусов, и металл испаряется.

* * *

Различные изделия из тугоплавких металлов в ос­ новном получают методом порошковой металлургии, ме­ талло-керамическим методом, литьем, обработкой дав­ лением и резанием.

Кроме этих общих методов, применяют и другие, за­ висящие от специфических свойств конкретного металла.

Так, изделия из ванадия получают горячей обработ­ кой в защитной атмосфере газов, штамповкой на холоду, волочением.

Изделия из молибдена могут быть получены методом дуговой плавки, из тантала и ниобия — обработкой дав­ лением на холоду.

Изделия из титана получают литьем, сваркой, штам­ повкой. Цирконий в чистом виде поддается любым ви­ дам механической обработки, ковке, штамповке, сварке и пайке.

Легкоплавкие металлы, как правило, не используют­ ся в чистом виде для изготовления деталей. Главное их назначение — получение различных сплавов. В этом слу­ чае они могут быть как основными компонентами, так и легирующими.

Изделия из благородных металлов в основном изго­ товляют методом литья. Золото и серебро плавят в элек­ тропечах высокой частоты, горнах или печах сопротив­ ления. Платину и палладий плавят в печах высокой ча­ стоты. Отливки из них производят в стальных формах — изложницах. Применяют также и обработку давлением: ковку, прокатку, волочение в холодном состоянии.

Изделия из сплавов тугоплавких редких металлов в основном изготовляются путем обработки давлением, резанием и шлифованием.

Детали из металлокерамических твердых сплавов в зависимости от назначения, формы, размеров и величины изготовляются различными методами: прессованием в пресс-формах, обработкой резанием пластифицирован­ ных заготовок, обработкой шлифованием полуиспеченных заготовок, мундштучным и горячим прессованием.

Прессование в пресс-формах включает в себя прессо­ вание на гидравлических или механических прессах и спекание полученных заготовок в печах. Оно применяет­ ся для серийного изготовления твердосплавных режу­ щих инструментов, пластинок для них или деталей штам­ пов и других изделий. Этот метод позволяет максимально приблизить заготовки к форме деталей.

Обработка пластифицированных заготовок включает прессование заготовок, предварительное спекание их, пропитку парафином, обработку на металлорежущих станках до формы детали, отгонку парафина и оконча­ тельное спекание в печах. Применяется она для изготов­ ления деталей малых серий.

Обработка полуиспеченных заготовок включает прес­ сование заготовок, предварительное спекание, обработ­ ку шлифованием и окончательное спекание. Применяет­ ся для крупносерийных партий твердосплавных режущих инструментов или деталей штампов, которые не могут быть получены первыми двумя способами.

Мундштучное прессование включает прессование бри­ кетов, которые затем продавливаются через твердосплав­ ный мундштук, изготовленный по форме заготовки, пред­ варительное и окончательное спекание. Применяется для изготовления различных деталей, которые не могут быть изготовлены другими способами.

181