7 Особые методы обработки материалов

7.1 Ультразвуковая обработка.

Ультразвуком называются колебания, распространяемые в упругой среде с частотой свыше 20 000 Гц.

Обработка материалов основана на использовании магнитострикционных свойств – это способность материала под действием магнитного поля тока высокой частоты изменять свои размеры и восстанавливать их после снятия напряжения. Магнитострикционными свойствами обладают кобальт, никель, железо и их сплавы.

На ультразвуковых станках обрабатываются материалы повышенной твердости и хрупкости (стекло, керамика, полупроводниковые материалы, твердые сплавы и т.п.). На станках можно выполнять отверстия глухие и сквозные различного профиля, выполнять гравировальные работы, делать различные барельефы и др.

Рис. 7.1. Ультразвуковая обработка

Через катушку 4 проходит ток высокой частоты, магнитное поле которого усиливается магнитными полями постоянного тока, который проходит через катушки 3. Сердечник 1 высокочастотного тока выполнен из материала обладающего магнитострикционными свойствами и представляет собой пакет тонколистовых пластин. Колебания, возникающие в сердечнике 1, через трансформатор скорости 5 передается на инструмент 6.

В зону резания подается суспензия, представляющая собой жидкость, где во взвешенном состоянии находятся частицы карбидов бора или кремния.

Абразивные частицы, попадая под вибрирующий инструмент, получают строго направленное движение на заготовку, и сила удара их превышает их собственный вес в 5…10 тысяч раз, выбивая стружку из обрабатываемой поверхности.

Имеется и механизм подачи инструмента на деталь, и устройство, контролирующее зазор между инструментом и деталью, поддерживая его постоянным по величине. Максимальный диаметр инструмента при такой обработке 120 мм.

Наложение ультразвуковых колебаний на инструмент используется при обработке отверстий, при этом производительность увеличивается в 1.5…2.5 раза.

В машиностроении для установки ультразвуковых головок могут использоваться обычные вертикально-сверлильные станки.

7.2 Электроэрозионная обработка.

Электроэрозионной обработке (ЭЭО) подвергаются материалы повышенной твердости и хрупкости.

Этот способ разработан в 1943 г. Учеными Б.Р.Лазаренко и Н.И. Лазаренко.

Электрической эрозией называется явление, обусловленное электрическим разрядом, заключается в переносе материала электродов и приводящее к разрушению одного из них – токопроводящей обрабатываемой заготовки.

Для практического осуществления процесса ЭЭО инструмент и заготовку включают в двухконтурную электрическую цепь, преобразующую непрерывный постоянный ток в импульсы требуемой мощности и частоты.

Рис. 7.2. Электроэрозионная обработка

Конденсатор накапливает энергию и быстро отдает ее, развивая большую мгновенную мощность. Учитывая это, электрическую цепь делят на два контура: зарядный I и разрядный II.

Между заготовкой и инструментом возникает искровой разряд, вследствие которого заготовка разрушается.

Электрический разряд происходит в жидкой среде (маловязких маслах, керосине, этиловом спирте и его водных растворах).

В жидкости при прохождении разряда возникает гидродинамический эффект, выводящий стружку из зоны обработки.

Производительность процесса определяется

1) обрабатываемостью материала (температура плавления, теплостойкость, теплопроводность и температура испарения);

2) режимами обработки электрическими (энергия, длительность и частота действия импульса) и механическими (кинематика обработки, режимы подачи жидкости);

3) свойствами межэлектродной среды (электропроводность, вязкость, насыщенность газами и парами).