Литература

1. Аверьянова И.О. Клепиков В.В. Технология машиностроения. Высокоэнергетические и комбинированные методы обработки. М.: Форум, 2008 – 304 с.

2. Мрочек, Ж.А. Основы технологии автоматизированного производства в машиностроении: Учебное пособие для вузов / Ж.А. Мрочек, А.А. Жолобов, Л.М. Акулович. – Минск: УП «Технопринт», – 2003. – 285 с.

3. Автоматизация производственных процессов в машиностроениив: учеб. для втузов / Н.М. Капустин [и др.]; под ред. Н.М. Капустина. – М.: Высш. шк. – 2004. – 415 с.

4. Акулович Л.М. Основы автоматизированного проектирования технологических процессов в машиностроении: учебное пособие для вузов / Л.М. Акулович, В.К. Шелег. – Минск : Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2012. – 488с.

5. Бунаков П.Ю., Широких Э.В. Высокоинтегрированные технологии в металлообработке. Москва: ДМК Пресс, 2011.- 208 с.

Лекция 2 (2 часа) Тема: Методы электрофизической и электрохимической обработки материалов

Вопросы:

1. Основные понятия и определения. Классификация методов обработки

2. Электрофизические методы обработки материалов

Вопрос 1. Основные понятия и определения. Классификация методов обработки

Электрод – проводник (в виде пластинки, стрежня) и т.п., через который электрический ток вводится в жидкость или газ.

Диэлектрики – вещества, обладающие низкой удельной электрической проводимостью; практически не проводят электрический ток (воздух, стекло, различные смолы, сера и т.д.).

Жидкие диэлектрики – жидкости, удельное электрическое сопротивление которых превышает 1010Омсм.

Ионы – электрически заряженные частицы, образующиеся из атомов (молекулы) в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов. Положительно заряженные ионы называются катионами, отрицательно заряженные ионы - анионами.

Физическое поле – область пространства, где проявляют себя физические , достоверно зарегистрированные и точно измеренные силы.

Электромагнитное поле – особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами

Магнитное сопротивление — относительное сопротивление материала или вакуума прохождению магнитного потока (вели­чина, обратная магнитной проводимости).

Магнитная проводимость — величина, характеризующая про­хождение магнитного потока через материал или вакуум (вели­чина обратная магнитному сопротивлению).

Проводимость — техническая система, проводящая и преоб­разующая через себя энергию без потерь. Передача энергии от одной части системы к другой может быть вещественной (вал, шестерня и т. д.), полевой (магнитное поле, электрический ток и т. д.) и вещественно-полевой (поток заряженных частиц).

Анод — электрод электронного либо электротехнического прибора или устройства, характеризующийся тем, что движение электронов во внешней цепи направлено от него (к катоду).

Катод — электрод электронного либо электротехнического прибора или устройства, характеризующийся тем, что движение электронов во внешней цепи направлено к нему (от анода).

Конденсатор электрический — система из двух или более электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, толщина ко­торого мала по сравнению с размерами электродов (обкладок).

Электролитическая диссоциация (электролиз) — распад веще­ства на ионы при растворении (распад происходит под воздейст­вием полярных молекул растворителя).

Электролиты — вещества, растворы которых проводят элек­трический ток ионами, образующимися в результате электроли­тической диссоциации.

Сильные электролиты — электролиты, степень электролити­ческой диссоциации которых в растворах близка к единице или равна ей.

Слабые электролиты — электролиты, степень электролитиче­ской диссоциации которых в растворах значительно меньше еди­ницы и сильно меняется с изменением концентрации раствора.

На рис. 1 показана классификация наиболее распростра­ненных методов электрофизических и электрохимических мето­дов обработки (ЭФХМО) материалов, широко используемых в машиностроении.

К ЭФХМО обычно относят все нетрадиционные методы об­работки деталей, обеспечивающие снятие припуска с заготовки; они обычно заменяют или дополняют традиционные способы об­работки материалов, способствуя их совершенствованию и рас­ширению области применения.

ЭФХМО можно разделить на три основные группы:

• первая группа — электрофизические методы, использу­ющие высококонцентрированные источники мощности. При концентрации плотности мощности, достигающей 10⁵...10⁸ Вт/см ² на локальном участке поверхности, энергия электрического тока или электромагнитного поля преобра­зуется в зоне обработки в тепловую, определяющую объем и удаление припуска стружки в жидком или парообразном состоянии. При этом высокая концентрация достигается благодаря локализации выделяющейся энергии в простран­стве и времени при подводе энергии через канал разряда, луч лазера, поток плазмы или электронный луч;

• вторая группа — электрохимические методы, основанные на одновременном преобразовании по всей обрабатываемой поверхности электрической энергии в химическую энер­гию; при этом анодное растворение или катодное осажде­ние происходит при значительно меньшей мощности ис­точника энергии (примерно 10...10⁴ Вт/см²), подводимой непрерывно или импульсно;

• третья группа — комбинированные процессы обработки, в которых сочетается одновременно или последовательно использование нескольких видов процессов, эффективно дополняющих друг друга собственными энергетическими воздействиями.

Рисунок 2. Классификация методов обработки металлов

Электрофизические и электрохимические методы обработки -  это методы обработки конструкционных материалов непосредственно электрическим током, электролизом и их сочетанием с механическим воздействием.

К эф и эх.м. о. относят также методы ультразвуковые, плазменные и ряд других методов.

С разработкой и внедрением в производство этих методов сделан принципиально новый шаг в технологии обработки материалов - электрическая энергия из вспомогательного средства при механической обработке (осуществление движения заготовки, инструмента) стала рабочим агентом.

Всё более широкое использование эф. и эх. м. о. в промышленности обусловлено их высокой производительностью, возможностью выполнять технологические операции, недоступные механическим методам обработки. Э. и э. м. о. весьма разнообразны и условно их можно разделить на электрофизические (электроэрозионные, электромеханические, лучевые), электрохимические и комбинированные.

Подобная классификация может быть детализирована по различным признакам, например:

орудия труда — по характеру обрабатываемого материала, обслуживаемого технологического процесса, управления этим процессом;

предметы труда — по происхождению материалов (природные, искусственно созданные), роли в производственном процессе (сырье, вспомогательные материалы, топливо и др.);

энергетические средства — по видам первичного энергетического ресурса, способам преобразования энергии, характеру двигателей

технологические процессы — по характеру методов формообразования и обработки, которым подвергаются предметы труда (механическая, химическая, лучевая, звуковая к др.) 

управление производством - по характеру орудий и методов (ручные, механические, автоматические), управляемых процессов (непрерывные, дискретные и т.п.).  

К электрофизическим и электрохимическим методам обработки материалов относятся электрохимические, электрохимикомеханические (анодно-механические), электроэрозионные, электрогидравлические, электронно-лучевые, плазменные, ультразвуковые, светолучевые и др.