(495)510-98-15
Меню
Главная »  Методы обработки материалов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 [ 125 ] 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240

Глава 4

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ, СВЕТОЛУЧЕВАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА

В главе приведены данные об электрофизических методах обработки (электронно-лучевой, светолучевой и плазменной), основанных на преимущественно тепловых эффектах, которые сопровождают протекание электрического тока, с созданием в зоне обработки высоких плотностей тепловой мощности; даны сведения о комбинированных процессах, объединяющих эти методы с традиционными, например обработкой резанием.

4.1. СУЩНОСТЬ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ

Сущность. Электронно-лучевая обработка (ЭЛО) основана на воздействии на материал заготовки сформированного пучка электронов, кинетическая энергия которого, преобразуясь в рабочей зоне в тепловую, вызывает нагрев, плавление и (или) испарение обрабатываемого материала.

При светолучевой обработке (СЛО) аналогичное воздействие на материал оказывает сфокусированное полихроматическое или монохроматическое излучение. В последнем (наиболее важном для практики) случае процесс называется лазерной обработкой.

При плазменной обработке (ПЗО) происходят процессы, при которых в результате воздействия потока низкотемпературной (t = 3-103 ч- 3-104 °С) плазмы возникают изменения химического состава, структуры или физического состояния обрабатываемого материала. При этом изменяются форма и (или) геометрические размеры обрабатываемой заготовки.

Классификация. Процессы ЭЛО, СЛО и ПЗО классифицируют на основе их использования в конкретных технологических условиях.

К процессам ЭЛО относятся [11, 23, 33, 341 сварка, пайка, вырезание прецизионных заготовок, прошивание отверстий, резание труднообрабатываемых Материалов, нанесение покрытий, запись информации (рис. 4.1).



К процессам СЛО относятся [2, 21, 24, 29, 34] вырезание заготовок, нанесение маркировки, скрайбирование, локальное легирование и упрочнение, сварка, пайка; в последнее время развиваются комбинированные методы: лазерно-ультразвуковая и лазерно-механическая обработка.

Процессы ПЗО классифицируют по характеру воздействия потока низкотемпературной плазмы [91. Нагрев

обрабатываемого материала вызывает разупорядочение его структуры, что обусловливает наиболее широкое применение ПЗО для разупрочнения (деструкции) как электропроводных, так и неэлектропроводных материалов.

Плазменная обработка электропроводных материалов осуществляется в области разряда при условии наличия электрического поля. При этом передача энергии осуществляется за счет теплопроводности, конвекции и излучения, а также посредством движущихся в электрическом поле заряженных частиц, что позволяет повысить эффективность процессов плавления и рафинирования металла. Высокая концентрация теплового потока в плазменной дуге позволяет широко использовать ее для резания металлов, строгания, полирования и поверхностного переплава. Расширяется применение нового [15, 30] комбинированного метода - плазменно-механи-ческой обработки (ПМО).

Плазменная обработка неэлектропроводных материалов применяется для разрезания, бурения и поверхностного разрушения, реализуемых как в режиме выплавления, так и в режиме термовыкалывания.

Соединение деталей из электропроводных материалов посредством расплавления кромок с последующим затвердением зоны расплавления осуществляется при плазменной сварке

Рэ. Вт

г г

Ю* ~№е №' №ш Ю'г Руф/м*

Рис. 4.1. Области реализации процессов ЭЛО при различных мощностях Ps электронного пучка:

/ - плавление при t7y - 15-э s>40 кВ; 2 - испарение при Uy - = 10 s40 кВ; 3 - сварка при Uy - = 15175 кВ; 4 - резание прн Су = 20© 250 кВ; Uy - ускоряю, щее напряжение; Руд - удельная мощность пучка



В отдельную область ПЗО выделяют синтез материалов, т. е. получение композиционных материалов, выращивание кристаллов, восстановление чистых веществ, получение сфероидизированных и тонкодисперсных порошков

Использование методов ПЗО для формирования поверхности с заданными свойствами развивается по следующим двум направлениям: изменение структуры поверхностного- слоя заготовок и нанесение на них другого материала.

Для электропроводных материалов к первому направлению относятся поверхностный переплав, закалка, азотирование и карбидизация, а для неэлектропроводных материалов - обжиг, оплавление и модифицирование поверхности. Второе направление включает плазменное напыление и наплавку. Применительно к неэлектропроводным материалам эти методы известны как плазменная металлизация, глазирование и торкретирование.

4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ЗАКОНОМЕРНОСТИ И РАБОЧИЕ СРЕДЫ

Технологические параметры ЭЛО [19, 23, 33, 34] определяются условиями генерации свободных электронов и их ускорения, характером управления (фокусирования, отклонения) электронным пучком и процессами взаимодействия пучка с материалом заготовки.

Дополнительная энергия, необходимая для удаления из атома электрона, может быть подана различными способами; наиболее распространенным является нагрев твердых тел, в результате которого последние начинают эмитировать термоэлектроны; причем плотность тока термоэлектронов растет с ростом температуры. В связи с этим материал катода должен обладать высокой температурой плавления /пл. Однако даже у таких материалов, как торированный вольфрам (W + Th) или гексаборид лантана (LaBe), срок эксплуатации оказывается недостаточным и поэтому в последнее время получили распространение новые методы генерации свободных электронов (например, получение электронов из плазмы газового разряда).

Основным методом ускорения электронов и формирования пучка с определенной энергией является ускорение посредством наложения электрического поля. При этом



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 [ 125 ] 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.