Физико-химические методы обработки металлов

Физико-химические методы обработки металлов все более широко применяют в машиностроении и металлообработке при изготовлении изделий из материалов, которые невозможно обрабатывать обычными механическими способами. К этим методам относят электроискровой, электроимпульсный, электроконтантный и анодно-механический. Обработка металла при этих способах основана на явлении местного разрушения металла под действием электрической энергии, которая вводится непосредственно в зону обработки.

Электроискровая обработка металла основана на использовании кратковременных искровых разрядов, образующихся между заготовкой (анодом) и инструментом (катодом) при подключении к источнику питания. При сближении их на расстояние около 0,05 мм при напряжении 220 В и емкости 200-500 мкФ образуется интенсивный электрический поток. В месте пробоя возникает температура от 6000 до 50 000 °С. Происходит разрушение оплавлением и частичным испарением металла - электрическая эрозия. Чтобы частицы металла, вырванные разрядом из электрода-изделия, не попадали на электрод инструмент и не искажали его форму, процесс обработки ведут в токонепроводящей среде (керосине, минеральном масле). Электрод-инструмент изготовляют из меди, алюминия или углеграфитной массы. При импульсах 104-108 с получают 6-8-й классы шероховатости поверхности. Современные станки для электроискровой обработки позволяют обрабатывать отверстия диаметром до 0,15 мм с точностью до 0,01 мм.

Электроискровую обработку используют для получения отверстий в твердых сплавах, при изготовлении штампов, пресс-форм, волочильных глазков, узких щелей, при обработке инструментов, для извлечения из отверстий сломанных сверл, метчиков и других работ.

Современные технологии используемые в машиностроении постепенно внедряются и в производстве строительных материалов. Венецианская штукатурка, технология производства данной штукатурки заслуживает отдельной публикации.

При электроимпульснойобработке между инструментом (анодом) и заготовкой (катодом), расположенными друг от друга на расстоянии 0,1-0,12 мм, происходят импульсные дуговые электрические разряды. За счет выделяющегося тепла происходит оплавление металла. Расплавленный металл распыляется в жидком диэлектрике (минеральное масло) и затвердевает в виде мельчайших шариков. Плавление происходит преимущественно на заготовке. Электроимпульсная обработка ведется при напряжении 10-12, 24, 26 В и токе 50-200 А. Обработка металлов с частотой тока до 25 000 и/с позволяет получить поверхности 5-6-го классов шероховатости.

Применяют электроимпульсную обработку для прошивки отверстий, объемного копирования, при обработке режущего инструмента из твердых сплавов.

Электроконтактная обработка металлов происходит под действием электродуговых разрядов при быстро-перемещающемся инструменте относительно обрабатываемой заготовки без применения электролита. В местах соприкосновения инструмента с заготовкой за счет значительного контактного сопротивления происходят разогрев и оплавление поверхности заготовки. Инструмент, перемещающийся со скоростью 30-80 м/с, удаляет частицы расплавленного металла.

Электроконтактную обработку применяют для резки заготовок диском, заточки инструментов, плоского шлифования, обработки круглых заготовок, прошивки отверстий и т. п.

Анодно -механическая обработка токопроводящих материалов основана на электрохимическом и электротермическом разрушении обрабатываемого металла. При этом методе инструмент является катодом, а заготовка - анодом. Зазор между ними заполняют электролитом (водный раствор силикатов натрия) и пропускают постоянный ток. На обрабатываемой поверхности заготовки появляется не проводящая электрический ток пленка, которая снимается перемещающимся или вращающимся инструментом. Это обеспечивает непрерывное электромеханическое разрушение металла. Кроме того, между инструментом и заготовкой на малых участках возникают кратковременные дуговые разряды, разогревающие и плавящие участки металла. Следовательно, при анодно-механической обработке происходит направленное разрушение металла путем совместного электрохимического и электротермического действия тока на обрабатываемую заготовку. При этом методе обработки можно достигать 8-10-го классов шероховатости поверхности. Для разрезки заготовки используют диски толщиной 1-2 мм из меди или мягкой стали.

Используют анодно-механическую обработку, кроме разрезки, для обработки рабочих полостей штампов, матриц, прошивки отверстий и т. д.