Современные технологические методы обработки деталей

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Пермский  государственный  технический университет

Аэрокосмический факультет

Кафедра «Технология, конструирование и  автоматизация в специальном машиностроении»

Направление 151000 «Конструкторско-технологическое  обеспечение машиностроительных производств» по специальности 151001 «технология машиностроения». 
 
 
 
 

Реферат 

Современные технологические методы обработки  деталей 
 

По курсу  «Технологические процессы в машиностроении»

Составил: студент группы ТКА Ласова А.С.

Принял: преподаватель Ярушин С.Г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пермь 2009

Содержание 

1 Введение

2  Обработка  материалов:

     Плазменная  обработка

     Светолучевая  обработка

3  Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Для производства нужных деталей люди по разному обрабатывают заготовленный материал, в зависимости  от нужных качеств конечного продукта. При создании используется обработка давлением, температурой, химическое воздействие и т.д. материала. Прогресс в промышленности приводит к использованию все более инновационных технологий и улучшению старых  
 
 

Обработка материалов 

Плазменная  обработка 

   Плазму  получают чаще всего в электродуговом разряде, в высокочастотном электрическом поле, с помощью энергии лазерного излучения.

   Физические свойства плазмы — высокие значения температур, энтальпия и электропроводность – позволяют осуществлять ряд интересных физических и технических проектов.

   Плазма  нашла применение в металлургии, в сварочном производстве.

   Для технологических целей используют так называемую “низкотемпературную” плазму с температурой … К, представляющую собой частично ионизированный газ.

   Для получения плазмы разработаны плазмотроны или плазменные горелки.

   В дуговых плазмотронах плазма с требуемыми характеристиками может быть получена при различных видах взаимодействия дуги с плазмообразующим газом: аргоном, гелием, азотом, водородом, кислородом и воздухом

   Стабилизация  дуги в плазмотроне может осуществляться аксиальным потоком газа 1, создающим слой 2, ограничивающий столб дугового разряда.

    При тангенциальной подаче газа в дуговую  камеру плазмотрона стабилизация дуги достигается за счет вихревого потока 1 плазмообразующего газа.

   Рисунок 7.1 — Схема                                         Рисунок 7.2 — Схема

   стабилизации дуги                                                тангенциальной газа

   аксиальным потоком                                   1 – вихревой поток газа.  1- газ; 2 – слой газа. 

   Весьма  эффективным способом стабилизации дугового разряда в плазмотроне  и повышения его удельных энергетических характеристик является ограничение диаметра столба дугового разряда охлаждаемой стенкой (рисунок будет ниже).

   Плазмообразующий  газ, используемый в плазмотроне, в  значительной мере определяет технологические возможности плазменной струи, и его нужно выбирать в зависимости от целей процесса.

   Молекулярные  газы – азот, водород, кислород и  воздух позволяют увеличить эффективность нагрева за счет реакций диссоциации (разложения)-ассоциации (объединения). При  этом происходит дополнительное поглощение теплоты в столбе дугового разряда.

   При попадании на обрабатываемую поверхность  плазмообразующий газ ассоциирует (превращается из атомного в молекулярный); при этом выделяется теплота, затраченная на его диссоциацию. 
 

     Плазменный нагрев 

   Нагрев  деталей и материалов до невысоких  температур (ниже точки их плавления) с помощью плазменных горелок используется сравнительно редко, однако в последнее время все чаще применяется плазменно-механическая обработка металлов, где осуществляется такой нагрев. Сущность метода состоит в том, что при обработке, например, резанием высокопрочных металлов и сплавов перед резцом устанавливается плазмотрон, нагревающий узкую зону обрабатываемого материала.

   Прочность снижается, а пластичность повышается. Можно без ущерба для качества поверхности увеличить глубину  резания и подачу. Нет окисления поверхности.

   Применение  плазменного нагрева при обточке цилиндрических заготовок диаметром 100…350 мм из жаропрочных никелевых сплавов, вольфрама и молибдена показало, что производительность обработки увеличивается в 6…8 раз при уменьшении износа резцов в 5…6 раз. Скорость съема металла при этом может достигать 3…4 кг/мин.

   Плазменный  нагрев до более высоких температур может приводить к оплавлению шероховатостей механически обработанной поверхности, улучшая тем самым технологические показатели. 

   Плавление вещества 

   Плавка  металлов и сплавов, а также неметаллических материалов с использованием плазменного нагрева получило широкое распространение. Данный способ отличается высокой стабильностью, простотой и гибкостью технологического процесса. Плазменная плавка позволяет использовать самые различные среды и исходные материалы при минимальных потерях легирующих компонентов. 

     
 
 
 
 
 
 
 
 

   Рисунок 7.6 — Схема печи для плавки в водоохлаждаемый кристаллизатор 

   Наиболее  распространена схема печи для плавки в водоохлаждаемый кристаллизатор. В таких печах обычно выплавляют сложнолегированные сплавы, например, инструментальные сплавы. При этом, благодаря небольшому содержанию в металле неметаллических включений в виде оксидов и кислорода, его механические свойства (особенно пластичность) заметно повышаются.

   Плазменный нагрев используется также для плавки металла с последующим измельчением расплава и кристаллизацией его в виде малоразмерных капель. 

     
 
 
 
 
 
 

Рисунок 7.7 — Схема плавки с получением малоразмерных капель

1 – тигель; 2 – кристаллизатор. 

   Плазменный  нагрев используется также для плавки металла с последующим измельчением расплава и кристаллизацией его в виде малоразмерных капель.

   В дальнейшем этот материал применяют  как исходный продукт порошковой металлургии, для наплавки и т.д.

   Измельчение металла чаще всего получают разбрызгиванием расплавленного металла при вращении тигля 1. Попадая на холодные стенки кристаллизатора 2, капли жидкого металла затвердевают и в виде гранул собираются на дне камеры, причем большая скорость охлаждения расплавленного металла позволяет получать неравновесные структуры со специфическими свойствами.

    

Сварка и наплавка 

     Сварка с использованием плазменных  источников энергии применяется все шире, так по сравнению с обычной свободно горящей электрической дугой удается получить большую глубину проплавления и меньшую ширину шва и соответственно более узкую зону термического влияния. Процесс идет с большей скоростью при улучшении качества сварного шва.

   Плазменной  сваркой за 1 проход сваривают детали толщиной до 20мм, что дает возможность существенно повысить производительность процесса, уменьшить возникающие при сварке деформации и получить в конечном счете более работоспособное сварное соединение.

   Микроплазменная сварка является разновидностью процесса плазменной сварки и характеризуется силой тока плазмы порядка 0,1…10 А. Толщина свариваемых заготовок обычно составляет 0,025…1,0 мм (фольга) – другими методами невозможно сварить (детали радиоэлектронной техники).

   Плазменная  наплавка используется для нанесения  на обрабатываемые заготовки поверхностных слоев (чаще всего из металлов и сплавов, отличных по составу от материала подложки) с целью повышения эксплуатационных свойств деталей. Для наплавки обычно применяют материалы со специальными свойствами (высокой твердостью, повышенной износостойкостью, коррозионной и термостойкостью).

   Наплавка  позволяет получать изделия из дешевых  конструкционных материалов с рациональным распределением свойств по отдельным элементам.

   При этом значительно снижается расход дорогостоящих легирующих материалов. Толщина наплавленных за 1 проход слоев может достигать 4…5 мм; возможно многослойная наплавка.

   Наплавку  проводят плазменной струей, что дает возможность регулировать глубину проплавления основного металла посредством изменения расстояния между горелкой и заготовкой. Чтобы обеспечить защиту ванны расплавленного металла от взаимодействия с атмосферными газами, в качестве плазмообразующих газов используют аргон и водород.

   Наплавка  рабочих лезвий инструментов позволяет экономить дефицитные и дорогостоящие инструментальные стали (Р18, Р6М5). Масса наплавленной инструментальной стали (на обычную углеродистую сталь) обычно не превышает 4…5 % от общей массы инструмента.

   С помощью плазменной наплавки в ремонтных  целях восстанавливают дорогостоящие узлы и детали (штампы, пресс-формы, валки и т.д.) металлообрабатывающего оборудования. 

   Напыление 

   Существует  две основные разновидности процесса:

• подача материала в плазмотрон в виде прутка или проволоки;
• подача материала в плазмотрон в виде порошка (оксиды, нитриды, карбиды).

   Плазменным  напылением обычно получают слой малой толщины ( … м).

   Металлические покрытия, получаемые с помощью плазменного  напыления, чаще всего состоят из вольфрама, молибдена, никеля, кобальта и др. металлов и сплавов с достаточно высокой температурой плавления.

   Производительность  процесса может достигать нескольких напыляемого материала в час, а плотность напыляемого слоя составляет обычно 80…90 % от плотности монолитного металла. Тонкие (до 0,1…0,3 мм) напыленные слои имеют большую плотность и лучшее сцепление с напыляемым подслоем, чем более толстые.

   Покрытия  по назначению бывают разными: жаростойкие, коррозионостойкие, защитные. Для последних используют оксиды алюминия и циркония.

   Напыление повышает стойкость кокилей, изложниц для литья; износостойкость фильер для протягивания (волочения) молибденовых прутков при напылении увеличивается в 5…10 раз.

   Одной из разновидностей процесса плазменного  напыления является ионная технология нанесения покрытий с помощью плазменных ускорителей.