Электрохимические методы обработки

Основаны на законах электрохимии. По используемым принципам эти методы разделяют на анодные и катодные, по технологическим возможностям - на поверхностные и размерные.

Механизм съема (растворения, удаления) металла при ЭХО основан на электролизе - процессе, при котором происходит окисление или восстановление поверхностей электродов, соединенных с источником питания и помещенных в токопроводящий раствор - электролит. Один из электродов (заготовка) присоединен к положительному полюсу ИП и является анодом, а вто­рой (инструмент) — к отрицательному; последний яв­ляется катодом.

Поверхностная электрохимическая обработка. Практическое использование электрохимических методов началось с 30-х гг. XIX в. Первый патент на электролитическое полирование был выдан в 1910. Суть метода состоит в том, что под действием электрического тока в электролите происходит растворение материала анода (анодное растворение), причём быстрее всего растворяются выступающие части поверхности, что приводит к её выравниванию. При этом материал снимается со всей поверхности, в отличие от механического полирования, где снимаются только наиболее выступающие части. Электролитическое полирование позволяет получить поверхности весьма малой шероховатости. Важное отличие от механического полирования — отсутствие каких-либо изменений в структуре обрабатываемого материала.

Размерная электрохимическая обработка. К этим методам обработки относят анодно-гидравлическую и анодно-механическую обработку.

В соответствии с ГОСТ 25330-82 наименования видов ЭХО отражают как физико-химические особенности съема ма­териала заготовки, так и их технологическое назначение.

В зависимости от физико-химических особенностей съема металла разновидности ЭХО объединяют в две группы.

К первой группе относятся все виды ЭХО, при осуществлении которых припуск с заготовок удаляется только за счет электрохимического растворе­ния, а ко второй — разновидности, при реализации кото­рых наряду с электрохимическим растворением происхо­дит одновременное удаление припуска за счет дополни­тельного механического или электротермического воз­действий.

При выполнении операций первой группы разновидностей ЭХО образуются легкорастворимые в воде соединения, выпадающие в электролит и сего потоком уда­ляемые из зоны обработки. Необходимость дополнитель­ного механического или электротехнического воздействия наметалл заготовки при ЭХО обусловлена образованием при анодном растворении на поверхности электропроводящих заготовок труднорас­творимых соединений (пленок). При осуществлении процес­сов, входящих в первую группу, инструменты не изнашиваются, а во вторую — изнашиваются.

Электрохимическая обработка выполняется в стацио­нарном или в проточном электролите.

Процесс анодного растворения обрабатываемых по­верхностей в проточном электролите характеризуется не только явлениями, происходящими на поверхности анода, но и гидродинамикой общего потока электролита.

Анодно-гидравлическая обработка впервые была применена в Советском Союзе в конце 20-х гг. для извлечения из заготовки остатков застрявшего сломанного инструмента. Скорость анодного растворения зависит от расстояния между электродами: чем оно меньше, тем интенсивнее происходит растворение. Поэтому при сближении электродов поверхность анода (заготовка) будет в точности повторять поверхность катода (инструмента). Однако процессу растворения мешают продукты электролиза, скапливающиеся в зоне обработки, и истощение электролита. Удаление продуктов растворения и обновление электролита осуществляются либо механическим способом (анодно-механическая обработка), либо прокачиванием электролита через зону обработки.

Этим методом, подбирая электролит, можно обрабатывать практически любые токопроводящие материалы, обеспечивая высокую производительность в сочетании с высоким качеством поверхности. Используемые для анодно-гидравлической обработки электрохимические станки просты в обращении, используют низковольтное (до 24 в) электрооборудование. Однако значительные плотности тока (до 200 а/см²) требуют мощных источников тока, больших расходов электролита (иногда до 1/3 площади цехов занимают баки для электролита).

Комбинированные методы обработки сочетают в себе преимущества электрофизических и электрохимических методов. Используемые сочетания разнообразны. Например, сочетание анодно-механической обработки с ультразвуковой в некоторых случаях повышает производительность в 20 раз. Существующие электроэрозионно-ультразвуковые станки позволяют использовать оба метода как раздельно, так и вместе.

Лазеры история развития

Сейчас лазеры используются в космических иссле­дованиях, в машиностроении, в медицине, в вычисли­тельной технике, в самолетостроении и военной технике. Непрерывно увеличивается применение лазеров в научных исследованиях – физических, химических, биологических. Исполь­зуются лазеры и в различных видах военной техники – наземной, морской, воздушной.

В 1955–1957 годах появились работы Н.Г. Басова, Б.М. Вула, Ю.М. Попова и А.М. Прохорова в России, а также американских ученых Ч. Таунса и А. Шавлова, в которых были приведены научные обоснования для соз­дания квантовых генераторов оптического диапазона. В декабре 1960 года Т. Мейман сумел построить первый успешно работающий лазер с рубиновым стержнем в ка­честве активного вещества.

В 1961 году под руководством американского ученого А. Джавана был создан газовый лазер. Он использовал в качестве активной среды смесь газов гелия и неона.

В 1962 году практически одновременно в России и в США был создан лазер, у которого в качестве активного вещества применили полупроводниковый элемент.

Большой вклад в решение проблемы безопас­ности посадки самолетов в сложных условиях внесла лазерная техника. Широко распространена еще одна важная область применения лазеров – лазерная технология, с помощью которой обеспечивается резка, сварка, легирование, скрайбирование металлов и обра­ботка интегральных микросхем.

Значительный эффект получен и при использовании лазеров в медицине. Был создан лазерный скальпель. Возникла лазерная микрохирургия глаза. Лазеры применяются в стоматологии, нейрохирургии, при операциях на сердце и диагностике заболеваний. Ультрафиолетовые лазеры применяют для раннего обнаружения раковых опухолей.

В пищевой промышленности исследуются возможно­сти применения лазеров для улучшения качества хлебо­продуктов, ускорения производства безалкогольных на­питков с улучшенными свойствами, сохранения качества мяса и мясопродуктов.

Лазер – это устройство, в котором энергия, например тепловая, химическая, электрическая, преобразуется в энергию электромагнитного поля – лазерный луч. Слово лазер образовано как сочетание первых букв слов английского выражения «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» («усиление света при помощи индуцированного излучения»).

Свойства лазерного излучения. Лазерные источники света обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света:

1. Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10^-5 рад).

2. Свет лазера обладает исклю­чительной монохроматичностью. В отличие от обычных источников света, атомы которых излучают свет не­зависимо друг от друга, в лазерах атомы излучают свет согласованно. Поэтому фаза волны не испытывает нерегулярных изменений.

3. Лазеры являются самыми мощными источниками света. В уз­ком интервале спектра кратковре­менно (в течение промежутка време­ни продолжительностью порядка 10^-13 с) у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения 10¹⁷ Вт/см², в то время как мощ­ность излучения Солнца равна толь­ко 7·10³ Вт/см², причем суммарно по всему спектру. На узкий же интер­вал Dl=10^{-6 см (ширина спектральной линии лазера) приходится у Солнца всего лишь 0,2 Вт/см2}. На­пряженность электрического поля в электромагнитной волне, излучаемой лазером, превышает напряженность поля внутри атома.

Принцип действия лазеров. В обычных условиях большинство атомов находится в низшем энергетическом состоянии. Поэтому при низких температурах вещества не светятся.

При прохождении электромагнитной волны сквозь вещество её энергия поглощается. За счёт поглощённой энергии волны часть атомов возбуждается, т. е. Переходит в высшее энергетическое состояние. При этом от светового пучка отнимается энергия

hn=E₂–E₁

равная разности энергий между уровнями 2 и 1.

Дата добавления: 2014-01-07