Технологический контроль машин (Лекции)
1. Основные понятия производства и технологических процессов
Производственный процесс — совокупностьвсех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятиидля изготовления или ремонта выпускаемых изделий.
Изделием называется любойпредмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению напредприятии.
Деталь — изделие, изготовленноеиз однородного по наименованию и марке материала без применения сборочныхопераций.
Любое производствоклассифицируется 3 категориями: тип производства, вид производства, частьпроизводства.
Типы производства — этоклассификационная категория производства, выделяемая по признакам широтыноменклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделия.
Различают 3 производства: массовый,серийный и единичный.
Массовым называют производство,характерное большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых илиремонтируемых длительное время, в течение которого на большинстве рабочих мествыполняется одна рабочая операция. При массовом производстве для каждойоперации выбирается наиболее производительное дорогое оборудование. Рабочееместо оснащают высокопроизводительными устройствами и приспособлениями. Врезультате чего при большом объеме выпуска изделий достигается наиболее низкаясебестоимость продукции.
Серийным называют производство,характерное изготовлением повторяющихся партий изделий. Размеры партий(количество заготовок, одновременно подаваемых на рабочее место) могут бытьбольшими или малыми. Они определяют серийность производства. Различаютпроизводства: крупносерийное, среднесерийное и мелкосерийное. Чем крупнеепартия, тем реже сменяемость на рабочих местах, тем ближе производствоприближается к массовому типу производств. И, соответственно, себестоимостьвыпускаемой продукции уменьшается. В приборостроении крупносерийным считаетсяпроизводство, при объеме выпуска не менее 5000 штук в год, среднесерийноепроизводство — 1000-5000, мелкосерийное — до 1000 штук в год.
Единичным называют производство,характерное малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовлениекоторых, как правило, не предусматривается. Высокая себестоимость продукции.
Вид производства — этоклассификационная категория производства, выделяемая по признаку применяемогометода изготовления изделия и наличия технологической подготовки производства. Пример:литейная, сварочная, механо-обраб. и т.д.
Части производства — этопонятие, включающее в себя основные и вспомогательные производства.
Основное производство — этопроизводство товарной продукции, которая изгот. изд. для поставки, то естьизготовление заготовок, готовых деталей и их сборка.
Вспомогательное производство — этопроизводство средств, необходимых для обеспечения функционирования основногопроизводства, то есть вспомогательные операции.
Технологический процесс — эточасть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия поизменению и определению состояния предмета труда. Под изменением состоянияпонимается: изменение формы, размеров, физических свойств предмета и томуподобное. К предметам труда относятся заготовки и изделия.
Виды технологических процессов:
Единичный технологическийпроцесс разрабатывается для изготовления группы изделий с общимиконструктивными и технологическими признаками.
Групповой технологическийпроцесс разрабатывается для изготовления группы изделий с разнымиконструктивными признаками, но общими технологическими признаками.
Структура технологическогопроцесса:
Технологическая операция — законченнаячасть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.
Установка — часть технологическойоперации, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки илисобираемой сборочной единицы.
Технологический переход — законченнаячасть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технол.осн-я при постоянных технологический режимах и установке.
Вспомогательный переход — законченнаячасть технологической операции, состоящей из действий человека и/илиоборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предмета труда, нонеобходимые для выполнения технологического перехода. Входит: заменаинструмента…
Рабочий ход — законченная частьтехнологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструментаотносительно заготовки и сопровождается изменением форм, размеров, качестваповерхностей и форм поверхности заготовки.
Позиция — фиксированноеположение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой илисобираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительноинструмента или неподвижной части оборудования.
Прием — законченная совокупностьдействий человека при выполнении определенной части операции, применяемых привыполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Пример:переключить станок. Прием является частью вспомогательного перехода.
2. Экономичность технической обработки/> />
Производительность и себестоимость обработки заготовки в значительной степенизависит от предъявляемых требований: поточности и шероховатости поверхности.
Как показывает график 1,уменьшение шероховатости обрабатываемых поверхностей повышает трудоемкость исебестоимость по закону гиперболы. Это объясняется следующим: возрастаетосновное время в связи с появлением дополнительных проходов и снижением режимоврезания. Увеличивается вспомогательное время, связанное с контрольнымиоперациями, установка и выверка положения заготовки на станке, установкарежущего инструмента применяется более точный и сложный, а следовательно иболее дорогие станки. Возрастают затраты на режущий инструмент и в ряде случаевприменяют более дорогие методы обработки.
Одним из основных и наиболее объективныхкритериев методов обработки, наиболее подходящих для данных конкретных условийвариантов обработки является его экономичность. Даже при обработке заготовокопределенным методом необходимо установить экономичность применения того илииного типа разм. станка.
Экономичность механическойобработки зависит не только от требуемой точности, применяемых методовобработки и станков, она изменяется так же в зависимости от режимов резания,выполняемых на одном станке (График 2).
/>
/> />
Кривые на рисунке показывают, что при увеличении скорости резания себестоимостьи трудоемкость в начале уменьшается до какого-то значения скорости, а затемпроисходит их увеличение в связи с увеличением скорости износа инструмента и,соответственно, увеличением затрат на его замену.
Необходимо заметить, чтооптимальные скорости резания соответствующие минимальной себестоимости (СМ) иминимальной трудоемкости (ТН) не совпадают. Выбор скорости резания для каждогоконкретного случая (по наибольшей производительности и по наименьшим затратам) производитсяв зависимости от сложившейся обстановки (степени срочности здания, степенизагрузки данного станка, возможности инструментального цеха по восполнениюповышенного расхода инструмента).
В любом случае скорость резанияне должна выходить за пределы оптимальных скоростей производительности исебестоимости. 3. Методы и средства контроля качества машин. Погрешности сборочныхпроцессов
Погрешность на замыкающихзвеньях размерных цепей машины возникают от разных причин. Большую роль играютпогрешности деталей, которые поступают на сборку. Погрешности форм и размеровдеталей, неизбежно допускаемых в процессе их изготовления, оказываютсущественное влияние на определение действующих размеров (в приборе) врезультате ее сборки. Необходимо иметь в виду, что действующее значение сост. звеньевразмерных цепей обр-ся только в процессе сборки машины. Они выявляются в моментконтакта с сопрягаемой деталью тем или иным путем.
L=l1+l2+l3+…+ln
Помимо погрешностей самихдеталей при сборке машин возможны погрешности, причинами возникновения которыхявляются:
1) ошибки, допускаемые рабочимипри ориентации и фиксации достигнутого положения монтируемых деталей.
2) погрешности установкиизмерительных средств, применяемых сборщиками в процессе сборки; погрешностирегулирования контроля точности положения детали в машине, достигнутого присборке; собственные погрешности измерительных приборов.
3) относительные сдвиги деталейв промежутке времени между достижением ими требуемого положения и фиксациейдостигнутого положения.
4) Попадание грязи и стружки встыки деталей.
Собирая машину или узел вручную,о правильности ориентации и соединения деталей сборщик чаще всего может судитьпо своим наблюдениям и ощущениям. Но даже сборщик очень высокой квалификации нев состоянии уследить за всеми дефектами сборки, так как острота восприятия ихчеловеком без специальных средств весьма ограничена. Менее изученным, но,несомненно, имеющими значение, являются погрешности сборки, вызываемыеотносительным сдвигом детали в промежутке времени между достижением ими требуемогоположения и фиксацией. Причинами возникновения погрешностей такого родаявляются удары, толчки и сотрясения, которым может подвергаться объект сборкиво время транспортировки на рабочие места, где осуществляется фиксацияположения детали, достигнутого на предыдущих операциях.
Силы резания, возникающие присверлении отверстий, например, удары и толчки при установке объекта сборки,приспособления для сверления и других операций. 4. Испытание машин
Целью испытания машин являетсяпроверка правильности работы и взаимодействия всех механизмов машины, проверкаее мощности, производительности и точности. Таким образом, испытание машиныявляется проверкой общего качества Машин, полученного в результате всегопроизводственного процесса ее изготовления. В зависимости от вида, назначения имасштаба выпуска машины, машины проходят испытание на холостом ходу (проверкаработы механизмов и паспортных данных), в работе под нагрузкой, а так жеиспытания на производительность, жесткость, мощность и точность.
Испытания на холостом ходу. Приэтом испытании проверяют все включения и переключения органов управления имеханизмов машины. Определяют правильность их взаимодействия и надежностьблокировки. Проверяют безотказность действия и точность работы автоматическихустройств. Вместе с тем проверяют соблюдение норм правильности работыподшипников, зубчатых колес и так далее.
Испытания машины под нагрузкой. Должнывыявить качество ее работы в производственных условиях. Поэтому, для работымашины создаются условия, близкие к условиям эксплуатации.
Испытания на производительность.Подвергают обычно не все машины, а лишь машины специального назначения иопытные образцы. В процессе испытания выявляют: достаточно ли полно отвечаетизготовленная машина по производительности требованиям заказа, обеспечен ливыпуск требуемого количества изделий в единицу времени, обладает ли машинатребуемой скоростью.
Испытания на жесткость. Проходят,главным образом, станки. Сейчас испытания машины на жесткость стандартизированы.
Испытания на мощность. Этимиспытаниям подвергают все машины, выпускаемые единичным порядком и все иливыборочно машины, выпускаемые серийно. Не испытывают на мощность машиныпростейшей конструкции, а так же машины, которые заведомо обладают большимзапасом мощности. Испытания машины на мощность имеют целью определить ее КПДпри максимальном значении нагрузки. Нагрузку машине создают при помощиспециальных тормозных устройств, воспроизводящих максимальные силы и моменты,соответствующие тем, что возникают при эксплуатации машин.
Испытания на точность. Испытываютмашины, производящие, сортирующие и контролирующие продукцию (станки, прессы,сортирующие и контролирующие машины). Контроль машин на точность должен датьзаключительную оценку качества машины. Ее способность производить продукциютребуемого качества. Поэтому, оценку точности машины при проведении испытанийдают по результатам ее действия, а это по точности обрабатываемых деталей, поточности выполнения сортировки, по контролю. 5. Обработка заготовок давлением
Обработка металла давлениемоснована на способности металлов и ряда неметаллических материалов вопределенных условиях получать пластические остаточные деформации, в результатевоздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил. Одним изсущественных достоинств обработки металлов давлением является возможностьзначительного уменьшения отходов металла по сравнению с обработкой резанием. Другимдостоинством является возможность повышения производительности труда, так как врезультате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму иразмеры заготовок. Кроме того, пластичная деформация сопровождается изменениемфизико-механических свойств металла в заготовке, которые можно использовать дляполучения детали с требуемыми служебными или эксплуатационными свойствами(прочностью, жесткостью, сопротивлению износу и тому подобное) при наименьшейих массе. Все перечисленные достоинства приводят к тому, что удельный весобработки давлением неуклонно растет. 6. Получение заготовок ковкой
Ковка — вид горячей обработкиметаллов давлением, при котором металл деформируется под действием ударовуниверсального инструмента (молота). Металл свободно течет в сторону, неограничиваясь рабочими поверхностями инструмента. Ковкой получают заготовки дляпоследующей механической обработки. Эти заготовки называют коваными поковкамиили просто поковками. Ковку подразделяют на ручную и машинную. Последнюю подразделяютна молотах или гидравлических прессах. Ковка является единственно возможнымспособом изготовления тяжелых заготовок в единичном производстве. Как правило,на каждом машиностроительном предприятии имеется хотя бы один молот илигидравлический пресс. 7. Получение заготовок прессованием/> />
Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутойформе через отверстие матрицы. Форма и размеры поперечного сечения выдавленнойчасти заготовки соответствует форме и размерам отверстия матрицы, а ее длиннапропорциональна отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки ивыдавленной части к перемещению давящего инструмента.
/>
Прессованием получают пруткидиаметром от 3 до 250 мм, трубы диаметром от 20 до 400 мм и так далее. Прессованиемможно так же получить профили других форм из конструкционных, нержавеющих испециальных сталей и сплавов. Точность прессованных профилей выше, чемпрокатных. К недостаткам прессования надо отнести большие отходы металла, таккак нет возможности выдавить весь металл из контейнера (масса пресс-остаткаможет составлять до 40% от массы исходной заготовки). 8. Получение заготовок волочением
Волочением называется процесспротягивания заготовки через сужающуюся полость матрицы. Площадь поперечногосечения заготовки уменьшается и получают форму поперечного сечения матрицы.
Волочение, как правило,осуществляют в холодном состоянии. Исходными заготовками служат, как правило,прутки и трубы из стали, цветных металлов и сплавов. Вследствие того, что кзаготовке при волочении приложено тянущее усилие, то после выхода металла изотверстия он испытывает растяжение. Волочением изготавливают проволокудиаметром от 0,002 до 10 мм, фасонные профили. Волочение обеспечивает точностьразмеров, высокое качество поверхности и получение очень тонких профилей. 9. Получение заготовок штамповкой
Штамповкой называют процессизменения формы и размеров заготовки с помощью специального инструмента — штампа.Для каждой детали изготавливают свой штамп. Различают холодную штамповку игорячую объемную штамповку. Холодная объемная штамповка заключается ввыдавливании материала, находящегося при обычной температуре в полость матрицы,для получения требуемой формы. Наиболее широко распространена холодная листоваяштамповка.
Достоинство листовой штамповки:
1) возможность получения деталейминимальной массы при заданной их прочности и жесткости
2) достаточно высокие точностьразмеров и формы
3) сравнительная простотамеханизации и автоматизации, которая обеспечивает высокую производительность
4) хорошая приспосабливаемость кпроизводству.
Толщина заготовок при холоднойштамповке обычно не более 10 мм и лишь в сравнительно редких случаях более 20мм. Технологический процесс получения детали путем холодной штамповки содержитряд операций: обрезка, вырубка, гибка, вытяжка с утолщением стен и без,оббортовка, обжиг, и другие операции. Для обеспечения штамповки применяютоборудование: пресс кинематического и гидравлического действия. Штамповкуприменяют в массовом и крупносерийном производстве. Горячая объемная штамповка- это вид обработки металла давлением, при котором формообразование поковки изнагретой заготовки осуществляется с помощью штампа.
Соединение деталей пайкой исклеиванием.
Пайка и клейка — процессыполучения неразъемных соединений.
Пайка — это процесс получениянераз. соединений двух и более заготовок путем их нагрева ниже температурыплавления с заполнением зазора и поверхности заготовок расплавленным припоем споследующей его кристаллизацией и образованием соединения. Пайку можноклассифицировать по разным признакам, к примеру, по температуре плавленияприпоя. По этому признаку пайку делят на низкотемпературную ивысокотемпературную. При низкотемпературной пайке используется припой стемпературой плавления ниже 550°С, а при высокотемпературной — выше 550°С. Процесспайки предполагает использование припоя и флюса. Припой представляет собойсплав цветных металлов. Каждый припой имеет свое наименование, сокращенноеобозначение и предназначен для пайки строго определенного материала. Рассмотримболее подробно некоторые виды припоя. Для низкотемпературной пайки используют: оловянистоцинковыеи оловянистосвинцовые припои. Оловянистоцинковые припои применяют для пайкиизделий из алюминия. В состав данного припоя входят: 45% олова, 50% цинка и 5%алюминия. Оловяносвинцовые припои, например, ПОСС4 или 6 предназначен для пайкибелой жести, железа, латуни, меди, свинца. ПОС40 для пайки деталей изоцинкованного железа, латуни и медных проводов. Для высокотемпературной пайкиприменяются меднофосфористые, медноцинковые, медноникелевые, серебряные припои.К меднофосфористому припою относятся припои, предназначенные для пайки меди исплавов на основе меди. Медноцинковый припой, например Л63 или Л68 используютдля пайки меди и углеродистых сталей. Л62 для пайки стали, меди и бронзы. Припоина основе серебра используют для пайки меди и бронзы (марка ПСР45); ПСР12 — дляпайки деталей медной группы с содержанием меди до 58%. Оптимальный выборспособа пайки, типа соединения припоя, флюса, размера зазора обеспечиваетосновные качественные параметры паяных соединений, таких как герметичность,надежность, прочность, долговечность.
Флюсы применяют для очисткиспаиваемых поверхностей, растворения оксидов и предохранения металла и припояот окисления, для улучшения процесса смачивания по металлу припоя. Флюсыпроизводятся твердыми, пастообразными, порошкообразными и жидкими. Принизкотемпературной пайке используют флюсы, в состав которых входит: 85%хлористого цинка, 10% хлористого аммония, 5% фтористого натрия. Для пайкистали, меди, медных сплавов применяют флюсы, включающие в себя 30% хлористогоцинка 20% хлористого аммония и другие вещества. Существуют следующие типыпаяных соединений: нахлесточные, стык и специальные.
Недостаток процесса пайкизаключается в пайке швов заготовок, расположенных в нахлестку, что приводит кзначительному расходу материалов. Существуют различные способы пайки,отличающиеся друг от друга используемыми источниками нагрева. В настоящее времяшироко используется как традиционные, так и новые методы пайки, появившиесяблагодаря развитию новых технологий.
Способы: паяльником, паянием впечи, в ванной.
Новые методы: пайка в вакууме, внейтральной и активной газовых средах, пайка световым и электронным лучом,пайка горячим газом.
По прочности паяные соединенияуступают сварным, но чаще всего превосходят клееные.
Склейка.
Технология изготовления иприменения большинства клеев довольно проста, а по некоторым характеристикамклееные соединения сваркой или пайкой. Клей применяют дляхудожественно-оформительных работ и как связующее для лакокрасочных материалов.Любой клей состоит из двух основных компонентов основания и растворителя. Основаниемявляется само клеющее вещество, с которым растворитель образует клеящий состав.
В зависимости от условийприменения и назначения в состав клея часто добавляют следующие компоненты:
1) вспомогательные вещества,предупреждающие преждевременное изменение компонентов клея.
2) пластификаторы, улучшающие пластическиесвойства клеемого шва.
3) катализаторы — для ускоренияили замедления времени схватывания клеевых составов в зависимости от технологиисклеивания.
4) наполнители, сокращаютпроцентное содержание основания в общем объеме клея и придают клеевым составомдополнительные функциональные свойства.
5) затвердители — для ускоренияили замедления запустения клея.
По химическому составу клеиделят на натуральные и синтетические. К натуральным относят клеи животного,растительного и минерального происхождения. К синтетическим относятнеорганические и полимерные клеи. Учитывая быстрое развитие химической отраслии появление новых видов синтетических смол, несущих в себе разнообразныесвойства, синтетические клеи приобрели широкое распространение. Учитывая разнообразнуюгамму свойств синтетических клеев и иногда более простую технологию ихизготовления, синтетические клеи стали вытеснять традиционные, изготавливаемыеиз натуральных компонентов.
Получение и обработка деталейвоздействием концентрированных потоков энергии.
Повышение рентабельностисовременных машин, приборов и аппаратуры эффективность их использовании,снижение материальных и трудовых затрат, обеспечиваются их качеством инадежность.
Качество изделия — этосовокупность его свойств, характеризующих его способность удовлетворять приэксплуатации требованиям назначения данного изделия.
Надежность — это совокупностьсвойств, определяющих способность изделия сохранять необходимые значенияпоказателей качества, в течение требуемого времени его эксплуатации и хранения,минимизировать возможность их внезапного выхода за допустимые пределы, а так жесократить время, необходимое для восстановления показателей качества.
В настоящее время наиболеешироко используются производственно-технологические методы, которыеобеспечивают заранее заданные показатели качества и надежности изделия. Болееконкретно к получению деталей с требуемыми, зачастую ранее недостижимыми,свойствами: размерами, конфигурациями, физико-механическими, химическимисвойствами и их специфическими распределение по объему детали.
В настоящее время наряду страдиционными методами обработки в распоряжении имеется ряд новыхтехнологических методов. Технологическая сущность таких методов являетсяизменение заготовки, осуществляемое не механическим силовым воздействиемобрабатывающего инструмента, а воздействием потока энергии того или иного вида,сконцентрированного на обрабатываемом участке заготовки.
Виды воздействия потока энергиимогут быть: электронные и ионные пучки, световое (лазерное) излучение, потокиплазмы, электрические искровые и дуговые разряды в жидких и газообразныхдиэлектрических средах, микродуговые и дуговые разряды в электролитах, а так жеразновидности и комбинации таких воздействий. Использование каждого из такихпотоков имеет свою область применения. Все детали, подвергаемые обработкеконцентрированными потоками энергии, можно разделить на различные группы по ихфизико-химическим и геометрическим характеристикам. Процессы обработкиконцентрированными потоками энергии, как и другие методы обработки, независимоот лежащих в их основе физических и химических явлений, направлены напреобразование либо физико-химических свойств заготовки, либо ее геометрическихсвойств, либо того и другого вместе. Если конфигурация или (и) размерыполучаемой детали отличаются от исходной заготовки, то говорят о размернойобработке деталей или об операции формообразования. Если формы и размерыполучаемой детали с допустимой точностью совпадают с исходной заготовкой, тоимеет место неразмерная обработка. В большинстве операций под воздействиемконцентрированного потока энергии происходит изменение как объема (массы), таки формы заготовки. Энергия, поступающая в зону формообразования, в общемслучае, содержит тепловую, механическую, электрическую, электромагнитную идругие компоненты. Преобразование заготовки за счет локализованной ипоглощенной в рабочей зоне энергии происходит путем изменения состояниявещества в этой зоне. В ряде случаев энергоемкость обработки концентрированнымипотоками энергии оказывается сопоставимой и даже меньшей чем при традиционнойобработке резанием. При формообразовании воздействием концентрированных потоковэнергии необходимо расширить понятие инструмента. Инструментом следует называтьвсякую замкнутую область, в которой создаются и поддерживаются заданныепараметры физико-химических явлений, определяющие скорости перемещенияизменяемых поверхностей зоны обработки заготовки в процессе их изменения. Проблемаулучшения показателей технологического процесса, а также специфическоесостояние продукта обработки, обусловливает необходимость изученияфизико-химического механизма, происходящего при данной обработке.
Основное направление в изучениипроцессов, происходящих при обработке концентрированными потоками, являетсясоставлением познавательных моделей, которые несут в себе количественное икачественное описание процессов, которые происходят при обработке заготовки. Данныемодели устанавливают характер взаимосвязи между параметрами, которые определяютход этого процесса. Математические модели могут быть одномерными илимногомерными, сосредоточенными или с распределенными параметрами, с постояннымиили переменными величинами. Для каждого конкретного случая строится своямодель, которая устанавливает качественные зависимости технологическихпоказателей от параметров режима обработки. В общем случае, задачапроектирования технологического процесса обработки детали концентрированнымпотоком энергии, независимо от физической природы этого потока, базируется наподготовке исходной информации о детали, заготовке и программе выпуска, а также сводится к оценке технологичности детали, внесении изменений в егоконструкцию, выбору метода маршрута обработки и оценки всех действий, связанныхс этим. 10. Плазменная обработка
Среда, в которой значительнаячасть молекул или атомов ионизирована, называется плазмой. Плазма находиттехнологическое применение, прежде всего, в процессах, которые требуютвысокотемпературного концентрированного нагрева значительных зон заготовки. Впромышленности широко используется плазменная резка металлов, плазменнаянаплавка, сварка, напыление тугоплавких металлов, а так же комбинированноевоздействие, называемое плазменной механической обработкой. Для полученияплазмы, используемой в технологических целях, разработан ряд устройств,называемых плазматронами или плазменными горелками. Наиболее распространеныплазмотроны, в которых нагрев газа до температуры образования плазмыосуществляется электрическим дуговым разрядом. Принципиально тот же результатможно достигнуть и при сжигании горючих смесей в обычных горелках, ноэффективность таких устройств значительно ниже. Плазмообразующие газы во всехвариантах плазмотронов могут быть различными. В технологических целяхприменяют, как правило, низкотемпературную плазму, представляющую собойчастично ионизированный газ с температурой 103-105 К.
Основными характеристикамиплазменного источника энергии является его тепловая мощность, определяемаяотношением количества теплоты, вводимой в основной металл, ко времени ее введения,а так же коэффициент сосредоточенности, определяющий распространение тепловогопотока по поверхности обрабатываемого изделия. При использовании плазменнойструи часть энергии расходуется на нагрев анода сопла. Поэтому с энергетическойточки зрения более рационально использовать плазменную дугу, чем плазменнуюструю. Плотность теплового потока у плазменных источников энергии выше, чем уоткрытой дуги. Нагрев газа в плазматроне приводит к резкому уменьшениюплотности газа, за счет чего увеличивается скорость его истечения. Большаяскорость потока плазмы при выходе ее из плазматрона позволяет получатьзначительный газодинамический напор, который растет с увеличением силы тока иможет быть использован в различных технологических целях. Нагрев детали и материаловдо невысоких температур (ниже точки их плавления) с помощью плазменных горелокиспользуется сравнительно редко. Однако применяется плазменная механическаяобработка металлов. Сущность этого метода состоит в том, что при обработкерезанием высокопрочных материалов и сплавов перед резцом устанавливаетсяплазматрон, нагревающий узкую зону обрабатываемого материала. Так как принагреве прочность обрабатываемого материала снижается, а пластичностьувеличивается, можно увеличить подачу и глубину резания. Плазменнаямеханическая обработка применяется при изготовлении деталей из жаропрочныхсплавов и сталей на базе вольфрама, молибдена и других материалов. Плавкаметаллов, сплавов, а так же неметаллических материалов с использованиемплазменного нагрева получила широкое распространение, так как данный способотличается высокой стабильностью, простотой и гибкостью технологическогопроцесса. Наиболее распространенной является схема плавки в водоохлаждаемыйкристаллизатор. В таких установках обычно выплавляют сложнолегированные сплавы,например, инструментальные стали. Довольно широко используется сварка сиспользованием плазменных источников, поскольку по сравнению со свободногорящей электрической дугой удается получить большую глубину проплавления,меньшую ширину шва и наиболее узкую зону термического влияния. Процесс идет сбольшой скоростью при улучшении качества сварного шва. Плазменная наплавкаиспользуется для нанесения поверхностных слоев (чаще всего из металлов исплавов, отличных по составу от материала подложки) с целью повышенияэксплуатационных свойств детали. Для наплавки применяют материалы споверхностной износостойкостью, высокой твердостью, коррозионной и термическойстойкостью и др. Возможна многослойная наплавка. Наплавку производят плазменнойструей, что дает возможность регулировать глубину проплавления основногометалла посредством изменения расстояния между плазматроном и заготовкой. Вкачестве плазмообразующих газов используется аргон и водород. Плазменнойнаплавкой упрочняют отдельные детали станков, изготавливают режущие инструментыиз обычных углеродистых сталей с наплавкой рабочих лезвий из инструментальныхсталей. Плазменное на пыление отличается тем, что наносимый материалнагревается внутри самого плазматрона, а затем насаждается на подложку. Плазменнуюнаплавку применяют для нанесения на стальные подложки меди, бронзы ихромоникелевые сплавы. Металлические покрытия, получаемые с помощью плазменногонапыления, чаще всего состоят из вольфрама, молибдена, кобальта, никеля идругих металлов и сплавов при достаточно высокой температуре плавления. Напыленныеоксидные покрытия отличаются высокой жаростойкостью и сравнительно низкимипоказателями тепло — и электропроводности. Плазменным напылением получаюттонкостенные детали сложной геометрической формы. Материал напыляют на оправкиили шаблоны, которые потом могут или растворяться химическим путем илиразбираться на части. Плазменной резкой можно разрезать практически любыематериалы, тогда как кислородная резка пригодна только для углеродистой стали. Недостаткомплазменной резки является то, что толщина разрезания заготовок не превышает250-300 мм. В качестве плазмообразующих газов при резке используется аргон,азот, водород и их примеси. 11. Основы электронно-лучевой обработки
При взаимодействии ускоренныхэлементов с твердым телом происходит множество процессов, в результате которыхнаблюдается эмиссия атомных частиц, а свойство самого твердого тела можетсущественно изменяться. Многие из этих процессов используют на практике в электровакуумныхприборах разнообразного типа и назначения. Другая обширная область примененияэлектрических потоков — это использование их в качестве универсальноготехнологического инструмента, позволяющего не только изменять заданным образомсвойства обработки материалов, но и весьма тонко контролировать эти изменения. Рассмотрим,какие из физических явлений, сопровождающих электронную бомбардировку, могутбыть использованы для этих целей. Закономерности протекания процессов при такойбомбардировке определяются параметрами электронного пучка: энергией электронов,направлением их движения и интенсивностью потока.