Тема 16. Електронно-променева обробка матеріалів..

.

1. Загальні відомості.

2. Області застосування електронно-променевої обробки.

3. Переваги і недоліки методу.

Електронопроменевими називають методи при яких для технологічних цілей використовується гостро сфокусований пучок електронів, які рухаються високою швидкістю.

Це все має розташовуватись у високому вакуумі 10^-5 ммHg.

Фізична сутність методу: електрон проходячи між катодом і анодом (Рис. 15.) набуває енергії . Вдаряючись об поверхню заготовки, кінетична енергія електронів перетворюється у внутрішню енергію (теплоту) яка призводить до плавлення.

Швидкість електронів можна оцінити: . При U =10÷150 кВ швидкість складатиме 200÷400 км/с. Діаметр пучка не можна зробити менше 1мкм. При таких швидкостях і розмірах пучка густина енергії в пучку складає 10⁷÷10⁹ Вт/см.

Особливості застосування.

1) Найчастіше використовується для зварювання, плавки, наплавки.

2) Для обробки твердих і важко оброблювальних матеріалів (алмаз, кварц, кераміка, рубін, сапфір, кристали кремнію і германію).

3) Прошивка отворів (наскрізних і глухих) діаметром до d = 15÷30мкм, глибиною h = 3÷5мм. Швидкість прошивки отворів може сягати до 5000 отворів/с. Застосовується для виготовлення для сит, фільтрів, „потіючих” поверхонь камер згорання.

4) Формоутворення деталей складної форми.

Рис. 15. Схема електроннопроменевої установки.

1 – катод, 2 – анод, 3 – електронний пучок, 4 – електро-магнітні лінзи, 5 – діафрагма, 6,7, 8, 13 – система юстування і контролю, 9 – відхиляюча система, 10, 11 – механізм подачі заготівки і заготівка, 12 – корпус.

Переваги:

1) Висока хімічна чистота обробки поверхні (бо процес відбувається у вакуумі).

2) Можливість обробки малих отворів (до 0,001мкм) і мініатюрних деталей.

3) Відсутність інструментів і значних витрат матеріалів.

4) Можливість обробки, як тугоплавких, надтвердих металів і неметалів так і хімічно активних матеріалів.

5) Можливість широкого регулювання режимів і тонкого управління тепловими процесами.

Недоліки:

1) Необхідність проведення обробки у вакуумі.

2) Необхідний захист від рентгенівського випромінювання, при прискорюючій напрузі більше 20кВ.

3) Висока вартість обладнання і його складність.

 

Рекомендована література до НЕ 2.8.: [1–С.202-226, 2–С.375-413, 3–С.394-412, 5–С.199-211, 9–С.61-67, 16–С.178-192 ]

 

Питання для поточного самоконтролю та контролю знань по НЕ 2.8:

1. Надайте загальні відомості щодо електронно-променевої обробки.

2. Області застосування електронно-променевої обробки.

3. Переваги і недоліки методу електронно-променевої обробки.

Тестові завдання до НЕ 2.8.

1) Електронопроменевими називають методи, при яких для технологічних цілей використовують

1. гострозфокусований лазерний промінь

2. гострозфокусований світловий промінь

Гострозфокусований електронний промінь

4. гострозфокусований дуговий промінь

2) Електронопроменева обробка матеріалів відбувається за рахунок

Теплової енергії

2. електричної енергії

3. світлової енергії

4. механічної енергії

5. кінетичної енергії

3) Керувати положенням електронного променя при електронопроменевій обробціа в просторі можна

Магнітним полем

2. індукційним полем

Електростатичним полем

4. гравітаційним полем

 

Навчальний елемент 2.9. "Плазмова обробка матеріалів (високотемпературна). "

Лекція 15 (Продовження).

Тема 17. Плазмова обробка матеріалів (високотемпературна).

1. Сутність методу.

2. Переваги і недоліки методу.

3. Приклади застосування

Плазмою можна назвати любу речовину, нагріту до такої температури при якій її пари знаходяться в іонізованому стані і не підчиняються газовим законам.

На практиці плазмою називають іонізований газ, який перейшов у такий стан в наслідок нагріву до високої температури. Нагрів, як правило, здійснюється концентрованою електричною дугою.

3000 – 5000 - незначна кількість газу іонізована.

5000 - 10000 - декілька відсотків газу іонізована.

30000 – 50000 - 100% газу іонізована.

Плазмовою обробкою називають технологічний процес при якому для видалення чи нагріву матеріалу використовують струмінь іонізованого газу (плазми).

Для створення плазмового факелу і його керування використовують спеціальні пальники. За способом дії (створення плазми) пальники діляться на два типи:

1) без переносу дуги (дуга запалюється між електродом і соплом);

2) з переносом дуги (дуга запалюється між електродом і заготовкою).

Стабілізація (стиснення) дуги здійснюється методами (Рис.):

Рис. 16. Схеми стабілізації дуги.

а – вихором, б – газовим шаром, в – стінками сопла.

Робочі гази – хімічно інертні і не окислюючі (аргон, гелій, азот + водень, фреони).

Приклади застосування:

1) Розмірна обробка.

а) попередній нагрів при обробці механічним різанням;

б) зняття поверхневих шарів з циліндричних заготовок;

в) різання листових матеріалів;

г) обробка кромки листів під зварку;

д) пошивка отворів (щілин, пазів, малих отворів).

2) Нанесення покриттів, як металів так і неметалів (в струмінь плазми вводиться порошок).

3) Плазмове виготовлення деталей (нанесення матеріалу на модель з наступним видаленням осердя).

Переваги:

1) Концентрація великих потужностей енергії на малих площах.

2) Придатність до плавлення і випаровування практично любих матеріалів.

3) Можливість використання повітря в якості робочого газу, негорючість використовуваних газів.

4) Здатність факелу зберігати форму сопла і можливість змінювати форму факелу зовнішнім магнітним полем; можливість горіння під водою.

 

Недоліки:

1) Відносна складність обладнання.

2) Застосування спеціальних газів, що підвищує вартість.

 

 

Рекомендована література до НЕ 2.9.: [1–С.227-250, 2–375-413, 3–С.413-436, 5–212-228, 9–С.68-88, 25]

Питання для поточного самоконтролю та контролю знань по НЕ 2.9:

1. Сутність методу плазмової обробки матеріалів (високотемпературної).

2. Переваги і недоліки методу плазмової обробки матеріалів (високотемпературної).

3. Приклади застосування плазмової обробки матеріалів (високотемпературної).

Тестові завдання до НЕ 2.1.

1) По характеру дії плазмові пальники розподіляються

З переносом дуги

2. вихрові

3. газошарові

4. тангенційні

Без переносу дуги

2) В якості робочого середовища при плазмовій обробці викристовують

1. воду

2. гас, масло

Фреони

Аргон, гелій

5. спирти

 

Навчальний елемент 2.10. "Низькотемпературна плазма."

Самостійна робота