Электро-физико-химические методы обработки материалов.

электрофизические методы обработки, позволяют обрабатывать материалы с высокими механическими свойствами без применения больших механических усилий и с применением инструментов, твердость которых значительно меньше твердости обрабатываемого материала. Например: обработка весьма хрупких материалов, например, полупроводников или неметаллических материалов (ситалла, кварца, керамики, поликора, стекла), получение изделий из сверхтонкой ленты (масок, микрофонных элементов и др.), получение изделий с поверхностью высокого класса, удаление деформированного слоя, снятие заусенцев. Кроме того, электрофизические методы позволяют производить локальную обработку материалов без изменения свойств материала детали, а в некоторых случаях и улучшать физико-механические свойства (уничтожать наклеп, удалять прижоги, повышать антикоррозийные свойства, улучшать электрофизические свойства – электропроводность и магнитную проницаемость и др.)

ü Электроэрозионная (электроискровая) обработка

процесс электроэрозии электродов из проводящих материалов при пропускании между ними импульсов электрического тока. Сущность процесса электроэрозии заключается в разрушении поверхности электродов при электрическом пробое межэлектродного промежутка как в газовой среде, так и при заполнении промежутка непроводящими жидкостями (керосином, трансформаторным маслом и т.д.), причем в последнем случае процесс электрической эрозии протекает интенсивнее.

Электроимпульсная обработка. В основе этого метода обработки лежит неодинаковая эрозия электродов при различной длительности импульсов. Этот метод применяется для обработки фасонных отверстий в деталях из нержавеющих и жаропрочных сплавов, с трудом поддающихся механической обработке.

Высокочастотная электроискровая обработка. Для обработки деталей без последующей доводки применяется высокочастотная электроискровая импульсная обработка повышенной частоты (для 300 кГц) малой мощности. Для обработки деталей электроискровым методом выпускают различные станки, которые могут выполнять следующие виды обработки:

прошивку отверстий различной формы и несквозных полостей;

вырезку изделий сложного контура из листовых материалов;

гравирование знаков и рельефа на поверхности деталей;

резку материалов стандартного сортамента на заготовки;

изготовление мелкоячеистых прецизионных сеток.

ü Электрохимическая обработка

К электрохимической обработке относится группа методов, основанных на явлении анодного растворения. При пропускании тока между электродами происходит растворение металла анода. Образующийся продукт растворения в виде солей или гидроокисей металлов удаляется с поверхности либо гидравлическим потоком электролита, либо механическим путем. При этом процесс анодного растворения на микро-выступах происходит интенсивнее вследствие относительно более высокой плотности тока на вершинах выступов. Количество металла, растворяемого в результате анодного процесса, описывается формулой ,где – количество вещества в г; J – ток в A; t – время в с; n – валентность; F =96464 – число Фарадея; A – молекулярный вес.

Катодом служит инструмент различной формы, изготовленный из стали, меди, латуни. В качестве электролитов обычно используются водные растворы хлорных, сернокислых и азотнокислых солей (NaCl, NaNO₃, Na₂SO₄). Электрохимическая обработка в проточном электролите применяется для прошивки отверстий и полостей, резки заготовок и др. операций.

Электрохимическое полирование основано на том, что на микровыступах полируемой поверхности анода-детали плотность тока выше, чем на впадинах, и поэтому анодное растворение происходит избирательно, на выступах микронеровностей, а микровпадины заполняются непроводящими продуктами растворения. В результате происходит сглаживание поверхности, и шероховатость снижается, по сравнению с исходной. Одновременно устраняются микротрещины, наклеп и другие поверхностные дефекты, возникающие при предшествующей обработке. Этим методом производят снятие заусенцев после механической обработки или штамповки, наружное и внутреннее полирование тонкостенных труб, полирование тонких лент фольги.

ü Ультразвуковая обработка

Ультразвуковая обработка материалов – разновидность механической обработки основана на разрушении обрабатываемого материала абразивными зернами под ударами инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой. Ультразвуковым методом обрабатывают хрупкие твердые материалы: стекло, керамику, ферриты, ситаллы, кремний, кварц, драгоценные материалы, в том числе, алмазы, твердые сплавы, титановые сплавы, вольфрам. Этим методом получают глухие и сквозные отверстия любой формы, в поперечном сечении, канавки, пазы. Ультразвуковые методы используются в технологических целях для очистки поверхностей деталей от загрязнений, пайки алюминиевых проводов, сварки тонких проводов с проводящими пленками микросхем.

ü Ультразвуковая очистка

поверхностей деталей основана на явлении кавитации, возникающей в жидкой среде при возбуждении в ней упругих колебаний ультразвуковых частот. При прохождении волны растяжения в жидкости появляются нарушения сплошности-разрывы, в результате чего образуются микрополости (пузырьки), которые при «захлопывании» образуют ударные волны.

ü Лучевые методы обработки:

ü Электронно-лучевая обработка

основана на превращении кинетической энергии направленного пучка электронов в тепловую. Высокая плотность энергии сфокусированного луча позволяет обрабатывать заготовки за счет нагрева, расплавления и испарения материала с узколокального участка.Электронно-лучевой метод применяют для обработки тугоплавких и легко окисляемых на воздухе металлов и сплавов: вольфрама, молибдена, титана, меди, а также неметаллических материалов: рубина, керамики, кварца, ферритов, полупроводниковых материалов.

ü Светолучевая (лазерная)

обработка основана на тепловом воздействии светового луча высокой энергии на поверхность обрабатываемой заготовки. Лазерную обработку применяют для прошивания сквозных и глухих отверстий, резки заготовок на части, вырезания заготовок из листовых материалов по сплошному контуру, прорезания пазов. Этим методом можно обрабатывать заготовки из любых материалов, включая самые твердые и прочные. Широко используются ОКГ для сварки различных металлов. Например, лучом лазера производят сварку корпусов гибридных интегральных схем и подгонку до номинала сопротивление тонкопленочных резистивных пленок.