Электронно-лучевая обработка

 

Основана на тепловом воздействии на обрабатываемую заготовку узкого электронного луча с высокой плотностью энергии в вакууме до 10^-7 Па. Сечение луча достигает площади 10^-6 мм², а плотность энергии - до 5000 кВт/мм². Электроны, двигающиеся в заданном направлении со скоростью до 100000 км/с, ударяются о поверхность обрабатываемой заготовки, их кинетическая энергия переходит в тепловую. Обрабатываемый материал плавится и испаряется. Глубина проникновения электронов в обрабатываемый материал в сто раз превышает диаметр электронного луча, и плавление обрабатываемого материала начинается на некоторой глубине от поверхности. Обработка – плавка, сварка, резка производится на электронной установке и характеризуется высоким качеством: узкий рез и тонкий шов, малая шероховатость и высокая точность до 1 мкм.

Электронно-лучевые установки ЭПУ – 1, УПУ – 2, ЭПУ – 4 и другие имеют следующие характеристики:

· вакуум 6∙10^-3 Па;

· тип электронной пушки ЭП-2Г;

· мощность в пучке электронов 1,5 кВт;

· скорость сварки 40 м/ч.

Установка (см. рис.8) состоит из термоэмиссионного катода 2 (эмиттера), изготовленного из материала с высокими эмиссионными характеристиками: вольфрама, тантала или гексоборида лантана. Катод из тантала подогревается электрическим током до температуры 1600°К, а из вольфрама до 2800°К. Из-за испарения катоды служат несколько десятков часов и их необходимо постоянно менять, что связано с необходимостью последующей трудоемкой настройки установки.

Рис.8. Схема установки для электронно-лучевой обработки деталей

 

На некотором расстоянии от катода установлен анод 3. Между анодом 3 и катодом 2 прикладывается ускоряющее напряжение от 30 до 150 кВ. Электроны под действием этого напряжения приобретают скорость до 100000 км/с. Электроны по инерции проходят через отверстия анода 3 и попадают в фокусирующую систему 4, состоящую из диафрагм и магнитных линз 4. Магнитная линза представляет собой солениод с магнитопроводом, создающими необходимой формы магнитное поле, которое при взаимодействии с движущимися электронами смещает их траекторию к оси. При этом можно добиться сходимости электронов в пучок с очень малым поперечным сечением и с высокой плотностью энергии до 10¹² Вт/м². Отклоняющая система 5 служит для перемещения луча по обрабатываемой поверхности. Система насосов, 6,7 создает в камере 8 вакуум с давлением не более 10^-3 Па.

Достоинством электронно-лучевой обработки является возможность создания металлических нанокластеров в тонком приповерхностном слое.

Одной из важных энергетических и экономических характеристик электронно­лучевой обработки является коэффициент полезного действия — степень использо­вания затрачиваемой энергии на технологически полезную работу.

 

Ультразвуковая электроэрозионная обработка

Ультразвуковая электроэрозионная обработка заключается в том, что электроду-инструменту, подключённому к отрицательному полюсу источника питания, сообщаются механические колебания ультразвуковой частоты. Такая обработка применяется для прошивания отверстий малого диаметра 0,5…1 мм, прорезания узких пазов и обеспечивает повышение производительности в 4…20 раз по сравнению с электроэрозионной обработкой без ультразвука. При этом длительность электрических импульсов не превышает 1 мкс и обеспечивается шероховатость обработанной поверхности не более R_a =0,2 мкм. Электрические импульсы на электрод-инструмент подаются в период отвода его в процессе ультразвуковых колебаний.

 

Библиографический список

1. Афонькин М.Г., Звягин В.Б. Производство заготовок в машиностроении. – 2-е изд., доп и перераб.СПб.: Политехника, 2007.-380с. ил.15B№978-5-7325-0622-8

2. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие для студентов вузов/ Под редакцией В.СЧередниченко.-2-е изд., перераб.-М.:омега – Л, 2006-752с.:ил.15В№5-365-00041-2

3. Материаловедение и технология металлов. Учебн.для студентов машиностроит.спец.вузов./Г.П.Фетисов, М.Г.Карпман, В.М.Матюнин и др., Под ред.Г.П.Фетисова – 3-е изд., испр. и доп. – М.:Выс.шк.,2005.-862с; ил 15И№5-06-004418-1

4. Сварка. Резка. Контроль: Справочник в 2-х томах/ Под общ. Ред. Н.П.Алешина, Г.Г.Чернышова. – М.: Машиностроение,2004. Т.2./Н.П.Алешин, Г.Г.Чернышов, А.И.Акулова и др.-480с.:ил. 15И№5-217-03264-2