Абразивная обработка металла реферат

Обновлено: 16.05.2024

Основные методы эрозионной обработки поверхностей. Назначение пескоструйного способа очистки, выбор абразива и размеров его частиц. Поверхностное упрочнение дробеструйным наклепом. Особенности галтовки заготовок, характеристика используемого оборудования.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	17.06.2015
Размер файла	1,9 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

По дисциплине: «Основы специальных процессов в машиностроении»

Способы обработки металлических поверхностей

Студент группы ТЗ-4

Проверил:

Курган 2015

Содержание

1. Пескоструйная очистка металла

2. Гидропескоструйная очистка

3. Дробеструйная обработка

Введение

Метод эрозионной очистки можно разделить на четыре способа:

* пескоструйная очистка, обеспечивающая качественную поверхность, но имеющая ряд недостатков, которые ограничивают ее применение.

Этот способ весьма энергоемок, требует большого количества песка, и из-за образования пыли применение его в закрытых помещениях как в России, так и за рубежом запрещено;

* гидропескоструйная очистка, исключающая пылеобразование, однако загрязняющая помещение, требующая больших затрат на сбор и сушку песка.

Производительность этого способа 5. 7 м2/ч.

Качество очистки хорошее, но мокрая очищенная поверхность быстро ржавеет и поэтому требует искусственной сушки или специальной обработки;

* дробеметная очистка, заключающаяся в том, что на очищаемую поверхность со скоростью 50. 70 м/с направляется струя металлической дроби.

В дробеметных аппаратах используется чугунная дробь с диаметром 0,4. 1,4 мм.

Качество поверхности зависит при прочих равных условиях от чистоты, размера и скорости движения дроби. Чем выше чистота дроби, тем эффектнее очистка.

Скорость чугунной дроби ограничивается ее прочностью и обычно не превышает 60 м/с. Стальная дробь может иметь скорость в 1,5 -- 2 раза больше, чем чугунная.

К достоинствам способа можно отнести высокую производительность (до 60. 70 м2/ч), простоту устройства и эксплуатации оборудования.

Недостатки -- громоздкость установок, большая энергоемкость процесса (1,5. 1,7 кВт * ч на 1 м2), значительный расход дроби в виде измельченной металлической пыли, доходящий до 1,5 кг на 1 м2 очищенной поверхности, большой износ дробеметного аппарата;

* галтовка, при которой заготовки засыпают во вращающийся барабан, где они очищаются во время ударов и трения друг о друга и о специальные металлические тела, закладываемые в барабан.

Этот способ применим только к относительно небольшим заготовкам, чтобы избежать значительных забоин на их поверхности.

Пескоструйная очистка металла или попросту пескоструй представляет собой процесс, при котором частицы абразива под воздействием направленного потока сжатого воздуха выбрасываются из сопла пескоструйного аппарата на очищаемую поверхность,удаляя продукты коррозии, загрязнения и др.

Пескоструйная обработка металла, камня, позволяет:

· очистить поверхности металлических изделий от окалины и ржавчины.

· полностью удалить прежние покрытия и технические загрязнения.

· провести подготовку и выравнивание поверхности изделий перед порошковой покраской

Пескоструйная обработка (очистка) является основной операцией подготовки поверхности перед нанесением различных антикоррозионных, лакокрасочных, порошковых покрытий. Исключает необходимость дополнительного обезжиривания, после обработки поверхность чистая, обезжиренная и сухая.

При пескоструйной (абразивоструйной) очистке абразивные частицы в виде песка или других специализированных материалов ускоряются из абразивоструйного аппарата при помощи энергии сжатого воздуха.

Пескоструйная обработка применяется для очистки:

1. строительных и промышленных металлоконструкций от старой краски, антикоррозионных составов, ржавчины, окалины, нагаров;

2. емкостей, резервуаров, танков от старой краски, антикоррозионных составов, ржавчины, остатков нефтепродуктов;

3. автомобильных и железнодорожных мостов, путепроводов, эстакад от старой краски, антикоррозионных составов, ржавчины;

4. трубопроводов эстакад от старой краски, антикоррозионных составов, ржавчины;

5. фасадов зданий и сооружений из кирпича, бетона, гранита, железобетона от высолов, старой краски, цементного раствора, плесени и грибка, штукатурки;

Под пескоструйной очисткой понимают очистку поверхностей путем воздействия песка в качестве шлифовального средства, который с помощью сжатого воздуха с высоким ускорением направляется на очищаемый объект через форсунку (сопло)

Хотя согласно терминологии правильнее было бы назвать этот процесс очистки абразивоструйной очисткой, т.к. помимо песка в процессе очистки участвуют зерна самого различного вида, тем не менее, в дальнейшем следует употреблять общепринятое в практике название «пескоструйная очистка».

Подробнее о материалах с наиболее употребимыми видами зерен мы расскажем позже.

С помощью пескоструйного метода можно достигнуть различной степени очистки. При очистке металлических поверхностей степени очистки можно условно разбить на 4 следующие группы:

1. Пескоструйная очистка с эффектом, напоминающим очистку металлической щеткой.

2. Обычная очистка поверхности без эффекта зеркального блеска.

3. Очистка металлической поверхности почти до блеска.

4. Очистка металлической поверхности до полного блеска.

Выбор степени очистки следует определять заранее в зависимости от того, какое покрытие было нанесено на металлическую поверхность: антикоррозионное, эмалевое, грунтовочная краска, цинковое или пластмассовое покрытие и т.д.

Наряду с очисткой металлических поверхностей процесс пескоструйной очистки применяется также при матировании стекла для декоративных целей, при удалении остатков лаков и красок с древесины, при очистке предметов из пластика (напр.: зубных протезов, электронных деталей и т.д.). Он используется также для удаления наслоений на бетоне, при очистке фасадов зданий, в кожевенной промышленности и во многих других отраслях.

Назначение процесса пескоструйной обработки: При обработке металлических поверхностей струей песка этот процесс выполняет двойную функцию: он очищает поверхность и придает ей шероховатость.

Это двойное действие достигается с помощью абразивных частиц, которые с высокой скоростью врезаются в металлическую поверхность.

В зависимости от типа применяемого абразива поверхность отделывается, или ей придается шероховатость в виде определенной грунтовочной текстуры.

Таким образом, очищенная и шероховатая металлическая поверхность представляет собой безупречную основу для сцепления с современными защитными покрытиями.

Мыслящие экономическими категориями предприниматели знают, что коррозионная защита дешевле, чем замена пораженных ржавчиной элементов конструкции.

По этой причине в настоящее время все стремятся к тому, чтобы вместо дешевых когда-то лакокрасочных материалов использовать покрытия, которые хоть и дороже, но намного долговечнее.

Разница в цене при покупке и обработке с лихвой компенсируется большей долговечностью и отсутствием необходимости повторной окраски через короткие промежутки времени.

Однако максимальная долговечность покрытия может быть достигнута только в том случае, если поверхность была предварительно обработана с помощью пескоструйного процесса правильно.

Если с поверхности полностью не удаляются все наслоения (прокатная окалина, налетржавчины или ее глубокие слои, а также остатки краски и т.д.), то бесполезно использовать более качественные покрытия, т.к. коррозионный процесс будет продолжаться под слоем краски.

С другой стороны, предварительная обработка поверхности с помощью пескоструйного процесса, в случае надлежащего его проведения, является экономичным методом, посредством которого можно достигнуть необходимой грунтовочной основы для нанесения покрытия.

2. Гидропескоструйная очистка

Гидропескоструйный аппарат повторяет схему пескоструйного, работающего на сухом песке, и сконструирован с целью избежать пылеобразования.

Гидропескоструйный способ очистки заключается в том, что на очищаемую поверхность направляется рассеянная при помощи распылителя сильная струя воды, смешанная со специальными абразивами. В качестве абразива обычно применяют кварцевый песок, окись алюминия, карбид кремния и другие материалы.

Правильный выбор абразива и размеров его частиц -- основные условия хорошей обработки металлической поверхности. Для предупреждения ржавления обрабатываемых изделий в абразивную смесь добавляют ингибиторы. Скорость выбрасываемых распылителем частиц достигает нескольких десятков метров в секунду. Размеры отдельных частиц колеблются от 0,8 до 1,0 мм. Давление воздуха, поступающего к распылителю, колеблется в пределах 1,5--4 атм. Расход песка составляет 30--35 кг на 1 мповерхности.

Дробеструйная обработка, это обработка поверхности, при которой на поверхность деталей из специальных дробеметов направляется поток стальной или реже чугунной дроби. Проще говоря -- это «бомбардировка» поверхности стальной дробью с высокой скоростью. Поверхностное упрочнение готовых металлических изделий путем микропластической деформации, возникающей под действием кратковременных ударов металлической дроби; обеспечивает повышение прочности и долговечности деталей машин.

Сущность и назначение дробеструйной обработки: Повышение долговечности деталей машин методом поверхностного пластического деформирования (ППД) или поверхностного наклепа широко используется в промышленности для повышения сопротивляемости малоцикловой и многоцикловой усталости деталей машин.

Поверхностное упрочнение дробеструйным наклепом достигается за счет кинетической энергии потока чугунной или стальной дроби; поток дроби на обрабатываемую поверхность направляется или скоростным потоком воздуха, или роторным дробеметом.

Наклеп - изменение структуры и свойств металлического материала, вызванное пластической деформацией. Наклеп снижает пластичность и ударную вязкость, но увеличивает предел пропорциональность, предел текучести и твердость. Наклеп снижает сопротивление материала деформации противоположного знака. При поверхностном наклепе изменяется остаточное напряженное состояние в материале и повышается его усталостная прочность. Наклеп возникает при обработке металлов давлением (прокатка, волочение, ковка, штамповка), резанием, при обкатке роликами, при специальной обработке дробью.

К дробеструйному оборудованию относятся камеры ручной очистки, дробеструйные аппараты, безпылевые дробеструйные установки, дробемётные установки, струйно-абразивные автоматизированные камеры. Дробеструйный аппарат подаёт абразивный материал высокоскоростным потоком при помощи сжатого воздуха. Он оснащён компрессором, фильтрами очистки воздуха и абразива, системой возврата абразива для повторного использования. На один рабочий аппарат в зависимости от диаметра сопла расходуется от 1,5 до 10 кубов в минуту сжатого воздуха при давлении от 0,5 до 1.0 МПа. Замкнутый оборот абразива имеют безпылевые дробеструйные установки.

При помощи специальной насадки пыль и частицы загрязнений собираются в ёмкость для последующей утилизации. Сложные элементы и для работы в углах применяются специальные насадки. Повторное использование абразива сокращает его расход не снижая качества. Применение специализированных насадок даёт возможность применять в качестве абразива карбида бора, что повышает производительность. Это экологически чистый процесс, так как отработанный абразив и частицы загрязнения утилизируются. Для струйно-дробомётной обработки применяются дробомётные установки.

4. Галтовка

эрозионный пескоструйный галтовка абразив

Галтовка - это процесс очистки поверхности небольших заготовок и деталей (снятие заусенцев, ржавчины, окалины, коррозии и т.п.), а также улучшения качества поверхности изделий посредством шлифовки и полировки (притупление кромок, уменьшение шероховатости, придание блеска и т.п.)

В производстве галтовка давно является обязательной частью процесса для заключительных отделочных операций подготовки деталей. Абразивная обработка производится по ГОСТ 23505. С помощью технологии галтовки можно обрабатывать абсолютно все металлы, сплавы, также многие синтетические материалы, камень, дерево.

Галтовка осуществляется в специальных галтовочных барабанах или виброгалтовочных установках типа «чаша».

Чтобы увеличить эффективность обработки, а также уменьшить временные затраты процесса галтования, в рабочую емкость галтовочной машины одновременно с деталями помещаются абразивные материалы и компаунд. Абразив (чипсы) и детали приводятся в движение относительно друг друга. От состава и размера чипсов зависят величина съема металла, картина шлифования и шероховатость поверхности. Абразивные материалы для галтовки производятся многоразового использования, одна партия может прослужить в течение нескольких месяцев. Процесс галтовки считается абсолютно безопасной для окружающей среды и здоровья человека

Подобные документы

Применение метода обработки без снятия стружки для деталей с ужесточением эксплуатационных характеристик машин. Данный метод обработки основан на использовании пластических свойств металлов. Обкатывание, раскатывание и алмазное выглаживание поверхностей.

реферат [508,5 K], добавлен 20.08.2010

Методика выбора оптимальных маршрутов обработки элементарных поверхностей деталей машин: плоскостей и торцев, наружных и внутренних цилиндрических. Выбор маршрутов обработки зубчатых и резьбовых поверхностей, отверстий. Суммарный коэффициент трудоемкости.

методичка [232,5 K], добавлен 21.11.2012

Служебное назначение, техническая характеристика детали. Выбор технологических баз и методов обработки поверхностей заготовок, разработка технологического маршрута обработки. Расчет припусков, режимов резанья и технических норм времени табличным методом.

курсовая работа [101,7 K], добавлен 16.06.2009

Общая характеристика электрофизикохимических технологических процессов. Методы изготовления формы, размеров, шероховатости и свойств обрабатываемых поверхностей заготовок, происходящие под воздействием электрического тока и его разрядов и так далее.

реферат [383,1 K], добавлен 18.01.2009

Основные направления развития современной технологии машиностроения: разработка видов обработки заготовок, качества обрабатываемых поверхностей; механизация и автоматизация сборочных работ. Характеристики технологического оборудования и приспособлений.

Способы обработки металлических поверхностей

Абразивные материалы

Цель исследования реферата состоит в изучении абразивных материалов и их характеристик.
Задачами курсовой работы заключаются в изучении таких пунктов как: 1. Абразивные материалы 2. Виды абразивов и их производство 3. Свойства абразивов 4. Структура абразивных инструментов 5. Применение абразивных материалов 6. Промышленная безопасность 7. Охрана окружающей среды

Содержание

Введение…………………………………………………………………. 3
1. Абразивные материалы……………………………………………………4
2. Виды абразивов и их производство………………………………………6
3. Свойства абразивов……………………………………………………….14
4. Структура абразивных инструментов…………………………………. 16
5. Применение абразивных материалов……………………………………18
6. Промышленная безопасность…………………………………………….24
7. Охрана окружающей среды………………………………………………30
Заключение………………………………………………………………..35
Список использованных источников…………………………………. 36

Прикрепленные файлы: 1 файл

Реферат.doc

Абразивные материалы……………………………………………………4
Виды абразивов и их производство………………………………………6
Свойства абразивов……………………………………………………… .14
Структура абразивных инструментов…………………………………. 16
Применение абразивных материалов……………………………………18
Промышленная безопасность……………………………………………. 24
Охрана окружающей среды………………………………………………30

Список использованных источников…………………………………. 36

Абразивные и алмазные инструменты широко применяются в машиностроении и приборостроении для шлифования, притирки, полирования деталей, а также для шлифования, заточки и доводки режущих и других инструментов с целью достижения высокой производительности, точности и низкой шероховатости обработки. Потребность в шлифовальных, заточных и доводочных инструментах очень велика.

Абразивным инструментом называется тело определенной геометрической формы, состоящее (или содержащее рабочий слой) из абразивных зерен, скрепленных между собой связкой. К абразивным инструментам относятся шлифовальные круги, шлифовальные головки, бруски, сегменты, абразивные ленты. Из всех перечисленных абразивных инструментов наибольшее распространение имеют шлифовальные круги.

Объектом исследования работы являются абразивные материалы.

Цель исследования реферата состоит в изучении абразивных материалов и их характеристик.

Задачами курсовой работы заключаются в изучении таких пунктов как:

Абразивные материалы
Виды абразивов и их производство
Свойства абразивов
Структура абразивных инструментов
Применение абразивных материалов
Промышленная безопасность
Охрана окружающей среды

Основными источниками литературы были следующие авторы: Бластинг, Иноземцев, Г.Г, Моисеенко, Л.Е. Павлов, С.И. Диденко и другие авторы.

Работа состоит из введения, семи вопросов, заключения, списка литературы. Работа составляет 37 листов печатного текста. Содержит 1 таблицу.

Абразивные материалы (от фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, полирования, хонингования, суперфиниширования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов.

Абразивные свойства камня используются человечеством с незапамятных времен. Позднее, добывание и обработка абразивных минералов стали предметом горных промыслов. Ни одна из отраслей промышленности не обходится без шлифования. В изготовлении шлифовального инструмента столетиями использовались, используются и сейчас такие известные виды природных абразивов как гранат, кремень, корунд или наждак.

Корунд является самым распространенным абразивным материалом, широко используемым в обработке металлов (происходит от англ. - corundum, заимствованным из тамильского языка - kuruntam, произошедшим в свою очередь из санскрита - curuvinda - рубин). Корунд - очень твердый кристаллический материал с большим содержанием оксида алюминия, белого цвета с розовыми или красными прожилками, означающими включения сапфира или рубина. Шлифовальные (наждачные) круги из корунда получают с помощью обтесывания (материал хорошо скалывается) и обтачивания еще более твердым абразивом, например из кремния. Природный корунд сослужил добрую службу промышленности до и несколько после внедрения искусственных материалов высокого качества, появившихся благодаря развитию электрометаллургии.

Абразивный материал, в современном представлении - это сыпучий материал, полученный путем дробления и рассева природных кристаллических минералов или искусственных (синтетических) материалов, подразделяющийся по способу применения на три основные группы:

свободные абразивы (free abrasives)
абразивы в связке (bonded abrasives)
абразивные покрытия (coated abrasives)

Абразив(ы) и абразивный материал(ы) именуются так же: шлифовальные материалы, шлифовальное зерно, абразивное зерно, шлифзерно и т.п.

Свободные абразивы - абразивы, используемые в свободном виде, например, для пескоструйной обработки поверхностей, ручной обработки путем нанесения на салфетку или на обрабатываемую поверхность, а так же используемые в составе абразивных паст, гелей.

Абразивы в связке - формованные изделия из смесей абразивного, связующего материалов и наполнителей, с последующим отверждением или спеканием. Различают следующие виды связок: керамическая или стекловидная, смолянистая, вулканитовая и др.

Абразивные покрытия - абразивные зерна, нанесенные на поверхность полотняной основы, например, бумажной, тканевой, фибровой и др., и закрепленные на ее поверхности с помощью клеев и смол.

Абразивные материалы делятся по твердости (сверхтвёрдые, твёрдые, мягкие), и химическому составу, и по величине шлифовального зерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах или мешах. Пригодность абразивных материалов зависит от физических и кристаллографических свойств, особенно важное значение имеет их способность при истирании разламываться на остроугольные частицы. У алмаза это свойство максимальное. Выбор абразивного материала зависит от физических свойств обрабатываемого и обрабатывающего материала, а также от стадии обработки (грубая обдирка, шлифовка и полировка), причём твёрдость абразивного материала должна быть выше твёрдости обрабатываемого (за исключением алмаза, который обрабатывается алмазом). Твёрдость минерала сравнивается со шкалой твёрдости Мооса: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 — флюорит, 5 — апатит, 6 — полевой шпат, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз. В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причём новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные.

Наиболее часто применяемые природные абразивы:

Корунд получают из природных корундовых и наждачных руд. Прежде, посредством обточки из корундовых камней формировали точильные и шлифовальные круги. С появлением искусственных материалов, природный корунд используется, в основном, в свободном виде. Шлифзерно добывают методом дробления и обогащения руд от примесей. Корундовые руды содержат Al2O3 не менее 40%, Fe2O3 - не более 3%. В состав руд помимо оксида железа входят различные оксиды и гидроксиды : андалузит, пианит, диаспор, кварц, слюды. Наждаки это мелкозернистые горные породы с содержанием Al2O3 - 10-30%, ассоциируемые с большим количеством магнетита, гематита и шпинели. Плотность природных корундовых абразивов - 3.90-4.12г/см3. Микротвердость - 17.7-23.5ГПа.

В природе гранат встречается в большом разнообразии, может быть бесцветным или наоборот - ярко окрашенным в цвета от красно-малинового до зеленого и черного. В исходных рудах содержание граната составляет 9-20%; обогащенный концентрат содержит до 90% граната. Плотность - 3.53-4.32г/см3. Микротвердость - 13.7-16.7ГПа. Гранат используется в шлифовальной шкурке и в качестве свободных абразивов для обработки стекла, камня, керамики. Именно этот материал используется для полирования кинескопов цветных телевизоров.

Алмаз: алмазоподобная кубическая аллотропическая форма элементарного углерода, добывается в коренных (кимберлитовые трубки) и россыпных месторождениях. Наиболее ценный по своим абразионным свойствам материал. Лучшим считается его чёрная разновидность — карбонадо (карбонат), добываемая в Бразилии и на острове Борнео. Второе место занимает борт — радиально-лучистая разновидность алмаза. На рынке под именем борта продаётся всякий непригодный для огранки алмаз. Из общего количества 20% карбонадо, 20% настоящий борт, остальное — алмазный порошок и осколки. Применяется при обработке твердого камня, а также для шлифовки и полировки самого алмаза.

Гранат: Природный минерал, состоит из: R 2+ ₃ R 3+ ₂ [SiO₄]₃, где R 2+ — Mg, Fe, Mn, Ca; R 3+ — Al, Fe, Cr.

Инфузорная земля: осадочная горная порода, состоящая преимущественно из останков диатомовых водорослей. Химически кизельгур на 96 % состоит из водного кремнезёма (опала). Применяется в виде тонкого порошка для полировки камня и металла.

Кварц: Кристаллическая двуокись кремния, один из наиболее дешевых и доступных абразивных материалов. В сухом виде вызывает силикоз. Использование только совместно с подачей воды. Кварц и кремень с раковистым изломом при раскалывании дают остроугольные частицы. Применяются в порошке для обработки мягких камней (мрамор), в пескоструйных аппаратах для обработки металла, для очистки камней в строительном деле и для изготовления шлифовальных шкурок. Из кремневых конкреций изготавливали шары для шаровых мельниц.

Корунд: Кристаллический оксид алюминия, то же и сапфир, добывается в россыпях и иногда в рудах. Добытая корундовая руда измельчается, обогащается и сортируется по величине зерна. Применяется в порошке и для изготовления из него искусственных кругов, брусков и шкурок.

Красный железняк: широко распространённый минерал железа Fe₂O₃. В особо чистых разновидностях применяется для полирования железа и стекла.

Мел: Карбонат кальция, для тонких видов абразивной обработки (притирка, полирование).

Наждак: Природный минерал, состоит из: корунда и магнетита — черного магнитного оксида железа Fe₃O₄

Пемза: пузыристое вулканическое стекло. Для шлифовки пригодна пемза с тонкими пластинками стекла, образующими перегородки между ячейками. Самая лучшая пемза — с острова Липари, близ Сицилии. Применяется для шлифовки дерева, мягких камней и металлов.

Полевой шпат: группа породообразующих минералов из класса силикатов. Большинство полевых шпатов — представители твёрдых растворов тройной системы изоморфного ряда К[АlSi₃O₈] — Na[АlSi₃O₈] — Са[Аl₂Si₂O₈], конечные члены которой соответственно — альбит (Ab), ортоклаз (Or), анортит (An). В размолотом виде, наклеенный на полотно или бумагу, применяется в тех случаях, когда требуется мягкий шлифовальный материал.

Трепел: рыхлая или слабо сцементированная, тонкопористая опаловая осадочная порода. Применяется в виде тонкого порошка для полировки камня и металла.

Искусственные (синтетические) абразивные материалы производят из природных минералов, руд обогащенных и необогащенных, измельченных смесей (шихты) методом плавления в печах, охлаждения, дробления кусков расплава и рассева образовавшихся зерен по фракциям. Сырьем для производства искусственных абразивов служат руды и минералы, содержащие большое количество твердых кристаллов, таких как оксид алюминия (Al2O3) и кварц (SiO2).

Природным поставщиком оксида алюминия для производства абразивов являются бокситовые глины, содержащие не менее 60% Al2O3 (корунда). Температура плавления бокситов превышает 1400гр.С. Процесс требует энергии больше, чем способен выделить угольный кокс в обычных металлургических печах, поэтому плавка производится в электродуговых печах с использованием энергии электрической дуги. Эффект плавления может быть усилен магнитным полем в специализированных индукционных печах.

Т.к. получение искусственного корунда связано с использованием электрической энергии, материал получил название "электрокорунд".
Поставщиком кремния для синтезированных материалов является природный кварцевый песок. Получение абразивов производится путем плавления кварцевого песка в электропечах и взаимодействия с углеродом за счет добавления в расплав нефтяного кокса, в результате чего синтезируется материал - карбид кремния (SiC), синоним - карборунд.

Искусственные абразивы обладают большей твердостью по сравнению с природными, а применение добавок позволяет получить широкий спектр материалов с необходимыми свойствами для различных видов абразивной обработки.

Электрокорунд нормальный получают в электродуговых печах восстановительной плавкой шихты, состоящей из бокситов, углеродистого материала и чугунной стружки. Минералогическая основа бокситов - корунд Al2O3 (не менее 60%) и гексаалюминат кальция CaO*6Al2O3. В процессе восстановительных реакций примеси Fe2O3, SiO2, TiO2 переходят в ферросплавы, кроме CaO. Плотность - 3.85-3.95г/см3. Микротвердость - 18.9-19.6ГПа. Электрокорунд нормальный - широко распространенный материал, используемый для изготовления инструмента и шлифшкурки с различными типами связки. Используется и в свободном виде, для струйной обработки. Наиболее эффективен при обработке углеродистых сталей, в операциях шлифования, резки и обдирки.

Анодно- абразивная обработка

Электрофизические и электрохимические способы изготовления деталей имеют ряд существенных преимуществ перед традиционными методами. К ним можно отнести:
— высокая точность ЭЭО;
— большая производительность электрохимической размерной обработки;
— хорошее качество поверхности, получаемой ультразвуковым методом.
Однако технологи хотели бы, чтобы существовали методы обработки, содержащие все вышеперечисленные достоинства. [1]

реферат.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И.НОСОВА.

Кафедра – «Технология машиностроения»

Реферат на тему:

«Анодно- абразивная обработка»

по дисциплине: Обработка материалов высококонцентрированными потоками энергии

Понятие анодно- абразивной обработки……………………………………. … .4

Виды анодно- абразивной обработки………………………………………………. 6

Электрофизические и электрохимические способы изготовления деталей имеют ряд существенных преимуществ перед традиционными методами. К ним можно отнести:

— высокая точность ЭЭО;

— большая производительность электрохимической размерной обработки;

— хорошее качество поверхности, получаемой ультразвуковым методом.

Однако технологи хотели бы, чтобы существовали методы обработки, содержащие все вышеперечисленные достоинства. [1]

С этой целью стали оптимизировать процессы путем комбинации известных методов, усиливая их положительные черты. Большинство известных комбинированных методов обработки предложено, исследовано и применено в производстве советскими учеными и инженерами.

При совместном использовании анодного растворения металла с воздействием абразива – (анодно-абразивная обработка) – на обрабатываемую поверхность, твердые частицы (абразивные зерна или наполнитель) повреждают пленку, активируя тем самым процесс электрохимической обработки. Размеры абразивных зерен, определяющие межэлектродный зазор, как правило, не превышают десятых долей мм. При таких малых зазорах плотность тока будет значительно больше, чем в случае размерной ЭХО. Резко возрастает скорость съема металла в зоне действия абразивных зерен инструмента.

Кроме того, часть припуска удаляется механическим шлифованием. В отличие от обычного шлифования при анодно-абразивной обработке (ААО) на поверхности заготовки не образуется более прочный наклепанный слой, а производительность шлифования повышается.

Следовательно, интенсивность съема металла при анодном растворении возрастает вследствие механического удаления пассивирующей пленки и ускорения процесса выноса продуктов обработки из зазора, а электрохимическое растворение части металла, в свою очередь, способствует повышению скорости механического шлифования. Кроме указанных составляющих съема металла при малых зазорах может иметь место электроэрозионный процесс.

Различают несколько разновидностей использования анодно- абразивной обработки:

1) абразивнонесущим токопроводящим инструментом;

2) электронейтральным инструментом и свободным абразивом.

В первом случае инструмент имеет форму кругов, брусков, применяемых при механическом шлифовании или повторяющих форму обрабатываемых участков детали. Однако во всех случаях связка абразивного инструмента должна быть электропроводной.

В основе обработки анодное растворение и механическое (абразивное) действие на изделие.
Действующие факторы:
- электрический ток, обеспечивающий анодное растворение;
- механическая сила абразивных частиц;
- тепловой поток, обеспечивающий тепловую эрозию поверхности изделия.
Схема анодно-абразивной обработки (ААО) представлена на рис. 1. Электрод-инструмент (1) подключен к отрицательному полюсу ИПТ и является катодом.

рис.1. Схема анодно- абразивной обработки

«ЭИ» движется со скоростью «v_эи» вдоль обрабатываемой поверхности и прижимается к ней извне силой «F», но так, чтобы был минимальный зазор (α_мин). За счет внешней силы возникает сила трения «Fтр».
Межэлектродный промежуток (МЭП) заполнен электролитом (2).
Электрод-заготовка (ЭЗ) подключен к положительному полюсу ИПТ (5) и является неподвижным анодом (4).
Расходуемая на обработку электрическая мощность (P=Uн/Iмэп) пропорциональна напряжению ИПТ и току, проходящему через МЭП.
Расходуемая на обработку механическая энергия (А = VэиFтр) пропорциональна скорости движения ЭИ и силе трения.
Таким образом, при ААО материал снимается с выступов на «ЭЗ» более интенсивно, чем во впадинах.
Снятый с поверхности «ЭЗ» материал может находиться в трех конечных состояниях:
- в виде металлических снятых частиц (результат механического воздействия);
- в виде застывщих капель металла (результат электроэрозионной обработки);
- химически связанном с составляющими электролита (результат электрохимической обработки).
Следовательно, интенсивное снятие металла с микровыступов можно обеспечить подбором режима, меняя роль любого из этих воздействий.
В МЭП процесс осуществляется следующим образом.
Вначале идет анодное растворение металла на выступах, где плотность тока МЭП наиболее высокая.
Применение электролитов, образующих оксиды или нерастворимые соединения металла, приводит к образованию пассивной пленки (3).
Образовавшаяся пленка снижает плотность тока на микровыступах, интенсивность обработки снижается.
Для возобновления анодного растворения на пассивном участке необходимо удалить образовавшуюся пленку механическим (абразивным) воздействием.
Кроме того, электролит при прохождении через него тока вследствие газовыделения и выделения теплоты, расширяется.
Для сближения электродов необходимо приложить внешнее усилие (F), уравновешивающее гидростатическое давление.
Закон регулирования определяется соотношением: (1)

Поскольку ААО предусматривает присутствие абразивных частиц, то они могут вводиться двумя способами:
- применением ЭИ в виде токопроводящих абразияных дисков;
- использованием электролита, содержащего абразивные частицы. Первый способ применяется при грубой ААО.
Зерна, выходящие из абразивного круга, образуют минимальный зазор между электродами и снимают микровыступы с ЭЗ, способствуя притоку свежего электролита.
Второй способ применяется для тонкой ААО, улучшающей качество поверхности ЭЗ.
Электролит, содержащий зерна абразива, подается в сравнительно большой зазор между электродами.
В результате движения абразивных частиц с микровыступов удаляется пассивирующая пленка.
Вследствие этого металл в этих местах быстро растворяется, зазор между электродами увеличивается, плотность тока снижается, интенсивность процесса падает.

2. Виды анодно- абразивной обработки

Различают электро-абразивное и электро-алмазное шлифование, полирование, притирку.

Рисунок 1— Схема анодно — абразивного шлифования
1 – абразивное зерно; 2 – инструмент (круг); 3 – заготовка.

При шлифовании инструмент 2 выполнен в форме абразивного или алмазного круга на металлической связке. Абразивные зерна 1 могут быть равномерно распределены по всему объему инструмента 2 или располагаться только на его поверхности.
Алмазные зерна обычно закрепляют в форме кольца на внешней окружности инструмента или вдавливают их в наружную поверхность оправки. Инструмент 2 и заготовку 3 подключают к полюсам источника питания.
В процессе обработки инструмент вращают и подают на врезание со скоростью .
Межэлектродный зазор S ограничен выступанием зерен абразива 1, поэтому нет необходимости применять сложные следящие системы для поддержания постоянных зазоров.
Электролит подают поливом на поверхность, либо прокачивают через внутреннюю полость инструмента. В последнем случае он должен иметь поры для протекания жидкости. Благодаря вращению инструмента электролит протекает через зазор со скоростью до 15. 20 м/с.
Следовательно, в пространстве между инструментом 2 и заготовкой 3 имеются все условия для интенсивного процесса ЭХО: малые зазоры, достаточная скорость протекания электролита, возможность протекания тока.
Выступающие зерна в зависимости от усилия прижима инструмента к заготовке удаляют как срезаемый материал заготовки, так и продукты анодного растворения.
Во втором случае, когда используют диэлектрический абразивный круг 1, то напряжение подают на специальный электрод-инструмент 3. Такую разновидность метода называют ААО электронейтральным инструментом.

Рисунок 2 — Схема анодно-абразивного шлифования электронейтральным инструментом
1 – абразивный круг; 2 – заготовка; 3 – электроинструмент.

Он может применяться для шлифования, полирования, притирки, хонингования, суперфинишных операций.
Здесь уже необходимы специальные устройства для поддержания зазора между электродом-инструментом 3 и заготовкой 2.
С этой целью обычно используют диэлектрические упоры. При шлифовании абразивный инструмент (круг) 1 имеет скорость до 25. 30 м/с.
Круг и электрод-инструмент 3 подают к заготовке 2 со скоростью . Электролит поступает через зазор со скоростью .
Процесс съема металла протекает за счет абразивного съема и анодного растворения.
При операции притирки вместо абразивного инструмента может применяться притир из пластмассы или дерева. Притир служит только для механического удаления пленки оксидов с обрабатываемой поверхности и способствует ускорению процесса анодного растворения заготовки.
При ААО несвязанным абразивом абразивные зерна не связаны с заготовкой или инструментом. Их называют свободными. Зерна могут и не иметь абразивных свойств, тогда их называют наполнителем.

Рисунок .3 — Схема анодно-абразивной обработки свободным

абразивом.
1 – заготовка; 2 – свободный абразив; 3 – инструмент.

Абразивные зерна или наполнитель 2 вместе с электролитом подают в зазор между токопроводящим инструментом 3 и заготовкой 1.

Абразив перемещается инструментом со скоростью , удаляет часть припуска и вместе с электролитом выносит продукты анодного растворения из зазора. Требуемый зазор поддерживается абразивными зернами, находящимися между инструментом 3 и заготовкой 1. Если необходимо только удалить пленку, вызывающую пассивацию обрабатываемой поверхности, применяют наполнитель из фарфоровых, стеклянных или пластмассовых шариков, диаметр которых меньше заданного значения зазора между инструментом и заготовкой.

Рисунок 4 — Схема подачи наполнителя к заготовке
1 – сопло; 3 – дозатор; 2 – наполнитель; 4 – заготовка.

Анодно-абразивный метод используется как для черновых, так и для чистовых операций. При черновой обработке режимы выбирают исходя из условия получения максимальной производительности. Для чистовых операций необходимо обеспечить высокую точность и хорошее качество обработанной поверхности.

Погрешность после электро-абразивного шлифования находится в пределах 0,02. 0,05 мм, а после электро-алмазного — 0,01. 0,02 мм.

4. Качество поверхности

Из-за постоянного обновления абразивных зерен усилия резания при анодно-абразивной обработке (ААО) в 1,5. 2,0 раза ниже, чем при шлифовании. При этом снижается наклеп поверхности, не образуются микротрещины. Металл, снимаемый с заготовки, не налипает на инструмент – исключается сильный нагрев из-за трения контактных поверхностей и не возникают местные прижоги.

Такие дефекты особенно опасны для высоконагруженных деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок (зубчатых колес, элементов шлицевых соединений).

При черновых режимах ААО съем металла происходит в основном за счет эрозии. Черновая обработка выполняется при повышенных напряжениях.
При использовании электронейтрального инструмента скорость съема возрастает из-за анодного растворения и, главное, из-за интенсификации процесса резания абразивным инструментом.
Производительность процесса ААО с применением свободного абразива или наполнителя в несколько раз выше, чем при аналогичных операциях механической обработки.
Скорость съема металла при электроэрозионно-химическом методе может быть оценена зависимостью:

где – суммарная сила тока через межэлектродный промежуток, А.

z₁– коэффициент, учитывающий материалы электродов, режим обработки и условия эвакуации продуктов обработки;

Значение z₁ зависит прежде всего от глубины получаемой полости или отверстия. Так, в начале процесса скорость подачи электрода-инструмента может достигать 1,5 мм/с (z1=20. 30), но уже на глубине 2. 4 мм она снижается в 5. 10 раз. Скорость подачи электрода-инструмента зависит от скорости прокачки электролита.

6. Режим обработки.

При проектировании процесса обработки следует выбрать и рассчитать:
1) Состав электролита в зависимости от обрабатываемого сплава.
При электро-абразивном и электро-алмазном шлифовании применяют растворы, содержащие хлориды натрия и калия, нитрат и нитрит натрия.
Массовая доля нитрита натрия в растворе не превышает десятых долей процента (для защиты от коррозии деталей оборудования и заготовки).
Для снижения вязкости в раствор добавляют несколько процентов фторида натрия.
Для повышения качества поверхности добавляют: олеиновую кислоту, сульфаты, фосфаты.
Шлифование электронейтральным инструментом выполняют с применением водных растворов буры, нитратов натрия и калия. Для твердых сплавов в электролит добавляют жидкое стекло.
Обработку электролитом с твердым наполнителем ведут в растворе хлорида натрия. Применение даже слабого (2. 3 %) раствора кислоты способствует значительному повышению электропроводности электролита.
Электроэрозионно-химическая обработка может осуществляться в 10. 13 %-ных растворах хлорида или нитрата натрия (Na₂SO₄). Для снижения износа инструмента в рабочую зону подают углеродосодержащие газы, в частности бутан.
2) Температуру электролита в баке.
При всех методах комбинированной обработки она остается такой же, как и при электрохимической обработке — более 20 о С.
3) Напряжение на электродах.
При анодно-абразивной обработке для черновых операций — 15. 32 В, для чистовых операций – 3. 15 В. Для твердых сплавов — нижние пределы. Если используют электропроводный наполнитель, то напряжение на электродах может быть до 80 В. При электроэрозионно-химической обработке — 12. 30 В; для прошивания отверстий — 25. 30 В; при разрезании вращающимся электродом-инструментом напряжение должно быть меньше 20 В.
При наложении ультразвуковых колебаний значение напряжения зависит от размеров абразивных зерен. Напряжение рассчитывается по экспериментальной зависимости:

Читайте также: