МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
РЕФЕРАТ
На тему: “Пути повышения качества обработки отверстий”
Выполнил: Проверил:
ст.гр.ЛОЭТм-13-1 Афанасьева О.В
Гордус В. Ф.
Харьков 2014
СОДЕРЖАНИЕ
1. Лазерная обработка отверстий 3
2. Обработка отверстий ультразвуком 5
3 Многоимпульсная обработка материалов 9
1 Лазерная обработка отверстий
При разработке процесса лазерной обработки отверстий необходимо: определить значения параметров лазерного излучения - энергии, длительности, расходимости пучка, числа импульсов; выбрать условия обработки: фокусное расстояние рабочего объектива, увеличение окуляра наблюдательной системы; выбрать лазерную технологическую установку; установить методы настройки технологического режима лазерной установки; предусмотреть (в случае необходимости) меры дополнительного повышения качества лазерного сверления и средства автоматизации процесса; определить экономическую эффективность процесса по соответствующим методикам
Пичковая структура лазерных импульсов свободной генерации является причиной возникновения в полости обработки значительного количества расплава. Неуправляемое течение жидкости по стенкам и дну отверстия искажает продольную форму отверстия и снижает воспроизводимость размерных результатов обработки. Количественная оценка доли погрешности, вносимой нестабильности пичковой структуры лазерного импульса, затруднена. Заметного снижения погрешности можно достичь при использовании импульсов с упорядоченной структурой.
Выполнение отверстий диаметром до 1 ... 3 мм традиционным сверлением связано с определенными трудностями вследствие частой замены инструмента, дефицитностью сверл малого диаметра, сложностью их заточки. Особенно усложняется эта задача при выполнении отверстий в труднообрабатываемых материалах.
Для изготовления отверстий малых диаметров значительный интерес представляют электроэррозионная, электрохимическая, ультразвуковая и электронно-лучевая обработка, но эти методы не обеспечивают высокой производительности процесса.
Лазерная обработка отверстий является более производительным процессом, хотя по удельному расходу энергии она превышает механические и электрофизические методы.
При воздействии лазерного излучения в виде отдельного импульса образование отверстия происходит за счет плавления и испарения материала.
Большое значение в формировании отверстий при обработке плавящихся материалов единичным импульсом имеет перераспределение жидкой фазы до момента затвердевания.
В результате этого форма отверстия может значительно отличаться от той, которая в момент окончания импульса определялась геометрией луча, кинетикой испарения и гидродинамикой выброса части материала в жидкой фазе.
Образование большого объема жидкой фазы и ее неполное удаление из отверстия являются, как правило, неблагоприятными и трудноуправляемыми факторами, существенно снижающими эффективность и точность сверления единичным импульсом лазерного излучения.
С этой точки зрения высокое качество отверстий обеспечивается при сверлении испаряющихся (сублимирующихся, возгоняющихся) неметаллов, при разрушении которых под действием лазерного излучения жидкая фаза практически отсутствует.
2 Обработка отверстий ультразвуком
Сверление отверстий в заготовках из закаленной сталивесьма затруднительно, а в таких сплавах, как жаропрочные, твердые и им подобные, вообще практически невозможно. В настоящее время для получения отверстий в промышленности широко применяется ультразвук, который дает возможность изготовлять отверстия любой формы и глубины в заготовках из любых материалов (твердых и хрупких). С помощью ультразвука можно получить отверстия сложной формы. Ультразвуковой метод обработки материалов основан на принципе использования упругих колебаний среды со сверхзвуковой частотой. Ультразвуком называют упругие колебания с частотой свыше 20 тысяч в секунду.
Инструменту, производящему обработку отверстия, придается форма заданного сечения отверстия и сообщается колебательное движение вибрация) с ультразвуковой частотой. Инструмент подводится к детали так, чтобы между ними был зазор. В пространство между торцом инструмента и поверхностью обрабатываемой детали подаются взвешенные в жидкости зерноабразивного материала. Абразивные зерна, получив удар и большие скорости, выбивают с поверхности детали мельчайшую стружку. По мере выбивания материала инструмент постепенно автоматически перемещается вниз и внедряется в деталь, образуя отверстие.
Процесс работы ультразвуковой установки заключается в следующем. В зону между обрабатываемой заготовкой и вибрирующим пуансоном (инструментом), который очень близко подходит, но не касается обрабатываемой заготовки, поступает абразивный порошок, находящийся в жидкости во взвешенном состоянии. От воздействия вибратора (преобразователя) абразивные зерна с большой силой ударяются о заготовку и с большой скоростью выбирают из нее частицы материала. Одновременно пуансон постепенно опускается в выдолбленное таким способом пространство и процесс продолжается до образования требуемого отверстия.
Ультразвуковая обработка применяется после чистовой токарной обработки. Ультразвуковой инструмент, зажатый в резцедержку универсального токарного станка, под действием статической силы, создаваемой прижимом, и динамической силы, создаваемой ультразвуковой колебательной системой, пластически деформирует и упрочняет поверхностный слой детали, увеличивает микротвердость, снимает остаточные макро- и микронапряжения, сглаживает неровности поверхности и создает, в итоге, улучшенный поверхностный слой с регулярным характером микрорельефа.
Результаты применения данного способа улучшения поверхностного слоя деталей совмещают в себе лучшие показатели отдельных, классических, способов обработки: микротвердость поверхности, в зависимости от исходной и вида обрабатываемого металла, возрастает на 30 - 300%; шероховатость снижается с 5 до 9 - 14 класса, данное качество поверхности можно получать не только на термически обработанных и сырых сталях, но и на чугунах, на цветных и нержавеющих металлах и сплавах; толщина наклепа может быть до 0,1 мм , в отдельных случаях возможно реализовать режим холодной проковки с толщиной наклепа до 15 - 20 мм; оптимально сочетая статическую и динамическую составляющую силы ультразвуковой обработки, можно превысить предел текучести обрабатываемого металла, и, тем самым, проводить коррекцию геометрии обрабатываемой детали; предел контактной выносливости повышается на 10 - 20%; отсутствие шаржированных в поверхность зерен абразива увеличивает до 2 раз срок службы сопряженных деталей ( пар скольжения, уплотнительных сальников, сальниковой набивки), появляется возможность с помощью ультразвуковой обработки изготавливать детали для пищевой промышленности ( дозаторы), для любых машин и механизмов, для которых наличие абразива в технологической зоне недопустимо; регулярный микрорельеф повышает свойство удержания обработанной поверхностью масел и смазок; регулярный микрорельеф дополнительно снижает износ при возвратно-поступательном характере движения относительно друг друга сопрягаемых деталей; повышается коррозионная устойчивость обработанной поверхности.
В результате комплекса перечисленных свойств, детали машин и механизмов, подвергнутые ультразвуковой импульсной упрочняюще-чистовой обработке, имеют большую износостойкость, циклическую прочность, контактнуюусталостность, чем после шлифования, обкатывания шаром и многих других окончательных, финишных, способов обработки поверхности деталей.
Ультразвуковую упрочняюще-чистовую обработку следует рассматривать как не размерную, финишную. Величина необходимых припусков определяется экспериментально, в зависимости от конкретных технологических параметров обработки. В общем случае можно сказать, что размеры деталей практически не изменяются.
Индентор через некоторое время работы необходимо заправить, заправка инструмента производится самим пользователем и не представляет большого труда.
Производительность ультразвуковой импульсной упрочняюще-чистовой обработки определяется теми же факторами, что и обработка резаньем в штатном режиме.
Большое значение может иметь и то, что появляется возможность исключить из технологической цепочки при обработке деталей некоторые операции и станки.
Ультразвуковая установка ИЛ - 4 является универсальным комплектом ультразвукового оборудования, пригодным для широкого применения в приборостроении и в машиностроении, и может быть заказана, изготовлена и поставлена заказчику без дополнительного согласования технических параметров ультразвукового оборудования.
Ультразвуковая установка для обработки внутренней поверхности тел вращения, отверстий, на токарном станке не столь универсальна. При создании ультразвукового оборудования для этого применения возникает ряд технологических ограничений. Необходимость ввести в отверстие сложный ультразвуковой волновод налагает ограничения на минимальный диаметр и на максимальную глубину прохода обрабатываемого отверстия.
Изготовление и поставка ультразвуковых установок для обработки внутренних поверхностей тел вращения на токарном станке требует предварительного согласования технических параметров, поэтому, в большинстве случаев, установка будет уникальна и пригодна для решения конкретной задачи.