- •Раздел 2. Технология обработки металла
- •1. Способы получения заготовок литьем
- •1.1. Способы изготовления отливок
- •1.2. Изготовление отливок в разовых формах
- •1.2.1. Модельные комплекты для ручной и машинной формовки
- •1.2.2. Формовочные и стержневые смеси Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям
- •Состав формовочных и стержневых смесей
- •Виды формовочных смесей и их применение
- •1.2.3. Технология ручной формовки
- •1.2.4. Технология машинной формовки. Формовочные машины
- •1.2.5. Заливка форм, выбивка отливок и стержней, обрубка и очистка отливок Заливка форм
- •Выбивка отливок и стержней
- •Обрубка и очистка отливок
- •1.2.6. Виды брака и контроль качества отливок
- •1.3. Специальные методы получения отливок
- •1.3.1. Изготовление отливок литьем в оболочковые формы
- •1.3.2. Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям
- •1.3.4. Изготовление отливок центробежным литьем
- •1.3.5. Изготовление отливок в металлических формах
- •1.3.6. Изготовление отливок электрошлаковым литьем
- •1.4. Технологические требования к конструкции отливки
- •1.5. Литейные свойства сплавов
- •1.5.1. Изготовление отливок из чугунов
- •1.5.2. Особенности изготовления стальных отливок
- •1.5.3. Особенности изготовления отливок из цветных металлов
- •2. Обработка металлов давлением
- •2.1. Физические основы обработки металлов давлением
- •2.1.1. Сущность обработки металлов давлением
- •2.1.2. Факторы, влияющие на пластичность металла
- •2.1.3. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металла
- •2.1.4. Холодная и горячая деформация
- •2.1.5. Нагрев металлов перед обработкой давлением
- •2.1.6. Основные типы нагревательных устройств
- •2.2. Способы обработки металлов давлением
- •2.3. Прокатное производство Сущность процесса прокатки
- •Прокатные валки и станы
- •Производство основных видов проката
- •Производство специальных видов проката
- •2.4. Прессование
- •Методы прессования. Исходной заготовкой для прессования является слиток или круглый прокат. Различают прямое и обратное прессование.
- •2.5. Волочение
- •2.6. Ковка
- •2.7. Горячая объемная штамповка
- •Виды штампов и способы штамповки
- •Отделка поковок
- •Оборудование для горячей объемной штамповки
- •2.8. Холодная штамповка
- •Получение изделий листовой штамповкой
- •7.7. Высокоскоростная штамповка
- •3. Технология сварочного производства
- •3.1. Классификация процессов сварки
- •Классификация методов сварки металлов по физическим признакам
- •3.2. Способы сварки плавлением
- •3.2.1. Электрическая дуговая сварка Классификация способов дуговой сварки
- •Сварочная дуга и ее свойства
- •Источники тока для дуговой сварки
- •Ручная дуговая сварка
- •Дуговая сварка в защитных газах
- •3.2.2. Газовая сварка
- •3.2.3. Электрошлаковая сварка
- •3.2.4. Электронно-лучевая сварка
- •3.2.5. Лазерная сварка
- •3.3. Способы сварки давлением
- •3.3.1. Контактная сварка
- •3.3.2. Диффузионная сварка в вакууме
- •3.3.3. Сварка трением
- •3.3.4. Холодная сварка
- •3.5. Ультразвуковая сварка
- •3.6. Сварка взрывом
- •3.4. Нанесение покрытий
- •3.4.1. Наплавка
- •Способы наплавки
- •3.4.2. Напыление покрытий
- •Дуговая металлизация
- •Детонационное напыление
- •Вакуумное напыление
- •3.5. Пайка металлов
- •3.6. Резка металлов
- •4. Технология обработки заготовок резанием
- •1. Рабочие, установочные и вспомогательные движения в металлорежущих станках
- •2. Основные способы обработки резанием
- •3. Основные части и элементы токарного резца, его геометрические параметры
- •4. Элементы режима резания и сечение срезаемого слоя
- •5. Производительность процесса резания
- •6. Некоторые явления, сопутствующие процессу обработки металлов резанием
- •7. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей
- •8. Износ и стойкость режущих инструментов
- •9. Материалы для изготовления режущих инструментов
- •10. Классификация и условные обозначения металлорежущих станков
- •11. Работы, выполняемые на металлорежущих станках и применяемый инструмент
- •11.1. Обработка на токарных станках Типы токарных станков
- •Типы токарных резцов и их применение при различных видах обработки
- •11.2. Обработка заготовок на сверлильных станках Основные работы, выполняемые на сверлильных станках
- •Инструменты для обработки отверстий
- •Сверлильные станки
- •11.3. Обработка заготовок на фрезерных станках
- •Основные работы, выполняемые на фрезерных станках, и применяемый инструмент
- •Фрезерные станки
- •11.4. Обработка заготовок на шлифовальных станках
- •Схемы круглого и плоского шлифования
- •Абразивный инструмент
- •Шлифовальные станки
- •Механизация и автоматизация технологических процессов механической обработкой
- •12. Отделочные методы обработки
- •13. Электрофизико-химические методы обработки
- •13.1. Электроэрозионные методы обработки
- •Электроискровой метод
- •Электроимпульсный метод обработки
- •13.2. Электрохимическая обработка
- •Электролитическое полирование
- •Электрохимическая размерная обработка
- •13.3. Анодно-механическая обработка
- •13.4. Электроконтактная обработка
- •14. Ультразвуковая обработка
- •15. Лучевые методы обработки
- •15.1. Электронно-лучевая обработка
- •15.2. Обработка световым лучом (лазерная)
- •VII. Производство деталей из пластмасс
- •1. Общие сведения о пластмассах
- •2. Переработка пластмасс в вязкотекучем состоянии
- •3. Переработка пластмасс в высокоэластичном состоянии
- •4. Производство деталей из жидких полимеров
- •5. Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии
- •6. Сварка и склеивание пластмасс
- •VIII. Производство изделий из резины
- •IX. Технологический процесс изготовления деталей из металлических порошков
- •1. Получение порошков
- •2. Подготовка порошков к формованию
- •3. Формовка заготовок
- •4. Cпeканиe и дополнительная обработка заготовок
- •X. Технологические особенности изготовления деталей из композиционных материалов
- •Оглавление
15.2. Обработка световым лучом (лазерная)
Способ основан на том, что мощный световой луч, проходя через специальное оптическое устройство, фокусируется на обрабатываемой поверхности заготовки на площади диаметром до 0,01 мм. Поэтому в зоне его действия возникают температуры порядка нескольких тысяч градусов и высокие давления. Концентрация энергии может быть порядка 105 кВт/см2, поэтому происходит мгновенное расплавление и испарение металла. В качестве источника энергии используются квантовые генераторы света или лазеры, чаще всего кристаллические рубиновые (рис. 96, б).
Основой лазера служит стержень синтетического рубина 4, помещенный внутрь наполненной ксеноном спиральной лампы (лампы подкачки) 5. Лампа питается от батареи конденсаторов 8 и при разрядке их периодически вспыхивает. Стержень заключен внутри стеклянной трубки 3, через которую непрерывно прокачивается охлаждающая среда от входа 1 к выходу 7 и фиксируется пружиной 2. Рубиновый стержень это кристалл Al2O3 с примесью окиси хрома Cr2O3. Плоские параллельные торцы его тщательно отполированы. Один из них покрыт слоем серебра, второй также посеребрен, но полупрозрачен. При интенсивной вспышке лампы 5 рубин освещается, и атомы хрома, поглощая световой квант, переходят из нормального в возбужденное состояние вследствие так называемой оптической подкачки. В момент, когда больше половины атомов хрома переходит в возбужденное состояние, равновесие становится неустойчивым, в кристалле освобождается накопленная энергия, атомы возвращаются в нормальное состояние и кристалл излучает фотоны. Мощный поток их прорывается сквозь полупрозрачный передний торец, образуя мощные из- лучения в виде пучка ослепительно ярко-красного света 6. С помощью специальной оптической линзы (на рис. 96, б не показана) этот пучок излучения фокусируется на площади диаметром до 0,01 мм.
С помощью лазеров можно вести обработку отверстий малого размера, пазов в заготовках из различных материалов, независимо от их физико-механических свойств (твердые сплавы, алмазы). Светолучевая обработка обладает рядом достоинств по сравнению с электронно-лучевой и поэтому более перспективна.
VII. Производство деталей из пластмасс
1. Общие сведения о пластмассах
Пластмассами называются материалы, получаемые на основе природных или синтетических полимеров (смол), которые на определенной стадии производства или переработки обладают высокой пластичностью.
Свойства пластмасс определяются физико-механическими характеристиками их основы – смолы и добавок.
В зависимости от поведения при нагреве смóлы (и соответственно пластмассы) подразделяют на термопластичные и термореактивные.
Термопластичные пластмассы (термопласты) при каждом нагреве размягчаются, переходят в вязкотекучее состояние, а при охлаждении отвердевают. К термопластам относятся: органическое стекло, полистирол, полиэтилен, полипропилен, винипласт, капрон и др.
Термореактивные пластмассы (реактопласты) при нагреве вначале размягчаются, а затем при определенной температуре переходят в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние, поэтому они не могут повторно перерабатываться. К реактопластам относятся пластики на основе фенолоформальдегидной, полиэфирной и других смол.
Для придания пластмассе различных свойств в ее состав вводят разные компоненты: наполнители, пластификаторы, а также различные добавки.
Нaполнитeлями служат органические или неорганические вещества в виде порошков (древесной или кварцевой муки, графита), волокон (бумажных, хлопчатобумажных, асбестовых, стеклянных) или листов (ткани, слюды, древесного шпона). Наполнители повышают прочность, износостойкость, теплостойкость или другие свойства пластмасс и могут составлять 40...80 % их объема.
Пластификаторами называют малолетучие вещества (глицерин, касторовое или парафиновое масло и др.), вводимые в состав пластмасс с целью повышения их пластичности и эластичности.
К добавкам относятся:
стабилизаторы вещества, замедляющие разрушение пластмассы при воздействии тепла, света и других факторов (сажа, сернистые соединения, фенолы);
смазки, облегчающие процесс прессования пластмасс (воск, стеарин, олеиновая кислота);
красители охра, крон, родамин.
При изготовлении поро- и пенопластов добавляют газообразователи – вещества, которые при нагреве разлагаются, выделяют большое количество газов, вспенивающих смолу. Газообразователи уменьшают плотность пластмасс, придают тепло- и электроизоляционные свойства.
Свойства пластмасс. Широкое применение пластмасс в машино- строении стало возможным благодаря их специфическим свойствам. К ним относятся:
малая плотность (для большинства пластмасс 0,9...1,8 г/см3), позволяющая значительно уменьшать массу деталей и оборудования;
высокая коррозионная стойкость;
высокие электроизоляционные характеристики;
хорошие антифрикционные свойства ряда пластмасс позволяют с успехом применять их для изготовления подшипников скольжения;
применение некоторых пластмасс с высоким коэффициентом трения для изготовления деталей тормозных устройств;
высокая прозрачность и другие оптические свойства некоторых пластмасс;
большой диапазон твердости и эластичности;
возможность переработки в изделия самыми производительными способами литьем, выдавливанием и т.п. с коэффициентом использования материала 0,90...0,95.
Вместе с тем при выборе пластмасс для изготовления различных деталей необходимо учитывать, что им присущи:
малая прочность, жесткость и твердость;
большая ползучесть, особенно у термопластов;
низкая теплостойкость: для большинства пластмасс рабочая температура составляет от 60 до +200 ºС, немногие могут работать при 300…400 ºC;
низкая теплопроводность (в 500...600 раз меньше, чем у металлов), затрудняющая отвод тепла в узлах трения, например в подшипниках скольжения;
старение потеря свойств под действием тепла, света, воды и других факторов.
С остояние полимеров. Полимеры – основа пластмacc – могут находиться в двух агрегатных состояниях: твердом – аморфном или кристаллическом и жидком – вязкотекучем. При нагреве до определенных температур они разлагаются, минуя парообразное состояние.
Из термомеханической кривой (рис. 97) видно, что аморфные полимеры при температуре Тс переходят из стеклообразного состояния в высокоэластичное и затем при температуре Тт – в вязкотекучее.
Кристаллические полимеры практически не имеют зоны высоко-эластичного состояния и при нагреве сразу переходят вязкотекучее состояние.
Исходя из такой зависимости деформации и физического состояния полимеров от температуры, пластмассы перерабатывают в изделия различными способами в вязкотекучем, высокоэластичном, жидком и твердом состояниях, а также производят сварку и склеивание.