Анодно-механическая обработка материалов

Анодно-механическая обработка применяется для разрезания заготовок, затачивания и доводки твердосплавных инструментов. Установка (рис.2) работает на постоянном токе низкого напряжения. Обрабатываемую заготовку 1 подключают к аноду, а инструмент (режущий диск) 2 – к катоду. При обработке диск вращается, а заготовка подается на него. При этом в рабочую зону подается жидкость, образующая на заготовке пленку, плохо проводящую ток (водные растворы силикатов натрия, раствор жидкого стекла или глины).

В зависимости от плотности тока обработка происходит вследствие оплавления частиц в месте реза или вследствие их электрохимического растворения. При высоких плотностях тока частицы заготовки разогреваются, оплавляются и, перемещаясь к катоду, попадают в пленку, откуда центростремительной силой вращающегося диска выбрасываются. При небольших плотностях тока разогревание незначительно, и диск, вращаясь, удаляет продукты электрохимического растворения заготовки и вносит в рез свежую рабочую жидкость. Таким образом, диск постепенно внедряется в заготовку.

Из сказанного ясно, что диск может иметь значительно меньшую твердость, чем обрабатываемая заготовка. Диски делают из меди, стали, чугуна.

Рабочее напряжение при анодно-механической обработке составляет 10…30В; плотность тока колеблется в широких пределах от 1…2А/см² при доводке режущего инструмента до 300…400А/см² при резке заготовок; окружная скорость диска 8…20м/с; удельное давление диска на обрабатываемую поверхность 50…150кПа. При небольших плотностях тока можно получить поверхность с малой шероховатостью (R_а = 0,2…0,3мкм).

БИЛЕТ №10

1. Расскажите назначение и технологию выполнения раскисления стали. Перечислите виды сталей по степени раскисления и охарактеризуйте их.

При выплавке стали в открытых сталеплавильных агрегатах к концу плавки металл в значительной мере насыщается кислородом. Раскисление стали, выпущенной в ковш, необходимо, так как массовое содержание оксида железа в ней повышено, что вызывает в стали красноломкость и ухудшает механические свойства. Раскисление производят ферромарганцем, ферросилицием или алюминием:

FeO + Mn → Fe + MnO + Q; (11)

2FeО + Si → 2Fe + 2SiO₂ + Q; (12)

3FeО + 2Al → 3Fe + Al₂O₃ + Q. (13)

По характеру раскисления различают спокойную, кипящую и полуспокойную сталь.

Спокойная сталь полностью раскислена в печи или в ковше и в изложнице затвердевает спокойно, без бурления. В слитке спокойной стали можно отметить следующие зоны:

ü корковый слой мелких кристаллов, образовавшихся непосредственно у стенок изложницы вследствие быстрого охлаждения металла этого слоя;

ü зона вытянутых столбчатых кристаллов, располагающихся перпендикулярно к стенке изложницы;

ü зона равновесных кристаллов (внутри слитка), образовавшихся в результате примерно одинакового отвода тепла из этой части слитка во все стороны.

Получается плотный слиток с усадочной раковиной в верхней части (за счет уменьшения в объеме при остывании). Часть слитка, где расположена усадочная раковина, называют прибыльной частью (прибылью). При дальнейшей обработке (прокаткой, ковкой) прибыльную часть отрезают.

Чтобы уменьшить усадочную раковину, применяют изложницы с прибыльной надставкой для питания затвердевающего слитка. Для этой же цели применяют обогрев прибыльных частей слитков электрическими дугами, индукционными токами, термитными смесями, газовыми горелками и другими способами.

Кипящая сталь в печи или в ковше раскисляется не полностью только марганцем (но не кремнием и алюминием, как при полном раскислении). При разливке по изложницам в слитке такой стали начинает протекать реакция:

FeO + C → CO + Fe. (14)

Пузырьки СО вырываются на поверхность, создают видимость кипения.

Чтобы закрыть выход газам, в изложницу в определенный момент вставляют чугунную крышку. В результате быстрого охлаждения под крышкой образуется корка и выделяющийся оксид углерода остается внутри слитка в виде рассеянных газовых раковин, компенсирующих усадку, поэтому в слитке нет сосредоточенной усадочной раковины.

Газовые раковины («пузырьки») завариваются при прокатке и почти весь слиток идет в дело.

Кипящая сталь хорошо штампуется, поэтому ее применяют для деталей глубокой вытяжки, а также сварных труб и других изделий. Она дешевле спокойной, но вследствие ликвации внутренние слои слитка содержат больше углерода и примесей, чем наружные, и такая неоднородность ограничивает применение кипящей стали.

Полуспокойная сталь по реакциям в изложнице и однородности является промежуточной между спокойной и кипящей сталями. Ее раскисление проводят повышенным против кипящей стали количеством марганца или марганцем и кремнием (иногда также и алюминием). Преимуществом полуспокойной стали по сравнению со спокойной сталью является больший выход годного, а по сравнению с кипящей – большая однородность благодаря меньшей ликвации.

2. Расскажите процесс получения деталей способом порошковой металлургии. Укажите достоинства этого способа.

3. Перечислите основные узлы универсального токарно-винторезного станка модели 16К20 (или другой современной модели) и охарактеризуйте их.