Прогрессивные технологические процессы (стр. 33 из 37)

Лазерные технологии произвели революционные изменения в технологических процессах записи и воспроизведения информации, передачи ее по оптико-волоконным системам на большие расстояния, при создании принтеров.

Второй вид лазерной технологии основан на применении лазеров с большой мощностью (свыше 1 кВт). К этой группе относятся мощные газовые лазеры. Их используют в таких энергоемких технологических процессах, как резка и сварка толстых стальных листов, поверхностная закалка, наплавление и легирование крупногабаритных деталей, очистка от поверхностных загрязнений, резка мрамора, гранита, раскрой тканей, кожи и других материалов. При лазерной сварке металлов достигается высокое качество шва и не требуется применения вакуумных камер, как при электронно-лучевой сварке, а это очень важно в конвейерном производстве.

Мощная лазерная технология нашла применение в машиностроении, автомобильной промышленности, производстве строительных материалов. Она позволяет не только повысить качество обработки материалов, но и улучшить тех ник оэкономические показатели производственных процессов. Так, скорость лазерной сварки стальных листов толщиной 14 мм достигает 100 м/ч при расходе электроэнергии 10 кВт-ч. Кроме того, прочность сварных швов при лазерной сварке в несколько раз выше обычной, это очень важно для многих отраслей, например атомной энергетики, химии и др. Лазерная сварка дает возможность избежать деформации свариваемых деталей. Производительность агрегатов лазерной сварки в 5-8 раз выше, чем у современных сварочных автоматов. Используя мощные газовые лазеры непрерывного действия, можно вырезать контур детали в стальном лисге толщиной до 100 мм. Лазерные технологии также обеспечивают поверхностное упрочнение деталей, что позволяет увеличить срок службы изделий в 8–10 раз. Применение лазерной технологии дает большой эффект при изготовлении деталей с особо высокими требованиями к качеству и точности и при получении изделий с особыми характеристиками.

7.4 Технологические процессы изготовления деталей и заготовок порошковой металлургией

Благодаря порошковой металлургии получены материалы, которые известными традиционными способами изготовить было невозможно; это твердые сплавы, пористые металлические подшипники и фильтры, фрикционные и антифрикционные материалы, композиционные материалы и электротехнические магпитомягкие изделия, техническая керамика и тепловые трубы с капиллярной структурой и многое другое. Кроме того, стало возможным максимально эффективно использовать материалы, получать композиционные изделия с уникальными свойствами. Технологические процессы порошковой металлургии, композиционные и сверхтвердые материалы, защитные, фрикционные и антифрикционные покрытия, пористые изделия находят широкое применение в машино- и приборостроении, пищевой, фармацевтической, химической, радиоэлектронной, строительной и легкой промышленности, медицине, авиации, космической технике, в технике защиты окружающей среды. Началом развития порошковой металлургии в Беларуси явилось создание в Белорусском политехническом институте специальной лаборатории, которая с течением времени выросла в Белорусский государственный научно-производственный концерн порошковой металлургии.

Сущность технологического процесса изготовления деталей и заготовок порошковой металлургией заключается в том, что металлы, сплавы или химические соединения металлов превращают в порошки или гранулы различной фракции. Затем их смешивают в определенной пропорции, прессуют в так называемых пресс-формах, извлекают спрессованную заготовку и в специальных печах в условиях инертной среды или вакуума спекают в течение определенного времени, охлаждают по заданному режиму и получают достаточно прочное соединение порошков или гранул в виде соответсгяующей формы полуфабриката или уже готового изделия. Часто для придания спрессованным и спеченным порошковым заготовкам определенных свойств проводят дополнительную термообработку или пластическую деформацию, а для получения требуемых размеров и их точности, а также шероховатости поверхностей - обработку резанием.

В машиностроительной и инструментальной промышленности порошковой металлургией изготавливают твердосплавные инструменты (резцы, фрезы, пилы, сверла, волоки, фильеры, валки); направляющие и подшипники; постоянные магниты, сунсрмагниты; детали электро- и радиоприборов; зубчатые колеса; фильтры и катализаторы, тормозные колодки и направляющие втулки и т. д,

Важными преимуществами порошковой технологии является возможность изготавливать металлоизделия практически без отходов при значительной сложности геометрической формы обрабатываемой заготовки, возможность создания композиционных изделий, состоящих из монолитного и порошкового слоя, обладающего уникальными свойствами, например высокой твердостью, износостойкостью, жаростойкостью и т. д. Металлическая стружка, облой, заусенцы, литники и другие виды метал л о отходов могут быть легко превращены в специальных мельницах в порошки, которые полностью, без потерь превращают в готовые детали или близкие по форме и размерам к ним заготовки. Металлоотходы можно переплавлять и превращать в специальных установках в гранулы, которые затем в пресс-формах формируют в полуфабрикаты, обладающие различной пористостью в зависимости от технологического процесса. Широкое применение пористые порошковые материалы получили для фильтров, подшипников скольжения, магнитов, поршневых колец, уплотнений, электроконтактов; металлопластмассовых и металлостеклянных изделий, металло пен ом ате риалов, огнепреграждающих пористых элементов, пористых титановых дисковых аэраторов, пористых глушителей шума, тепловых трубок и теплоотводов, защитных экранов электромагнитных излучений и т. д.

Экономическая целесообразность применения порошковой металлургии для изготовления многих металлоизделий может быть обоснованной в следующих случаях:

когда металлоизделиям необходимо придать особые свойства, которые невозможно получить другими способами; когда расход дорогостоящего материала недопустим;

когда трудоемкость порошкового металлоизделия ниже альтернативного; когда геометрическая форма детали требует применения сложных и дорогостоящих инструментов;

когда экономическая эффективность изготовленного методом порошковой металлургии изделия очевидна.

7.5 Технологические процессы обработки материалов давлением

Обработка материалов давлением нашла широкое применение в различных отраслях промышленности, и прежде всего в металлургии и машиностроении, для получения металлических материалов и заготовок. Обработка материалов давлением позволяет во многих случаях добиться уникальных результатов, которые немыслимы при других способах обработки материалов. При формоизменении заготовок из металлов и сплавов удается еще изменить в лучшую сторону и их свойства (повысить прочность и пластичность, вязкость и упругость), сформировать на поверхности определенный микрорельеф, определяющий шерховатость и свойства поверхностного слоя. Подавляющее большинство способов обработки материалов давлением весьма рационально используют исходную заготовку при формировании проката; проволоки, поковки, штамповки – отходы составляют несколько процентов, в некоторых случаях процесс может быть вообще безотходным. По производительности технологические процессы обработки материалов давлением не знают себе равных (скорость прокатки может достигать 100 We, практически скорость сварки давлением неограниченна, что успешно используется при производстве сварных труб, сварке большегабаритных многослойных листов). Диапозон применяемых на практике давлений чрезвычайно широк: от вакуума до сжатия в специальных камерах при давлении 10¹⁰ Н/м². Если для изготовления деталей и заготовок из полимерных и пластмассовых материалов применяют низкие давления, то для обработки металлических сплавов иногда требуются такие давления, которые обычные инструментальные материалы не выдерживают, и тогда необходимо переходить к твердым сплавам. Известно, что для получения искусственных алмазов из углерода требуется огромное давление, и для реализации такого технологического процесса необходимо иметь уникальное оборудование и специальный инструмент. Часто для обработки металлических сплавов в холодном и горячем состоянии применяют высокомощное оборудование (прессы, молоты, штамповочные машины, прокатные и волочильные станы, гибочные машины и т. п.), которое относится к дорогостоящим технологическим устройствам, но благодаря высокой эффективности они окупаемы в короткие сроки. Важным условием эксплуатации такого оборудования является высокий коэффициент его загрузки.

7.6 Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов

В современном машиностроении получают все большее распространение материалы, которые отличаются высокой твердостью и вязкостью, трудно поддаются традиционным способам обработки. Все возрастающее количество применяемых штампов и пресс-форм отличается высокой сложностью внутренних полостей. Это послужило основанием создания и внедрения в производство высокоэффективных электрофизических (ЭФ) и электрохимических (ЭХ) методов обработки, сущность которых заключается в том, что обработка облегчается благодаря ослаблению связей между элементарными объемами заготовки за счет их нагрева, расплавления и удаления из зоны обработки или переводу сплава в легкоудаляемое соединение.