Диффузионная сварка в вакууме

Рис. 66. Схема диффузионной сварки в вакууме: 1 - сжимающее устройство; 2 - охлаждаемая камера; 3 - свариваемые заготовки; 4 - индуктор ТВЧ; 5 - вывод к вакуумному насосу; 6 - вывод к высокочастотному генератору

Диффузионная сварка (рис. 66) основана на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов, находящихся в вакууме при 133 × 10^-³…133 × 10^-⁵ Па или в атмосфере инертных защитных газов, нагретых до 400…1300 °С и сжатых до 10…20 МПа.

Нагреваются изделия индукционными токами высокой частоты, электронным лучом, контактным и другими способами.

Диффузионной сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, а также неметаллические материалы (керамика, стекло, ситаллы, ферриты и т.п.) между собой и с металлами. Основное преимущество этого способа – получение равнопрочного соединения без заметных изменений физико-механических свойств свариваемых соединений в зоне сварки.

Сварка трением

Сварка трением основана на преобразовании механической энергии
в тепловую в процессе взаимного трения свариваемых поверхностей.

Свариваемые детали нагреваются до пластического состояния, после чего их сжимают осевыми усилиями. Так в большинстве случаев сваривают встык детали круглого сечения, например трубы, стержни, некоторые режущие инструменты (сверла, метчики, развертки, концевые фрезы и пр.), изготовляемые из однородных и разнородных металлов, а также из различных пластмасс.

Трение поверхностей осуществляют вращением или возвратно-поступательным перемещением свариваемых деталей. Давление осадки не превышает 25 МПа при сварке легких и пластичных металлов и 250 МПа при сварке наиболее твердых металлов.

По производительности сварка трением не уступает контактной сварке оплавлением, а экономически она даже выгоднее ее, так как в этом случае потребляемая мощность в 5…10 раз меньше, чем при контактной сварке. Способ сварки трением прост, легко поддается автоматизации и программному управлению.

Холодная сварка

Холодная сварка давлением осуществляется без нагрева, лишь за счет больших усилий сжатия. Этим методом сваривают такие высокопластичные металлы, как свинец, алюминий, медь, кадмий, серебро, никель и др.

Перед сваркой тщательно очищают соединяемые поверхности от оксидов и загрязнений.

При холодной сварке необходима интенсивная пластическая деформация, заставляющая металл течь вдоль поверхности раздела и удаляющая оксиды и адсорбированные газы из поверхностного слоя. Очищенные ювенильные поверхности под действием высокого давления соединяются в одно целое за счет межатомных сил.

В настоящее время холодную сварку давлением применяют преимущественно для соединения встык или внахлестку некоторых алюминиевых и медных проводов, шин и ряда других деталей. Давление при сварке этих металлов составляет 150…1000 МПа. Для стыковой холодной сварки выпускают специализированные установки.

Ультразвуковая сварка

Ультразвуковой сваркой соединяют тонкие пленки с проводниками, присоединяют листы фольги к заготовкам неограниченной толщины, соединяют пластмассы с металлами. При ультразвуковой сварке неразъемное соединение образуется путем совместного воздействия на заготовки упругих колебаний ультразвуковой частоты и небольшого сдавливающего усилия от сварочного штифта.

Ультразвуковой сваркой пользуются в микроэлектронике и приборостроении при монтаже транзисторов, интегральных схем, герметизации приборов и т.д.

Ультразвуковую сварку применяют в приборостроении, радиоэлектронике, авиационной промышленности. Способ позволяет получать соединения разнородных материалов, например алюминия с медью, меди со сталью и т.п. Хорошо свариваются этим методом медь, алюминий и его сплавы, титан, цирконий, тантал, никель и много других высокопластичных металлов и их сплавов; хуже свариваются малоуглеродистые, жаропрочные и инструментальные стали, а также магниевые сплавы.

Ультразвуком успешно сваривают не только металлы, но и различные неметаллические материалы, например хлорвинил, полиэтилен, капрон, нейлон, органическое стекло и т.п.

Сварка взрывом

Рис. 67. Схема сварки взрывом: 1 - неподвижная деталь; 2 - метаемая деталь; 3 - опорный фундамент; 4 - слой взрывчатого вещества; 5 - детонатор

2 1

При сварке взрывом (рис. 67) лист 2, привариваемый по всей плоскости к листу 1, устанавливают на расстоянии 2…3 мм и под углом a к нему. На поверхность листа 2 укладывают взрывчатое вещество 4 (порох, гексоген и др.), которое воспламеняется от запальника 5. Сваривают на жесткой основе.
При воспламенении взрывчатки мощная взрывная волна распространяется по всей поверхности листа 2, создавая огромное давление (порядка 10⁵ ат) на лист. Детонация взрывчатого вещества с выделением газов и теплоты происходит с большой скоростью (несколько тысяч метров в секунду).

При соударении пластин, движущихся
с большой скоростью, между ними образуется кумулятивная струя, которая разрушает и уносит оксидные поверхностные пленки и другие загрязнения. Поверхности сближаются до расстояния действия межатомных сил взаимодействия, и происходит схватывание по всей площади деталей. Образуется неразъемное соединение.

Прочность соединений, выполненных сваркой взрывом, выше прочности соединяемых материалов.

Сварка взрывом дает возможность соединять как однородные (серебро, алюминий, титан, медь, сталь и др.), так и разнородные (титан и сталь, титан и медь, алюминий и титан и т.д.) металлы.

Нанесение покрытий

Покрытия на поверхностях деталей предназначены для защиты от коррозии и окисления, износа, для снижения сопротивления трению, а также для использования в качестве слоя припоя или для восстановления первоначальных размеров изделия.

Наплавка

Наплавка - один из процессов нанесения на поверхность детали слоя металла требуемого состава. Наплавку применяют при ремонте изношенных деталей для восстановления их исходных размеров и для изготовления новых изделий. Масса наплавленного металла обычно не превышает нескольких процентов от общей массы изделия.

Материалами для наплавочных работ служат: стали (углеродистые, легированные); сплавы на основе железа (высокохромистые чугуны, сплавы с бором и хромом, сплавы с кобальтом, молибденом или вольфрамовые); сплавы на основе никеля и кобальта; сплавы на основе меди; карбидные сплавы (с карбидом вольфрама или хрома); порошковые материалы для наплавки и напыления.

Способы наплавки

Ручная наплавка. Ручная наплавка подразделяется: на газовую, электродуговую покрытыми металлическими или угольными электродами; электродуговую в среде защитных газов; плазменной дугой и др.

Оборудование для ручной наплавки используется то же, что и для выполнения сварочных работ.

Газовая наплавка. Газовая наплавка осуществляется в условиях частичного оплавления основного металла при использовании высокотемпературного пламени, получаемого при сжигании смеси горючего газа с кислородом. Наиболее приемлемо для газовой наплавки ацетилено-кислородное пламя, обеспечивающее нагрев до высоких температур.

При наплавке таким способом используют горелку с соплом большого диаметра, нагревая основной металл науглероживающим пламенем при поддержании расстояния между ядром пламени и основным металлом» 3 мм в условиях запотевания поверхности основного металла.

Подачу наплавочного металла и его плавление следует начинать после запотевания поверхности основного металла.

Дуговая наплавка покрытыми электродами. Способ основан на использовании электродов в виде стержней с покрытием, осуществляют обычно вручную.

Электродное покрытие служит для защиты ванны жидкого металла
от кислорода и азота воздуха, стабилизации дуги, повышения технологичности процесса наплавки и введения легирующих элементов.

В состав электродного покрытия вводят также шлакообразующие
и газообразующие компоненты, раскислители, стабилизирующие добавки. Состав покрытия электрода зависит от химического состава основного материала и назначения наплавленного покрытия.

Дуговая наплавка покрытыми электродами отличается низкой стоимостью оборудования, возможностью выполнения наплавки вручную,
не только черных, но и цветных металлов.

Автоматический и полуавтоматический способы дают возможность наплавки изделий сложной формы; применения широкого ассортимента наплавочных материалов; выполнять наплавку в полевых условиях.

Дуговая наплавка под флюсом. Дуга при наплавке электродными материалами (проволокой, лентой и др.) скрыта под слоем флюса, насыпаемого на поверхность основного металла.

Возможность наплавки при большой силе тока и высокой погонной энергии обеспечивает высокую производительность при хорошем качестве наплавляемого металла. Дуговая наплавка под флюсом дает наплавки изделий простой формы с большой площадью наплавляемой поверхности. Однако, способ не пригоден для наплавки мелких изделий сложной формы.

Наплавка электродной проволокой под флюсом. При обычной одно-электродной наплавке под флюсом для избежания чрезмерного проплавления основного металла необходимо тщательно выбирать наплавочный материал; ограничить глубину проплавления путем более плотной укладки наплавляемых валиков. Достижение нужной толщины наплавленного слоя обеспечивается многослойной наплавкой.

Многоэлектродную наплавку осуществляют обычно способом, при котором дуга возникает между двумя электродами. Способ сопровождается небольшим проплавлением основного металла в сочетании с высокой скоростью плавления электродной проволоки.

Рис. 68. Схема процесса наплавки ленточным электродом под флюсом: 1 - источник питания; 2 - ленточный электрод; 3 - ролики подачи электрода; 4 - мундштук (токоподвод); 5 - флюс; 6 - шлак; 7 - наплавленный металл; 8 - основной металл; 9 - направ- ление наплавки

Наплавка электродной лентой под флюсом. Дуговую наплавку под флюсом (рис. 68) осуществляют с помощью электрода в виде широкой стальной ленты 2, располагаемого в процессе наплавки почти под прямым углом к основному металлу. При наплавке ленточным электродом образуется плоский валик наплавленного металла, примерно равный ширине ленточного электрода, что обеспечивается малой глубиной проплавления основного металла, незначительным влиянием его на состав наплавленного металла. Способ высокопроизводительный за счет высокой скорости наплавки и при большой силе тока, применяется для наплавки коррозионно-стойкой стали, сплава «инконель» и других коррозионно-стойких наплавочных материалов.

Наплавка открытой дугой. Наплавка без защитной среды, в среде воздуха, осуществляется проволокой сплошного сечения или порошковой проволокой. При наплавке используют простое оборудование и технологию. Возможна наплавка в полевых условиях. Состав наплавленного металла можно регулировать в широких пределах.

Наплавка в среде углекислого газа обеспечивает защиту зоны дуги от окружающего воздуха.

При осуществлении износостойкой наплавки в СО₂ используют проволоку сплошного сечения или порошковую проволоку. Недостаток этого способа связан с невозможностью работы на открытом воздухе.

Основное назначение способа: наплавка деталей, подвергаемых последующей механической обработке. Наплавка порошковой проволокой применяется без последующей обработки.

Плазменная наплавка основана на возникновении между основным металлом и электродом горелки (катодом) электрической дуги, обеспечивающей переход в плазменное состояние рабочего газа, подаваемого в зону дуги. При этом из сопла горелки истекает высокотемпературная плазменная струя, обеспечивающая плавление наплавочного материала. Для образования плазмы используют смесь гелия (75 %) с аргоном (25 %), а в качестве защитного газа применяют аргон. В качестве наплавочного материала используют коррозионностойкую сталь, никель и его сплавы, сплавы меди и др. При наплавке проволокой диаметром 2,4 мм получают слой толщиной до 6,5 мм.

Наплавка в среде защитного (инертного газа аргона, гелия и др.) осуществляется плавящимся и вольфрамовым электродами.

При наплавке плавящимся электродом дуга возникает между основным металлом и электродным наплавочным материалом, который подается автоматически в виде электродной проволоки.

При наплавке вольфрамовым электродом дуга, за счет теплоты которой происходит плавление наплавочного присадочного металла, возникает между основным металлом и вольфрамовым электродом.

Применение инертного газа исключает необходимость использования флюса, поэтому данный способ особенно эффективен при наплавке цветных металлов, высоколегированных сталей и других материалов, чувствительных к окислению и азотированию. Высокое качество наплавленного металла достигается большим выбором наплавочных материалов.

Рис. 69. Схема распыления проволоки высокочастотным индукционным способом: 1 - проволока; 2 - индуктор; 3 - концентратор; 4 - покрытие; 5 - изделие

2 –

Сжатый воздух или газ

Наплавка токами высокой частоты (рис. 69). Наплавку ТВЧ выполняют с помощью индукционного нагрева с присадочным материалом, который предварительно наносят на поверхность изделия в виде смеси порошка, литого кольца или прессованного брикета либо расплавляют в огнеупорной воронке, расположенной над наплавляемой деталью.

Возникающие индукционные токи нагревают до плавления поверхностный слой детали и легирующую шихту, которая образует на детали ровную поверхность. Способ характеризуется незначительной глубиной проплавления основного металла и высокой производительностью.

Наплавку токами высокой частоты применяют для получения износостойкого слоя на деталях, подвергающихся быстрому износу (ножи дорожных машин, детали землеройного оборудования и т.п.). Недостатком способа является дороговизна генераторов высокой частоты.

Электрошлаковую наплавку применяют для получения наплавленного слоя толщиной не менее 10…12 мм.

Наплавка этим способом протекает при непрерывной подаче электродной проволоки (или ленты) внутри слоя расплавленного шлака,
а плавление их происходит за счет теплоты электросопротивления
при пропускании тока между основным металлом и электродом.

Электрошлаковая наплавка обеспечивает наплавку слоя большой толщины; меньший расход шлака, чем при дуговой наплавке под флюсом; возможность наплавки высокоуглеродистых и других материалов; высокую производительность; высокое качество поверхности наплавки.

Напыление покрытий

Для восстановления изношенных деталей и для нанесения на детали защитных и упрочняющих покрытий наряду с наплавкой используют различные способы напыления. Они основаны на нагреве мелких частиц напыляемого материала и переносе их на поверхность изделия-подложки. Соударяясь с подложкой, нагретые частицы закрепляются на ней и формируют покрытие. Чем больше скорость частиц, тем выше качество покрытия - его плотность и прочность сцепления с основой. Материалом покрытия могут быть металлы, керамика, полимеры; материалом подложки - металл, стекло, ткани и др. Можно создавать многослойные покрытия из слоев различного состава. Расход материалов при напылении невелик, так как подложка обычно не плавится и не разбавляет материал покрытия. Используемое оборудование относительно простое и производительное.

Применение напыленных покрытий снижает затраты металла, повышает срок службы и надежность деталей в жестких условиях эксплуатации (интенсивный износ, высокие скорости и температура, коррозионные среды и т.п.). Напылением можно получать тепло- и электроизоляционные покрытия. Напыление разных материалов можно производить на одном
и том же оборудовании. Размеры напыляемых подложек не ограничены.

Напылением сравнительно просто наносить покрытия на любом ограниченном участке поверхности изделия из самых разнообразных материалов, надежно защищать эти участки и получать желаемые свойства покрытия.

Основные области применения технологии напыления - это защита поверхностей деталей и узлов машин от абразивного, эрозионного, коррозионного и других видов воздействия рабочей среды

К основным способам напыления относятся газопламенное и плазменное напыление, электродуговая металлизация, детонационное и вакуумное напыление.

Процесс газопламенного напыления (рис. 70) основан на использовании кислородно-ацетиленового или кислородно-пропанового пламени 2.
В него подают проволоку 1 или порошок, конец проволоки 3 оплавляется, и расплавленные частицы 5 уносятся газовым потоком 4 на подложку 7, образуя покрытие 6. Скорость частиц порошка в серийных газопламенных установках составляет 50…100 м/с.

Температура нагрева напыляемого материала относительно невелика. Поэтому способ целесообразно применять для нанесения пластмасс, цинка, алюминия, медных сплавов, сталей. Можно наносить также оксид алюминия и карбидсодержащие композиции.

Плазменное напыление отличается более высокими температурой
и скоростью газовой струи. В плазмотроне формируется поток низкотемпературной плазмы. Напыляемый материал (проволока, порошок) вводится в него, разгоняется до 100…400 м/с и переносится на подложку (рис. 71).

Рис. 70. Схема установки для газопламенного распыления проволоки (прутка) из напыляемого материала

Рис. 71. Схема плазменного напыления

2 3

4 5

Горючий

газ+ О₂

Сжатый

воздух

Между катодом 4 (из чистого вольфрама или с добавлением 2 % тория) и медным водоохлаждаемым соплом - анодом 5, возникает дуга, нагревающая поступающий в сопло горелки рабочий газ 1 (аргон или азот), который истекает из сопла в виде плазменной струи. Порошковый наплавочный материал 2 подается в сопло струей транспортирующего газа, нагревается плазмой и с ускорением переносится на поверхность 6 основного материала для образования покрытия.

Высокая температура плазмы позволяет проводить напыление тугоплавких материалов. Можно регулировать температуру и скорость плазменной струи.

Покрытия, полученные плазменным напылением, обладают высокой плотностью и хорошим сцеплением с основой.

Дуговая металлизация

Металлизация – это нанесение металлического покрытия на поверхность методом осаждения на ней жидкого металла, распыляемого газовой струей. Металлическая проволока подается к источнику нагрева, расплавляется и под давлением газовой струи вылетает с большой скоростью из сопла металлизатора в виде распыленных капель, которые ударяются о поверхность детали и, соединяясь с ней, образуют слои покрытия.

В зависимости от используемого источника теплоты различают металлизацию дуговую, газовую, плазменную и ТВЧ. При дуговой металлизации скорость переноса капель составляет 60…250 м/с.

Для металлизации применяют проволоки медные, алюминиевые, стальные и цинковые, а также неметаллические материалы в виде порошков (стекла, эмали, пластмасс).

Поверхность подложки перед металлизацией должна быть тщательно очищена и предпочтительно опескоструена.

Металлизацию применяют для защиты от изнашивания, коррозии, а также в декоративных целях для таких изделий, как цистерны, бензобаки, мосты, изнашивающиеся части валов, деталей машин и т.п.

Детонационное напыление

Способ основан на разгоне частиц порошка при взрыве (детонации) кислородно-ацетиленовой смеси в стволе специальной установки. Скорость частиц порошка составляет 600…4000 м/с. Сталкиваясь с поверхностью подложки, порошок разогревается. Высокая скорость частиц и их разогрев при ударе о подложку обеспечивают получение плотных и прочно сцепленных с основой покрытий. Состав покрытия тот же, что и порошка, в отличие от газотермических процессов состав частиц при напылении не изменяется. Температура основного металла остается низкой, он не деформируется, что позволяет использовать процесс при изготовлении прецизионных деталей. Толщина однослойного покрытия мала - примерно 5…25 мкм, поэтому покрытия делают многослойными, наращивая 0,25…0,3 мм. Ударные волны, возникающие при детонационном напылении, частично очищают поверхность подложки.

Детонационное напыление применяют для повышения жаро- и теплостойкости деталей, получения износостойких и коррозионно-стойких покрытий, создания промежуточных слоев при пайке разнообразных материалов, замены цельноспеченых деталей из тугоплавких соединений
на металлические с тугоплавким покрытием.

Вакуумное напыление

При термическом напылении металл нагревают в вакууме 10^-²…10^-³ Па до температуры, при которой давление его паров около 1 Па. На пути потока паров помещают подложку, и пары конденсируются на ней. Этим способом получают коррозионно-стойкие покрытия толщиной до 100 мкм с хорошей адгезией с основой. Способ отличается высокой производительностью, покрытия наносятся на непрерывно движущуюся ленту и получаются однородными с высокой степенью чистоты.

Ионное осаждение отличается от термического напыления тем, что пары осаждаемого металла или сплава ионизируются в плазме тлеющего разряда, в котором катодом служит испаряемый материал, а анодом - подложка. Пары металла попадают в плазму инертного газа под давлением 0,1…1 Па. При этом происходит ионизация паров, ионы ускоряются электрическим полем, и поток ионов осаждается на подложке. Качество покрытия улучшается пропорционально степени ионизации напыляемого вещества.

Способ дает возможность ионной очистки поверхности перед напылением, обеспечивает плотность и однородность толщины покрытия, хорошую адгезию покрытия без нагрева подложки, универсальность по напыляемым материалам.

Пайка металлов

Пайкой называется процесс соединения частей изделия, обеспечиваемый за счет кристаллизации расплавленного промежуточного металла - припоя, температура плавления которого всегда более низкая, чем температура плавления соединяемых металлов.

Пайку можно рассматривать как сочетание трех одновременно протекающих процессов: нагревание паяемого металла до температуры расплавления припоя, плавление припоя, взаимодействие припоя с паяемым металлом и возникновение межкристаллитных связей. Свойства паяного соединения определяются свойствами литого припоя, промежуточного слоя и основного металла, подвергнутого термическому воздействию при пайке. В технике применяют большое количество разнообразных припоев в зависимости от соединяемых металлов и назначения паяных соединений.

Важнейшей характеристикой припоев является температура плавления.

Различают два основных вида пайки: высоко- и низкотемпературную. Температура плавления припоев для высокотемпературной пайки составляет свыше 550 °С, для низкотемпературной - ниже 550 °С.

В основу припоев с высокой температурой плавления входят Cd, Cu, Zn и Ag, а в основу припоев с низкой температурой - Sn, Pb и Sb. Пайку широко применяют в различных отраслях народного хозяйства при изготовлении изделий из чугуна и цветных металлов.

Резка металлов

Термическую резку металлов и сплавов можно классифицировать по способу нагрева разрезаемого металла - газовая или электрическая резка и по способу механизации - ручная или механизированная.

Резка начинается с нагрева металла в начале реза подогревающим пламенем резака до температуры воспламенения металла в струе кислорода. Металл сгорает с выделением тепла, которое передается через образовавшийся шлак нижележащим слоям; происходит сгорание металла по всей толщине разрезаемого листа с образованием узкой щели (реза). Образующиеся в процессе резки оксиды и шлаки удаляются из реза струей кислорода, а также под действием собственной массы.

По характеру применяемого подогрева резка подразделяется на кислородную, кислородно-флюсовую, кислородно-дуговую, плазменно-кислородную и др. Различают поверхностную (срезается поверхностный слой металла), разделительную (металл разделяется на части) и копьевую (в металле прожигается глубокое отверстие) кислородную резку.

Разделительная кислородная резка широко применяется при раскрое листов и резке профильного материала. В настоящее время получила значительное распространение машинная разделительная кислородная резка, которую выполняют на стационарных и переносных машинах. Основное применение поверхностной кислородной резки - исправление брака на литье и прокатке. Копьевая резка широко применяется при обработке неметаллических материалов, например бетона.

Резку плазменной струей, плазменной дугой и лазерную можно применять практически для всех материалов.

При разделительной резке плазменной струей сопло плазмотрона располагают в непосредственной близости (1,5…2 мм) от поверхности заготовки и производят локальное выплавление или сжигание материала. Ширина реза при этом весьма незначительна - 1…2 мм. Шероховатость может составлять Rz 30…40. Плазменной струей, полученной в столбе дугового разряда независимой дуги, разрезают неэлектропроводящие материалы (например, керамику), тонкие стальные листы, алюминиевые и медные сплавы, жаропрочные сплавы и т.д. При плазменной резке используют аргон, его смесь с водородом, воздух и другие газы.

Для резки токопроводящих материалов большой толщины с целью увеличения эффективной тепловой мощности используют плазменную дугу, совмещенную с плазменной струей. Этим способом разрезают толстые листы алюминия и его сплавов (до 80…120 мм), высоколегированную сталь и медные сплавы. Скорость резки плазменной дугой при прочих равных условиях выше скорости резки плазменной струей. Плазменную резку можно проводить вручную; однако чаще всего применяют автоматизированные устройства, а для резки по сложному контуру - системы с ЧПУ.

Большое распространение получает лазерная резка, которая обеспечивает малую зону нагрева (0,1…0,2 мм), незначительные ширину реза (0,2…0,8 мм), шероховатость (Rz 20…35 мкм) и практически неокисленные кромки.

По сравнению с механическими методами лазерное разделение обеспечивает высокую производительность при раскрое материала как по простому, так и по сложному контуру, причем при этом не происходит изнашивание инструмента. Применение лазерного излучения обеспечивает высокие точность и чистоту реза.

Лазерная резка - очень высокопроизводительный процесс, позволяющий получать резы различной конфигурации как при отрезке заготовок, так и при вырезке их по замкнутому контуру. Современные лазерные установки для резки снабжены системами перемещения заготовок с ЧПУ или управляемыми ЭВМ.

Лазерная резка материалов может быть основана на различных процессах, а именно: испарение материала, плавление с удалением расплава из зоны обработки - и на химических реакция, например, горении или термодеструкции.

При лазерной резке в режиме испарения материал нагревается до температуры кипения, а его удаление происходит под давлением, возникающим в парокапельной фазе.

Способ эффективен при разделении неметаллов, а также металлических материалов малых толщин. Его осуществляют в основном с помощью твердотельных импульсных лазеров. Например, при разделении труднообрабатываемых материалов, таких как алюминий, керамика, композитные материалы, применение твердотельного лазера существенно повышает эффективность по сравнению с резкой этих материалов в режиме плавления и удаления расплава СО₂-лазером мощностью до 5 кВт.

Резку в режиме плавления материала и удаления расплава осуществляют с использованием вспомогательного газа (в основном кислорода) и называют газолазерной резкой (ГЛР).

Многие металлы, такие как мало- и среднеуглеродистые стали, титан и его сплавы, могут воспламеняться и гореть в среде кислорода при температуре поверхности ниже точки плавления, а некоторые неметаллы (пластики, минералы) в газовых средах при нагревании могут претерпевать необратимые изменения химического состава, приводящие к развитию экзотермических реакций. Это способствует выделению дополнительной тепловой энергии, что приводит к возможности применения менее мощных лазеров и, соответственно, к снижению стоимости обработки. Газовая струя удаляет расплав из зоны резки.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК РЕЗАНИЕМ

Рис. 72. Эскиз детали с припусками на обработку

1 2

Обработка металлов резанием - процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки 1 слоя металла (припуска) в виде стружки с целью получения готовой детали 2 необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей. В зависимости от материала, формы и размеров обрабатываемой детали, а также характера производства металлическими заготовками могут быть: отливки из чугуна, стали и цветных сплавов; поковки и штамповки из стали и цветных сплавов; сортовой прокат из стали и цветных сплавов.

На рис. 72 показаны ступенчатый валик 2 (деталь) и его цилиндрическая заготовка 1 (штриховая линия) с припуском на обработку (заштрихован). Припуск - это весь слой металла, снимаемый с заготовки при обработке резанием.