Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов за последние годы все больше применяются как наиболее эффективные и экономичные, а нередко и как единственно возможные способы изготовления заготовок и деталей (особенно из современных высокопрочных и труднообрабатываемых металлических и неметаллических конструкционных материалов).
Расширяется внедрение в промышленность так называемой совмещенной, или комбинированной, электрохимической и электрофизической обработки в тех случаях, когда традиционные методы формообразования (обработка резаием, штамповка и др.) дополняются электрохимическим или электрофизическим воздействием на обрабатываемый материал в целях интенсификации операций. В ряде случаев совмещают отдельные разновидности электрохимической и электрофизической обработки.
Дальнейшее расширение практического применения этих методов будет способствовать ускорению научно-технического прогресса в машиностроении, приборостроении и других отраслях народного хозяйства.
К электрохимическим и электрофизическим методам обработки материалов относят методы изменения формы, размеров, шероховатости и свойств обрабатываемых поверхностей заготовок, происходящие под воздействием электрического тока и его разрядов, электромагнитного поля, электронного или оптического излучения, плазменной струи, а также высокоэнергетических импульсов и магнитострикционного эффекта.
Отличительной особенностью этих методов, составляющей их специфику и сущность, является использование электрической энергии непосредственно для технологических целей без промежуточного преобразования ее в другие виды энергии. Причем использование электрической энергии осуществляется непосредственно в рабочей зоне через химические, тепловые и механические воздействия.
Большинство процессов и операций электрохимической, электрофизической и комбинированной обработки сопровождается удалением с обрабатываемых поверхностей заготовок припуска. Такие процессы и операции относят к размерной обработке (размерное формообразование).
Эти процессы осуществляются методом ЭЛО (электронно-лучевая обработка).
Для осуществления процесса ЭЛО созданы электронно-оптические системы, включающие в себя электронную пушку, магнитные линзы, отклоняющие устройства.
Цель проекта – разработка электронно-оптической системы для размерной обработки материалов электронным лучом по заданным параметрам.
|
1
|
Электронно–оптическая система (ЭОС) для размерной обработки
|
Электронно-лучевая обработка (ЭЛО) основана на воздействии на материал заготовки сформированного пучка электронов, кинетическая энергия которого, преобразуясь в рабочей зоне в тепловую, вызывает нагрев, плавление и (или) испарение обрабатываемого материала.
Технологические параметры ЭЛО определяются условиями генерации свободных электронов и их ускорения, характером управления (фокусирования, отклонения) электронным пучком и процессами взаимо¬действия пучка с материалом заготовки.
Дополнительная энергия, необходимая .для удаления из атома электрона, может быть подана различными способами; наиболее распространенным является нагрев твердых тел, в результате которого последние начинают эмитировать термоэлектроны; причем плотность тока термоэлектронов растет с ростом температуры. В связи с этим материал катода должен обладать высокой температурой плавления. Однако даже у таких материалов, как торированный вольфрам (W+Th) или гексаборид лантана (LaB6), срок эксплуатации оказывается недостаточным и поэтому в последнее время получили распро-странение новые методы генерации свободных электронов (например, получение электронов из плазмы газового разряда).
Основным методом ускорения электронов и формирования пучка с определенной энергией является ускорение посредством наложения электрического поля. При этом приращение энергии электрона происходит целиком за счет увеличения его кинетической энергии, а скорости электронов достигают значений v = (5000…10000) м/с. Значения ускоряющих напряжений определяются характером процессов (табл. 1.1).
