Medžiagų apdorojimo technologijos

1.Bendri apdorojimo koncentruotu energijos srautu principai. Apdorojant šiais srautais galima pakeisti fizines, chemines savybes, geometrinę formą. Būna reikalaujama 2 ar 1 proceso. Tam reikalinga tam tikra energija apdorojimo zonoje, ši energija yra šiluminė kuri, kurią sąlygoja elektros išlydžiai dielektrikuose, taip pat lazeriniai pluoštai. Sąveikaujant srautui su detale, medžiaga garinama lydoma ir išmetama į aplinką. Jai medžiaga šalinama veikiant šilumai, tai šiam procesui reikalinga energija priklausys kiek šilumos medžiagai reikia įkaitinti iki lydymosi , iki virimo temp., garavimo šilumos. Kiek reikia šilumos, kad garai gautu Ek molekulėm, kad jos paliktų poveikio vietą. Tai priklauso ne nuo energijos srauto, bet ir kai energija patenka į gilesniu sluoksnius. Pjovimo metu naudinga energija sunaudojama medžiaga atskyrimui ir naujo pavyzdžio formavimui. Pagrindinė energija sueikvojama norint nutraukti tarp atominius ryšius, bet ir pavyzdžio įkaitinimui, drožlės formavimui, pašalinimui. Energijos sąnaudos apdorojant tiesioginiu energijos srautu yra mažesnės nei pjaunant. Šio proceso tobulumą skiria 2 tipų rodikliai: 1)Galutiniai – kurie nusako gaminio atitikimą suformuluotiems reikalavimams. 2)Integralusis – rodikliai nesusiję su detalės parametras, o su jų gamybos technologiniu procesu. Energijos sąnaudos ir proceso trukmė. Juos tenka vertinti viso proceso metu ir nustatomi gale. Apdorojimo srautai įrankio sąvoka sunkiau apibrėžiama, nes kalbama apie erdve kurioje vyksta vienokie ar kitokie fiziniai, cheminiai reiškiniai. Yra poveikio zonos pasislinkimas. Nėra tiesioginio ryšio tarp, įrankio ir gaminio. Pats srautas energijos g.b. keičiamas. 1) pats apdorojimo rėžimas g.b. nuolatinis kai srauto parametrai pastovūs viso proceso metu. 2) Periodiškai kintantis poveikis, kai parametrai tolygiai kinta (poleringumas). 3) Impulsinis poveikis: a)pastovūs impulsai. b)periodiškumas ir trukmė keičiasi. Šie metodai reikalauja sudėtingos valdymo technikos. 2.Apdirbimo elektronų spinduliu fizikiniai principai. Ruošinys apdirbamas jam suteikiant energiją. Vienas iš būdų paveikti medžiagą nukreipti elektronų srautą. Suteikti tiek energijos kad dalis jos atsiskirtų, privalumas tas, kad elektronų poveikį galim tiksliai dozuoti, atskirti norimas sluoksnio storį, tiksliai duotoje vietoje pakeisti medžiagos struktūrą. Schema: 1.Katodas. 2.Centravimo sistema. 3.Vakuuminė kamera. 4.Ruošinys. 5.Fokusavimo lęšis. 6.Magnetinis lęšis. 7.Optinė stebėjimo schema. 8.Anodas. sudarius tarp katodo ir anodo potencialų skirtumus išplėšiami elektronai ir jie įgauna elektrovaros energiją. Lęšiai suformuoja elektronus į vieną srautą. Visas apdorojimas elektronų spinduliu atliekamas vakuumine kamera iki Pa atmosferos slėgis 100kPa. Elektronų srautas kur elektronai juda lygiagrečiai jie išsisklaido todėl yra dar vienas elektromagnetinis lęšis, kurią sukoncentruoja. Vaizdas perduodamas šviesolaidžiu į kitą patalpą (radiaciją). Elektronų patranka. Jos parametrai. Elektroninė energija, elektronų tikslumas ir srauto intensyvumas . Patogumas kad visus 3 parametrus galima valdyti. Ši sistema suteikia elektronams vienodą energiją. Galima tiksliai nustatyti reikiamą apšviesti plotą, o plotą keisti montuojame pavarą. Keičiant įtampą reguliuojamas eV intensyvumas 1V-1eV, 10V-10eV. Padarius 1Pa slėgį 1m nuėje elektronas gali susidurti nuo 1...1000 atomų. E išjudinamas, suteikiama energija medžiagos elektronui išmušti, apdirbti reikia 10-20eV. Realiai reikia 1keV elektrovoltų. Sąveika g.b. tampri arba ne. Tampri sąveikia laikoma tokia kai sąveikaujančios dalelės pasikeičia Ek, o jų vidinė energija nekinta. Jei elektronas turi 1meV šiuo atveju energijos užtenka, kad atomas būtų išmuštas. Tokiu būdu išjudintas atomas gali paveikti kaimyninius atomus ir tokiu būdu sklinda tamprioji banga. Kiekvienai medžiagai atomo išjudinimo dažnis yra skirtingas. Tai mes galime traktuoti su šilumos perdavimu. Jai elektronu energijos neužtenka išjudinti atomui jos atšoksta kampu nuo medžiagos. Dalis El. Po susidūrimo gali grįžt į aplinka. Gauname tampraus atžvilgio El. Jai El. energ. didesnė susidūrus jo energija sumažėja. Tokiu būdu stabdomi elektronai tai yra netamprus elektronų skaidymas ir taip jie išjudina atomus, šis poveikis skirstomas į kolektyvinį ir viena derinį poveikį. Šis procesas trunka dalį. Medžiagoje išmušus branduolį lieka antrinė elektronų energija. Išėjusi elektronų dalis nėra didelė ir mes turime tam tikrą kiekį termolizuotą elektronų. Metale jų lieka nedaug, o didesnis kiekis susidaro dielektrikuose ir puslaidininkiuose ie jie egzistuoja ilgesnį laiko tarpą . Kadangi atomai praranda elektronus jie tampa teigiamais ir stumia vienas kita, tos jėgos tiesiog stumia kitus atomus iš medžiagos. Pirmiausia išstumiami kitų medžiagų atomai. Bet gali pradėti kitos cheminės reakcijos. Bombarduojant elektronais, technologiniu požiūriu svarbu medžiagos įkaitinimas elektronų spinduliu. Pašalinami struktūriniai defektai, galima suardyti kristalines gardeles, suardomos dalelės ir pan. 3.Pagrindiniai elektronų spindulio poveikio medžiagai būdai. iki šios ribos mažas galingumas. - elektronu srautas; - spinduliavimo intensyvumas apšvitintoje vietoje. Spinduliavimo intensyvumas . - gylis max iki kurio elektronai įsiskverbia į medžiagą. energija gali sklisti medžiagos paviršiumi ar skverbtis gilyn. Medžiagos sugėrimas elektronų energijos. G – santykinis elektronų energijos nuotolis. Daugiausia energijos elektronai praranda tam tikrame gylyje Xm priklauso nuo medžiagos savybių. Energijos pasiskirstymas priklausys nuo atomo eilės numerio Mendelejavo lentelėje ir nuo jo svorio kuo didesnis tuo daugiau energijos išskaidoma. Galima apskaičiuoti kiek elektronų pateks į medžiagą. Nuo to priklausys energijos pasiskirstymas medžiagoje. Įkaitimas priklauso nuo medžiagos šiluminio laidumo , koef. jos šiluminio talpumo , tankio 4.Technologinių procesų, naudojant elektronų spindulius, sukūrimo principai. Įrangai keliami reikalavimai. Privalumai: galime valdyti elektronų srauto galingumą poveikio zonoje. Mes galime koncentruoti vienoje vietoje daugenergijos. Galime patogiai valdyti galingumą. Elektronų spindulį mes valdydami galime keisti poveikio vietą ir poveikio moduliaciją. Elektronų spindulys g.b. koncentruojamas daug mažesniame plote nei įprastinio peilio poveikis. Pakeičia medžiagos agregatinį būvį, struktūrą. 5.Reiškiniai, kylantys medžiagą paveikus jonais ir šių reiškinių panaudojimas technologinės galimybės. Medžiaga bombarduojama teigiamais ar neigiamais jonais. Ar neutraliais atomais. Daugiausiai naudojami teigiami jonai, juos lengviau gauti, taip pat lengviau pagreitinti. Jono masė 1000K didesnė nei elektrono. Vakuumas t.b. Norint išvengti jonų susidūrimo su molekulėmis mum reikia prailginti jonų perėjimo kelią. Jonas turi energijos nuo 1...10keV. Kelias yra cm. Bet dar svarbu tai, kad jonai susidūrę su oro molekulėm praranda savo krūvį. Be to svarbu tai, jog mūsų jonai pasiektų reikiamą paviršių. Jonai bombarduojantys ir apdirbamos medžiagos atomai yra panašūs, bet kadangi jonai turi krūvį, jų elektronai turi didesnį nei paviršiaus atomai, to pasakoje bombarduojančio jono elektronai pereina į bombarduojamo paviršiaus atomus. Šio proceso metu atsipalaiduoja energija. Tai gali inicijuoti tokias chemines reakcijas. Tačiau bombarduojantys jonai gali įsiskverbti į bombarduojamos medžiagos atomus. Judant jonai medžiagoje susiduria su atomais ir sąveika g.b. tampri ir netampri. 1-u atveju jonų energija perduodama atomui ir išskaidoma jono energija. Netampri sąveika dar vadinama elektronine t.y. šiuo atveju energija paima ne vienas atomas o tik jo elektronai. Kadangi elektrono masė mažesnė už atomo, tai iš jono atimama nedidelė energijos dalis. Didžiausia energijos dalis lieka pačiam jonui. Šios netamprios sąveikos atveju galimi tokie reiškiniai t.y. elektronų sužadinimas. Ir to atomo elektronai palieka atomus. To pasakoje keičiasi medžiagos elektrinis laidumas ypač pasireiškia puslaidininkiuose ar dielektrikuose. Viskas vyksta vakuume. Dalelės elektronų išlekia į vakuumą ir sudaro sluoksnį tarp medžiagų. Jai bombarduojame + jonais efektyvus, jai – jonais, pasidaro užtvara. Jai vyksta tampri sąveika, jonas praranda daugiau energijos ir tokiu būdu jis gali sustoti ar gali būti išstumtas į vakuumą. Galima daryti išvadą kad bombarduojamas kūnas gali pradėti spinduliuoti ir tai įtakos bombarduojančių jonų poveikį paviršiui. Kalbant apie procesus, kurie vyksta esant tampriai jonų ir medžiagos atomų sandarai, reikia pažymėti tai, kad tamprios sąjungos poveikyje jonas g.b. atspindėtas ir gali keisti savo krūvį. Daugumoje atvejų būna taip, kad jonų energija pasiskirsto tarp jonų ir medžiagos atomų. Gavęs energijos medžiagos atomas dažnai to pasakoje palieka medžiagos gardelę. Kadangi dalis jonų grįžta atgal. Pagal jų trajektoriją galima spręsti kokie pokyčiai pačioje medžiagoje jai medžiagos atomai palieka savo gardelių mazgus. Medžiagoje atsiranda laisvų atomų ir tokiu būdu medžiagoje susidaro pažeisti kristalai.šio bombardavimo pasakoje galima gauti fazinis perėjimas medžiagos iš kristalinės gali tapti amorfinė. Maždaug 1nm= gylyje. Medžiagos atomai ir jų junginiai gali palikti pačią medžiagą. 6. Kietų kūnų savybių pakeitimas bombarduojant jonais. Joninis bombardavimas palyginus su kitu poveikiu pasižymi: tuo, kad po bombardavimo savybės keičiasi ploname sluoksnyje t.y. galime gauti struktūras, kurio savybės keičiasi einant gilyn nuo paviršiaus į medžiagą. Technikoje žinomi maži spektometrai. Naudojant juos į objektą galima nukeipti tik tam tikro tipo jonus. Šiuo atveju jei tiksliai kontroliuosime srauto tankį ir poveikio trukmę, tai tiksliai kontroliuosime ir jonų dozę. Šiuo atveju mes galime tiksliai nusakyti vieną ar kitą bombarduojamos medžiagos savybę.Jonų spinduliavimo įtaka medžiagos laidumui. Medžiagos laidumas priklauso nuo medžiagoje esančių laisvų elektronų kiekio ir jų judrumo. Joninio spinduliavimo poveikyje pasikeičia krūvio nešėjo koncentracija. Vienu atveju medžiagos atomai gavę energijos absorbuoja laisvus elektronus ir medžiagos laidumas mažėja. Be to kitais atvejais susidaro galimybės vykti cheminėms reakcijoms gaunami cheminiai junginiai ir tokio bombardavimo išdavoje galima gauti medžiagos laidumą paviršiniame sluoksnyje. Joninis puslaidininkių legiravimas Bombarduojant metalus smarkiai keičiasi elektronų judrumas, o bombarduojant puslaidininkius keičiasi krūvio nešėjų koncentracijos. Priklausomai nuo poveikio gauname aktyvuotos zonos ir paviršiaus laidumas gali keistis tiek į vieną ar į kitą pusę. Šios sąveikos poveikyje gaunamas naujos struktūros paviršius be to bombarduojantys jonai reaguoja su medžiagos atomais ir sudaromi nauji junginiai. Joninio bombardavimo išdavoje galima gauti, bet kokius medžiagos junginius(CdSi, ZnSi) Bombarduojant šiuos paviršius atomais gaunamos kitos cheminės medžiagos – teliūros.Toks paviršius pasižymi unikaliomis savybėmis ir tokiu būdu galima gauti specialias detales.Atsparias dilimui, trinčiai, korozijai ir pan.Joninis bombardavimas taip pat naudojamas medžiagos fazinių savybių pakeitimui. Šiuo atveju gali būti pakeistas medžiagos sluoksnio laidumas.Eksploataciniu požiūriu pageidaujama derinti kietą paviršių su trapiu vidum. Tokia detalė gera tuo, jog ji atspari dilimui, smūgiams, vibracijoms. 7. Pagrindiniai technologinių procesų, naudojant jonų srautą, principai. Toks procesas dar vadinamas šonine sinteze (naujų medžiagų kūrimas) ši sintezė vyksta kūriant molekulių kompleksus.Šį bombardavimą O2 gauname, Si3O4. Joninės sintezės poveikyje mes galime sukurti apsaugines plėveles. Si3N4, SiC. Joninė sintezė gana svarbi naudojant trijų medžiagų junginius, GaPAs, junginiusir GaAlAs. Kietlydinių ir lydinių gavimas naudojant jonų spindulius vadinama jonine metalurgija. Tokiu būdu gaunamos naujos medžiagos ir gaunami metastabilūs junginiai. Toks pvz.:AgCu lydinys Jei temperatūra >Tk.g. įsismarkavę elektronai gali perduoti energiją kristalinei gardelei ir po kiek laiko ir e. Ir k.g. temperatūra ima lygintis, kad to pasiekti reikia 109W/cm2; Jei lazerio spindulys krenta ant kieto pav. dalis atsispindi tai mažins lazerinio efektyvumo poveikį.Jei galima didinti apdoroj. Medž. pav. atitinkamai.a-absorbcijos koef. Parodo kuri dalis sugeriama energ..R-reflekcijos atspindima energija.A+R=1; 50%=50%; Lazerinio apdorojimo efektyvumas padidės didinant mikronelygumų skaičių. Rz-34-120 μm padidinus absorbcijos koeficientas padidės 1.5 legoruotam pl., 2.5k. techniniam plienam. Galima paviršių paveikti MgP ir taip jo šiurkštumą padidinti arba nudažyti Zn, Al turinčiais dažais. Acetono ar spirito medž. tirpalais. Ar pav. uždengiant guma, ją sudegina su pav. atsiranda suodžiai ir geriau sugeria lazerio energiją. Paviršiaus padengimo būdai yra efektyvūs bet ne visada jie yra naudojami. QR-sufokusuota lazerio energija. Qf-plazminio fakelo absorbuota energija Qat-energ.išsiskirusi į atmosferą Qs-šildymo energ. Ql+g-lydymui ir garinimui išnaudota energija. Priklausomai nuo spindulio intensyvumo mes galime turėti tokius apdirbimo atvejus:lazerinio apdorojimo atveju energ. ribos realiai yra 105W/cm2; Jei intensyvumas siekia 106W/cm2 paviršius išsilydys ir jį apdirbsime termiškai.Medž . tiesiog gali būti suvirinamos105..106. 9. Technologinių procesų, naudojant lazerio spindulį, sukūrimo principai. Lazerinis apdorojimas remiasi tuo, kad medžiaga absorbuoja lazerio spindulio energiją. Poveikio efektyvumas: pel=ηefxP; pel-galingumas, kurį absorbuoja apšvitinama medžiaga. ηef – lazerinio apdorojimo efektyvumas. p-lazerinio spinduliavimo galingumas. 1. Paviršiaus apdorojimas ir ηefsutaps su paviršiaus absorbcijos koeficientu – A.(A-absorbcija, R-reflekcija,T-transmisija)..Jei lazerio spinduliai transmituoja Aef efektyvinis, parodo, kuri absorbuoto galingumo dalis sueikvojama medžiagos lydymui. Sunku nustatyti spinduliavimui reikalingą galingumą. Pvz:suvirinant 2mm storio titano plokšteles efektyvumas smarkiai auga didinant lazerio spindulio judėjimo greitį. Nes mažesnė šilumos dalis nuvedama į gilesnius sluoksnius į likusią medžiagos dalį vienas iš faktorių suvirinimo darbus atliekant priklauso nuo spinduliavimo judėjimo greičio tai lemia tas faktas jog esant skirtingiems greičiams susidaręs garų debesėlis skirtingai absorbuoja lazerio spindulio energiją.Judant lėtai didelė lazerinio spinduliavimo energijos dalis persiduoda pagrindinei medžiagai ir toliau nenaudingai išspinduliuoja medžiagai. Be to keičiasi pačios siūlės forma ir galime kalbėti apie optimalų judėjimo greitį, kuris priklauso nuo suvirinamų detalių medžiagos o ji priklauso nuo medžiagos imlumo ir talpos. Įvairių medžiagų optimalus greitis gali svyruoti nuo 10-40mm/sekundę. Taip pat spindulio energijos efektyvumui nemažą įtaką turi fizinės-cheminės savybės. Yra lazerių kurie dirba infraraudonam spindulių diapazone, tai 0.76μm.Pa. cheminė sudėtis turi nedidelę reikšmę ηef , bet turi pav. nelygumai. Tam nemažą įtaką turi apsauginių dujų sudėtis, jei atliekama suvirinimas vietoj apsauginių dujų naudojam Argono helio dujų mišinį. Suvirinimo efektyvumas sumažėja, nes jos palengvina šilumos nuvedimą. Didžiausias efektyvumas gaunamas kai fokusavimo atstumas nedidelis ir neigiamas apie 1mm. Tobulinant technologijas kai suvirinama osciliuojančiame , kai nėra pastovus, o lęšis virpinamas , kai kalbam apie lazerio suvirinimo procesą galingumo tankis W/cm2 turi patenkinti sąlygą. Energijos tiekimo greitis turi viršyti energijos sklaidos greitį medžiagoje, pastarasis dydis priklauso nuo medžiagos šiluminio laidumo šiuo atveju apspinduliuojama medžiaga kaista ir lydosi užverda ir net garuoja būtent tada susidaro skystas medžiagos kiekis pakankamas medžiagos formavimui. Sėkmingai parinkus režimą, išgaravusios medžiagos dalis palyginti nedidelė su išsilydžiusios medžiagos dalimi. Lazerio spinduliavimo galingumo tankis neturi viršyti ribos. Kuomet garavimo fronto greitis priartėja su šilumos nuvedimo greičiu, jei turim sufokusavę lazerio spindulį.Metalų technologinis stiprumas apdorojant lazeriu. Technologiniu metalo atsparumu vadinamas metalo gebėjimas priešintis įrimui technologinio proceso metu. Atsparumas turi kelis atvejus:1.Užlydomo metalo arba suvirinimo siūlės galimybė priešintis šiluminėms deformacijoms ir tuo būdu išvengiant plyšių susidarymo.2. Metalo savybių formavimas po lazerinio apdorojimo išvengiant plyšių vykstant freziniams ir struktūriniams pasikeitimams aušimo metu. Veikiant lazeriniam spinduliavimui ir vykstant lydymosi procesui ir apdorojimui gali susiformuoti kristalinės struktūros, kurios sąlygoja plyšių susidarymą.Vėsimo procesas būtent šiuo atveju pasireiškia tampriai plastiškos deformacijos. Pl=Δ/F(deformacija/jėga);Tlskystas, Ts kietas. Kaip išsidėstys šios kreivės mes gausime vienokį ar kitokį įtrukimų vaizdą, jei tamprumo kreivė kertasi su plastiškumo kreivel3, medžiagos plastiškumo savybės išnaudojamos ir susidaro karštieji plyšiai. Jei l1 kreivės nesikerta plyšiai nesusidaro, l2-ribinis atvejis. Konkrečiai šių kreivių padėtis priklauso nuo medž. sudėties. 10. Tipinės operacijos, naudojant lazerio spindulius. Kai paviršius kaitinamas neintensyviu energetiniu srautu, o paskui aušinamas kokioje nors terpėje pvz.: emulsijoje arba ore. Tokiu būdu mes galime padidinti atskirų vietų mechaninį atsparumą ypač jei medžiagos linkę užsigrūdinti..Tai g.b. įvairūs velenai montuojami slydimo guoliuose . Lazerio spinduliu įkaitintas paviršius sukietėja.Taip pat sukietinti galima aukšto dažnio srove. Įkaista palyginus storas sluoksnis. Toks įkaitinimas yra pigesnis, industriškesnis.1)Įkaitinimas, 2)skraibavimas:trapių medžiagų skaldymas lazerio spinduliu. šis būdas populiarus gaminant puslaidininkių plokšteles. Skaldant keramiką galim su deimantu padaryt įbrėžimus, ir tada skaldyti su lazeriu. 3)Lydimas ir vietinis perlydimas.Kaitinimas po to lokalinis išlydimas, staigus mušimas leidžia sukurt struktūras, kurių kitais būdais gauti negalima.Kaitinimas yra gana patogus tuo atveju, kai jos šiluminis laidumas yra mažesnis. Paprasti konstrukciniai plienai gerai praleidžia šilumą. Ketus ir geresni plienai prastesni laidininkai.Todėl lazeriu lengviau įkaitinti, todėl naudojantis šiuo reiškiniu galime pakeisti paviršiaus struktūrą ir tokiu būdu šie paviršiai tampa mechaniškai atsparesni dilimui, bet padidėja trapumas.G. b. Kietos tik atskiros vietos, o likusios jei lieka tamprios sumažėja tikimybė ištrupėti. Kietinam ne visą paviršių, vidus lieka minkštas. Tiesiog eidami aplinkui padarom spiralę ir tai pakanka kad užtikrintume paviršiaus kietumą. Lazerinis suvirinimas naudojamas kėbulų gamyboj ir pan. Pasiekimas nėra didelis.Šiuo atveju galima patogiai suvirinti nemetalines medžiagas. Ilgi infraraudonieji spinduliai pro stiklą nepraeina ir neatspindi.Tokiais spinduliais galima suvirinti stiklą. Lazerinis nemetalinių medžiagų pjovimas .Tokio apdorojimo metu galime pjauti medžiagas įvairaus kietumo ir gaunami aukštos kokybės pjūviai. 1)Pats įpjovimas siauras.2)ir įpjovimo plokštuma yra glotni. Procesą nesunkiai galima automatizuoti.Taip apdorojama metalo keramika, stiklo karbidai, kompozicinės medžiagos, anglies arboro siūlės, stiklo audiniai ir pan. Pasižymi ypatingu stiprumu duota kryptimi. Naudojami lazerio spinduliai medžio pjaustymui, tokiu atveju nėra drožlių, galima nesunkiai gauti fasoninį pjovimą. Nemetalinių medžiagų pjaustymas pasižymi tuo, kad jos nėra laidžios šilumai, galima pjauti didesniais greičiais, gerai absorbuoja infraraudonuosius spindulius, pats procesas yra našus.jei pjaustom organines medžiagas, tai vyksta cheminiai procesai. Medžiagos garuoja ir išsiskiria dujos. Kai karštos dujos suformuoja fakelą ir uždengia paviršių ir trukdo tolimesniam pjovimo procesui. Tada reikia į tą vietą pūsti inertines dujas. Taip paspartinamas procesas. Dabar pramonėje plačiai pramonėje naudojamas markiravimas lazerio spinduliu, galim įkaitinti mažą plotą ir vedžiodami spindulį galim užrašyti. Įkaitinta vieta išgaruoja ir lieka griovelis. Taip pat g.b. užnešami įvairūs ženklai ant paviršiaus. Toks apdorojimas naudojamas kuriant poligrafines matricas. Jo privalumas, kad tokius ženklus galim lengvai nuskaičiuot kompiuteriu ir palengvinti detalių apskaitą. Lazerio spinduliu galima sukietinti medžiagą. Jau nuo seno žinoma technologija paviršiaus azotinimas siliciu, boru, ir pan. Paviršius prisotinamas kitokiais atomais. Taip padidinamas kietumas palaikant tą patį tamprumą.paviršius užtepamas specialia mastika ir kaitinama lazerio spinduliu ir mastikoje esanti medžiaga įsotinam į medžiagoje esančius kristalus, keisdami mastikos sudėtį galima nesunkiai reguliuoti ką turėsime. 11. Plazmos fizikinės charakteristikos ir jos technologinio taikymo savybės. Plazma vadinamos jonizuotos dujos, esančios šiame būvyje dėl labai aukštos temperatūros arba dėl dujų dalelių susidūrimo su greitais elektronais (dujiniame išlydyje). Suardyti atomai į elektronus ir teigiamus jonus jonizuoja dujas ir jos tampa laidžios elektros srovei. Tačiau ne kiekvienas jonizuotas dujas galime vadinti plazma. Būtina sąlyga plazmai egzistuoti yra elektrinis kvazineutralumas, t.y. plazmos tūrio vienete turi būti apytikriai vienodas kiekis elektronų ir teigiamų jonų. Plazmoje yra nedidelis kiekis nejonizuotų atomų ir molekulių. Plazmą gali veikti elektriniai ir magnetiniai laukai. Išoriniu magnetiniu lauku galima suspausti plazmos čiurkšlę, taip pat valdyti (kreipti, fokusuoti). Dėl aukšto jonizacijos laipsnio dujų išlydžio plazmos temperatūra gali siekti 50 000°С ir daugiau. Plazmos savybės gali būti keičiamos, naudojant įvairias dujas (azotą, argoną, vandenilį, helį ir kt.). Pagrindinis metodas plazmai gauti technologijos tikslams- leisti suspaustų dujų čiurkšlę per elektros lanko liepsną. Tam naudojami plazminiai degikliai. Šiuolaikiniai plazminiai degikliai skirstomi į tiesioginius (su išoriniu lanku) ir netiesioginius (su vidiniu lanku). Tiesioginio veikimo degikliai (1pav.,a) naudojami elektrai laidžioms medžiagoms apdirbti. Lankas sužadinamas tarp apdirbamojo gaminio 4 (anodo) ir volframo elektrodo 1 (katodo). Dujų srautas patenka į vandeniu 2 aušinamą varinį apvalkalą 3. išeinantis iš tūtos lankas kartu su dujų srautu nukreipiamas gaminio link. Darbo dujos dažniausiai yra argonas, kuris jonizuojasi. Uždegimo ir darbo įtampos šiuo atveju nedidelės, elektros lankas gaunamas stabilus ir inertinis. Kai dujos yra helis, čiurkšlės tekėjimo greitis t=10 000… 15 000°C temperatūroje lygus garso greičiui. Netiesioginio veikimo degiklius galima naudoti elektros srovei laidžioms medžiagoms ir dielektrikams apdirbti. Netiesioginio veikimo degikliuose (1pav,b). lankas susidaro tarp volframo katodo 1 ir varinės tūtos (apvalkalo) 3 sienelių. Vandeniu 2 aušinamas dujų srautas patenka į vario apvalkalą ir, praeidamas per elektros lanką, yra jonizuojamas. Lankas, veikiamas dujų čiurkšlės, išeina už tūtos ribų, o fakelo pavidalo plazma nukreipiama į izoliuotą nuo lanko apdirbamąjį gaminį 4. Plazmos degikliai tapo taikomi tik dėl to, kad plazmą galima suspausti į siaurą pluoštelį. Tūta nuo suirimo apsaugoma dujų apvalkalu, kuris sudaro apsaugos sluoksnį tarp fakelo ir tūtos sienelių. Kaitinama plazma tinkamiasia naudoti sunkiai besilydančioms nemtalinėms medžiagoms garinti. Plazma veikia šių medžiagų miltelius. Šiuo metodu galima gauti vienos ar kelių rūšių medžiagos miltelių daugiasluoksnes dangas. Plazmos čiurkšle efektyviai galima pjaustyti nerūdijantį plieną bei kitus metalus. Pjūvis yra labai glotnus, o poveikio zona negili. Plazminiu degikliu galima apdoroti bet kokio kietumo ir bet kokios cheminės sudėties medžiagą. 12. Plazmos srauto poveikis medžiagai ir jo panaudojimas technologinių procesų sudarymui. Pjovimas plazminiu lanku (PPL). PPL pjaunamos storos ir vidutinio storio metalo plokštės: anglinio plieno, aliuminio, nerūdijančio plieno ir kt. Acetileno liepsna našiau pjaunamos plonesnės nei 75 mm storio anglinio plieno plokštės ir iki 5 kartų našiau- plonesnės nei 25 mm storio plokštės. PPL paviršiaus šiurkštumas panašus į acetileninio pjovimo, be to, metalo paviršius beveik nesioksiduoja, jei proceso metu naudojamas vandens ekranas. PPL antgalis panašus į plazminio suvirinimo antgalį. Skirtumas toks, kad PPL dujų srovės greitis didesnis, ji tirpdo ir nupučia metalą. Procese tarp volframo elektrodo ir detalės sukuriamas nuolatinės srovės lankas. Plazma sukoncentruojama į siaurą didelio greičio, aukštos temperatūros pluoštą siaurame antgalyje. Įvairiems metalams pjauti naudojamos įvairios dujos: azotas, azoto ir deguonies arba azoto ir vandenilio mišiniai. Titanas pjaunamas grynu argonu. Angliniai plienai pjaunami 80% Ni2 ir 20% O2 mišiniu arba tik Ni2, naudojant vandens ekraną. Procese naudojami specialūs CO2 arba Ni2 dujinio ekrano antgaliai. Taip pat vietoj dujinio ekrano gali būti naudojamas vandens purškimo antgalis, kuris dar labiau susiaurina liepsną. Plonesnėms plokštėms pjauti parenkama 120-200 V įtampa, o iki 50 mm storio plokštėms – 400 V. Priklausomai nuo pjaunamos medžiagos ir pjovimo greičio gali būti 70- 1000 A. Nepaisant gerų PPL savybių, našiausiai ploną anglinį plieną galima pjauti acetileno liepsna. Nerūdijantysis plienas pjaunamas panašiai kaip anglinis plienas, tačiau galima pjauti tik iki 100 mm storio plokštes. Paprastai automatinio pjovimo įrenginio stalas yra panardintas į vandenį iki pjaunamos deralės apačios. Plazmos dujos nuneša taip pat dujomis virtusio metalo daleles į vandenį, kur jos sustingsta. Be to, prie degiklio prijungtas antgalis sukuria vandens ekraną aplink lanką. Tai sumažina pjaunant kylantį triukšmą. 13. Fizikiniai, fizikiniai-mechaniniai ir fizikiniai- cheminiai reiškiniai elektroerozinės technologijos porcesuose. Detalės apdirbimas elektrofizikiniais ir elektrocheminiais metodais- tai įvairių poveikių (elektrinių, elektrochminių ir kt.) visuma, kad detalė įgytų reikiamą formą ir matmenis. Šių apdirbimo metodų yra keturios rūšys: apdirbimas elektroerozija, spinduliu, ultragarsu ir elektrocheminiai. Naujiems apdirbimo metodams reiktų skirti apdirbimą plazma, formavimą magnetiniame lauke ir kt. Šie metodai ypač svarbūs, gaminant dirbinius iš labai kietų medžiagų, kurias apdirbti įprastais metodais labai sunku arba visiškai neįmanoma. Tokios medžiagos yra feritai, germanis, silicis, deimantai, rubinai, kvarcas, kietieji lydiniai, keramika ir kt. Elektroeroziniai apdirbimo būdai naudojami visoms srovei laidžioms medžiagoms apdirbti. Šie metodai pagrįsti elektros erozijos reiškiniu: elektrodų paviršius ardomas elektros išlydžiu tarp šių elektrodų. Medžiaga aplydoma, o apdirbimo atliekos iš darbo zonos pašalinamos skysčio mišinio pavidalu. Pagrindiniai apdirbimo elektroerozija metodai yra apdirbimas elektros kibirkštimi ir anodinis- mechaninis apdirbimas. Apdirbant šiais metodais tarp elektrodų yra skystas dielektrikas, elektros energija tiekiama impulsais. Dėl skysčio metalas irsta greičiau ir greičiau pašalinamos apdirbimo atliekos. Elektroeroziniai metodai skirstomi pagal srovės ir įtampos impulsų formą ir parametrus bei impulsų generavimo metodus. Srovės ir įtampos impulsai gali būti vieno ir kintančio poliarumo bei įvairių formų. Pagrindiniai impulsų parametrai yra jų trukmė ti ir retumas q. Pagal trukmę impulsai būna: trumpieji (ti10-4s). Impulsų retumu q vadinamas impulsų periodo T ir trukmės santykis ti santykis: q=T/ ti. 15. Elektroimpulsinis legiravimas. Elektrinis laidininko sprogimas (ELS) - metalo fizinės būklės staigus pokytis dėl intensyvaus energijos išsiskyrimo juo tekant didelio tankio srovės impulsui (>1010 A/m2), kuris pažeidžia metalo elektrinį laidumą ir yra lydimas generuojamų smūginių bangų ir elektromagnetinio spinduliavimo. Sprogstamieji laidininkai naudojami storoms (0,10...0,30 mm) metalo dangoms užpurkšti ir plonoms (0,001...0,05 mm) dangoms užgarinti. Storomis dangomis sustiprinami mašinų detalių darbiniai paviršiai, pvz., padidinamas į paviršių atsparumas dilimui, atkuriamas nudilęs sluoksnis, o plonomis dangomis padengiami elektronikos pramonės gaminių paviršiai. Išpurškiant vielą srovės impulsu gaminami ypač smulkūs (nano) milteliai, detonuojamos sprogstamosios medžiagos. Šis reiškinys naudojamas kaip šviesos šaltinis greitajam fotografavimui - medžiagų degimui ar peršviesti, branduoliniams povandeniniams sprogimams modeliuoti. Elektroimpulsinis užpurškimas (EIU) - elektros srovei laidžių medžiagų sudarymas naudojant jų „elektrinį sprogimą": laidininku įtampos (5...30 kV) galingam (10"...1012 A/m2 tankio), medžiaga užverda, perkaista, dalis jos išgaruoja, kita dalis pavirsta mikrometrų dydžio lašeliais. Dėl labai mažos proceso trukmės ir medžiagos inertiškumo įvyksta terminis smūgis – kyla slėgis, suteikiantis dalelėms (500...600) m/s greitį. Susidaręs aerozolis – garų ir lašelių srautas -pasiekia kliūtį (paruoštą padengti paviršių) garai kondensuojasi, lašeliai sukimba su paviršiumi - formuojama danga. Be ryškaus blyksnio, sprogimą lydi per 130 dB akustinis impulsas. Pagrindinė įrenginio elektrinės grandinės dalis aukštosios įtampos srovės impulsų generatorius (RLC kontūras),veikiantis impulsiniu režimu. Maitinimo šaltinis E (1 pav.) per balastinę varžą RB įkrauna kondensatorių C iki darbinės įtampos. Kondensatorių baterija išsikrauna per išpurškiamą vielą (foliją) B. Iškrovai (grandinei sujungti) naudojamas jonizacinis jungiklis JJ. Dažnai srovės impulso poveikis vielai vadinamas „terminiu smūgiu". Skiriami trys užpurškimo etapai: laidininko išpurškimas (vielos pavertimas garų ir lašelių srautu); garų ir lašelių srauto plitimas; dangos formavimas. Kadangi išpurškimas ypač dinamiškas, srovės pasiskirstymui laidininko skerspjūvyje didelę įtaką turi „paviršinis" efektas - srovės tankis paviršiuje yra didesnis nei laidininko viduje, todėl iš pradžių garuoja paviršius, o paskui kaista, lydosi ir verda gilesni sluoksniai. Todėl išpurškiamos vielos skersmuo neturi būti didesnis kaip 2,5 mm. Taip pat vyksta ir vidinis vielos garavimas mikroįtrūkimų, tuštumų ir kitų defektų vietose. Viela kaista, lydosi, verda, o magnetinis slėgis („pinch" efektas) ir medžiagos inercija tam tikrą laiką išlaiko vielos formą. Todėl srovei tekant medžiaga perkaitinama-temperatūra gali siekti kelias dešimtis tūkstančių laipsnių. Viela virsta suslėgtu garų ir lašelių aerozoliu. Šiuo momentu grandinės laidumas krinta ir srovės stipris tampa artimas nuliui. Pradeda intensyviai garuoti laidininko paviršius, nors medžiagos lašeliai dar nejuda. Sumažėjus slėgiui grandinė „pramušama" pakartotinai - srovė vėl padidėja ir lašeliai pradeda plisti. Vielos išpurškimas sukelia cilindrinę smūginę bangą, plintančią iki 1500 m/s greičiu, vielos garų srautą (600...900 m/s) ir metalo lašelius plintančius 500...600 m/s greičiu. Išgaravusio ir lašeliais pavirtusio (įkaitusių iki virimo temperatūros) metalo kiekių santykį bei lašelių dydį lemia elektros srovės impulso stipris I. Elektroimpulsinis legiravimas yra impulsinis padengimo būdas. Paviršiaus paruošimas. Paviršių paruošiant nuvalomos rūdys, oksidų plėvelės, riebalai ir kt. teršalai, pašalinama drėgmė, taip pat padidinamas paviršiaus šiurkštumas. Todėl paviršius tampa ne tik aktyvesnis, bet ir didėja realus dangos ir paviršiaus sąveikos plotas. Vienas iš optimalių paruošimo EIU būdų - apdorojimas korundo dalelių ar plieno šratų srautu. Jei reikalingas geras sukibimas, paviršiuje įpjaunamas išdraskytas sriegis. Paruoštas paviršius nedelsiant padengiamas. Išpurškiamoji viela ar folija tarp elektrodų tiekiama ištisa arba rpyta reikiamo dydžio atkarpomis. Grandinės elektrodai Skiamąja viela sujungiami priartinant ją atstumu, mažesniu už savaiminio jonizavimo dydį. Padengimo atstumas. Jis turi įtakos dangų savybėms. Jei atstumas mažas, danga būna šiurkšti, jei per didelis, išpurkštos vielos lašeliai aplenkia garus - lašeliai oksiduojasi, prastai sukimba. Dar labiau padidinus atstumą, detalės paviršius bus padengtas tik visiškai oksiduotu sluoksniu. Dangos storis. Vienu išpurškimo ciklu gaunama 5... 15 um storio danga, keliais ciklais - 100 um. Japonų firmos Kavvasaki Heavy Industries Ltd gaminamų motociklų cilindrų įvorių (aliumininių) dilimui sumažinti naudojamos daugiasluoksnės 170 um molibdeno ir anglingo plieno dangos. 16. Fizikiniai-cheminiai mikrolankinio oksidavimo pagrindai. Detalių formavimo laiką lemia pav sąvybės. Fiziniai cheminiai procesai kuriais grindžiamas mikrolankinis oksidavimas. Šio metodo paskirtis sudaryti metalo pav duotų sąvybių plėvelę. Šis apdorojimas tai plazminis elektrolitinis anodinis metalo apdorojimas. Jei turime anodą ant jo metalinio paviršiaus sudentizuojama medžaga ant kurio dedamosiomis yra tiek anodo metalas, tiek elektrolito detalės. To pasekoje tam kad sudaryti plazmą būtina elektrinė iškrova ir skirtingai nuo įprastinės elektrolizės turime didesnę įtampą ir srovės tankį (A/cm2). Dažniausiai tokiu atveju formuojamos oksido plėvelės. Ši technologija daugiausia naudojama aliuminio padengimui sudarant aliuminio oksido plėvelę. Taip aliumininė detalė tampa atsparesnė korozijai ir dilimui. Priešingai nuo įprastinės elektrolizės elektrolitas yra ne tik laidininkas, bet ir metalinio anodo oksiduotojas, bet ir sudėtingesnių komponentų tiekėjas (Aliuminantai, silikantai ir pan.). Vientūrinis metalas – tai metalas, kurio oksidavimo laipsnis yra skirtingas priklausomai nuo oksidavimosi sąlygų. Šiuo atveju ant anodo sukuriama ant anodo pav bėganti bėganti mikrolanko banga, kuri augina plėvelę. Jei mes padidintume įtampą, vietoj mikro gautume makro lanką. Keisdami elektrolito sudėtį mes Js gauti įvairias suformuotų plėvelių sąvybes. Šiuo atveju galima sukurti stiprią plėvelę ant sudėtingo profilio pav. Šiuo atveju galima gauti iki 0,4 mm storio sluoksnį (tai daug, ir jis turės geras athezines sąvybes – gerai prilipęs). Naudojant šį metodą nereikia pav paruošti ir yra galimybė automatizuoti. Procesai šio apdorojimo metu yra gana sudėtingi. Esmė, kad sukuriama aukšta temperatūra ir medžiagos juda link katodo ir anodo, dėka joninio ar elektrolinio laidumo. Šiuoatveju vyksta elektrocheminiai procesai. Jų metu elektrolito dalelės yra transportuojamos prie vieno ar kito elektrodo ir prie jų vyksta cheminės reakcijos kurioms reikia aukštos temperatūros. Tuo būdu išsiskiria kieti ar dujų pavidalo produktai. Mikrolankinis oksidavimas remiasi tuo, jog susidarius ant anodo pav plonai plėvelei elektrolitas kontaktuoja su plėvele. Apdorojant aliuminį, pasiekus plėvelės storį (0,5-10mikrometro) pasireiškia kibirkščiavimas praeinant srovei, toliau formuojama plėvelė, bet pav porėtas. Dėl temp potencialų skirtumo susidaro nevienodos struktūros plėvelė. Priklausomai kokia medžiaga yra elektrolite, jos gali reaguoti su plėvele ar ne. Oksido-hidroksido padengimą mes gauname šiuo būdu. Būtent formuojant ant aliuminio det tokią plėvelę, tokiu būdu aliuminis gauna atsparumui dilimui sąvybes kurios šiaip turi brangesni metalai. Šį metodą riboja dėl aliuminio cheminių sąvybių. Šios plėvelės sąvybes nėra atsparios kai kurių medžiagų poveikiui. Mikrolankas naudojamas ir juodiems metalams apdoroti. Naudojant mikrolankinį oksidavimą sunaudojami elektrolitai turintys neigiamų jonų SO42-, OH-, H4S2-, C2O-2. Praktiškai tokie procesai paremti tuo, kad . Šis gautas hidroksidas reaguoja su aliuminiu. Gautas aliuminio hidroksidas ir iš jo vėl ima skirtis . . Čia proceso metu susidaręs vadinamas polimeru. 17.Technologiniai procesai pagrįsti mikrolankiniu oksidavimu. Procesai skirtstomi pagal medžiagas. Vieni procesai skirstomi gryam Al. Korozijai atsparu Al lydiniai. Konstrukciniai Al lydiniai (diuraliuminis) diuraliuminio priedai Cu, Mg, Zn. Al Si lydiniai.pastaruoju metu atlikta daug tyrimų naudojant rengeno mikroskopus. Dažniausiai plėveles sudaro Al oksidas. Šie Al oksidai sudaro kristalines gardeles, kurios nevienodos. Kosntrukcinio Al atveju turime šio oksido a-struktūrą. Jai sluoksns viršyje 0,1mm, šio sluoksio struktūra keičiasi. Galimi skirtingi mikrolankinio rėžimo padengimai kurie savo ruožtu sąlygoje ir pačios plėvelės savybes. Mikrokietumas matuojamas kaip ir paprastas kietumas spaudžiant deimantu. . P – Jėga; d-plotas.. 18. Ultragarsas ir jo šaltiniai. Oras gali deformuotis ir nuo skirtingo virpėjimo žmogaus ausis reaguoja skirtingai.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!