Сущность электронно-лучевой размерной обработки. Применение низкотемпературной плазмы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа № 1

плазма ультразвуковой электронный луч

Опишите области применения низкотемпературной плазмы

Пламзма (от греч. рлЬумб «вылепленное», «оформленное») -- частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов). Важнейшей особенностью плазмы является ее квазинейтральность, это означает, что объемные плотности положительных и отрицательных заряженных частиц, из которых она образована, оказываются почти одинаковыми. Плазма иногда называется четвёртым (после твёрдого, жидкого и газообразного)агрегатным состоянием вещества.

Слово «ионизированный» означает, что от электронных оболочек значительной части атомов или молекул отделен, по крайней мере, один электрон. Слово «квазинейтральный» означает, что, несмотря на наличие свободных зарядов (электронов и ионов), суммарный электрический заряд плазмы приблизительно равен нулю. Присутствие свободных электрических зарядов делает плазму проводящей средой, что обуславливает её заметно большее (по сравнению с другими агрегатными состояниями вещества) взаимодействие с магнитным и электрическим полями.

Разнообразное использование низкотемпературной плазмы определяется простотой её создания. Газоразрядная плазма применяется в газовых лазерах и источниках связи, в плазмохимических процессах и процессах очистки газов, для обработки поверхностей. В различных технологических и металлургических процессах низкотемпературная плазма как рабочее тело используется при преобразовании тепловой энергии в электрическую, в магнитогидродинамических генераторах и термоэмиссионном преобразователе. В плазмотроне низкотемпературная плазма выполняет роль теплоносителя. Вводимая в плазму электрическая энергия передаётся электронам, а от них - атомам или (и) молекулам газа и нагревает его. Удельная энергия, вводимая в такой газ, заметно выше энергии в пламени газовой горелки.

Применения низкотемпературной плазмы можно разделить на две стадии. В первой из них плазма является рабочим телом конкретных установок и приборов (газоразрядные лазеры и лазеры, возбуждаемые электронным пучком, термоэмиссионный преобразователь, газоразрядные источники света и т. д.); во второй - плазма составляет основу соответствующих технологий.

Технологическое применения плазмы обеспечиваются двумя её качествами. Во-первых, в плазме могут быть достигнуты гораздо более высокие температуры, чем в горелках на химическом топливе. Поэтому плазма является отличным теплоносителем; во-вторых, в плазме образуется много ионов, радикалов и различных химически активных частиц, поэтому в плазме или с её помощью можно провести хим. процессы в объёме или на поверхности.

Поскольку максимальная темпеpaтура в хим. горелках 3000 К, низкотемпературная плазма открывает новые возможности в плавке и резке металла. Дуговой разряд позволяет создать плазму с темп-рой в 3 - 4 раза выше, которая при соприкосновении с металлом расплавляет его. Плазменные методы сварки и резки металлов обеспечивают более высокую удельную производительность, качество продукта, дают меньше отходов, но требуют больших затрат энергии и более дорогого оборудования.

Плазма как теплоноситель используется в топливной энергетике. Введение плазмы в зону сжигания низкосортных углей существенно улучшает энергетические параметры процесса.

Как хороший теплоноситель плазма позволяет производить термическую обработку поверхности и её закалку. При этом не изменяется хим. состав поверхности, но улучшаются её физ. параметры. При другом способе обработки поверхности активные частицы плазмы вступают в хим. реакцию с материалом поверхности. Например, при проникновении ионов или активных атомов из плазмы в приповерхностный слой в нём образуются нитриды или карбиды металлов, что упрочняет поверхность. Плазма может не вступать в хим. реакцию с поверхностью, но образует на ней свои хим. соединения в виде плёнок, обладающих некоторым набором механических, тепловых, электрических, оптических и хим. свойств в зависимости от параметров плазмы. Толщина плёнки, напыляемой на поверхность из плазмы, пропорциональна времени плазменного процесса. Изменяя через некоторое время состав плазмы, можно создавать многослойную структуру. Обработка отдельных слоев сфокусированным излучением ртутной лампы или лазера позволяет создавать профилированную плёнки с минимальным размером отдельных элементов в несколько микрон.

Низкотемпературная плазма применяется для получения ряда хим. соединений, полимеров и полимерных мембран, а также при производстве порошков керамических соединений (SiC, Si₃N₄), металлов и окислов металлов.

Низкотемпературная плазма используется для анализа элементного состава вещества, осуществляемого двумя способами. В первом из них исследуемое вещество вводится в плазменную горелку - дуговой разряд с проточной плазмой - в микроколичествах либо в виде порошка, либо в виде капель. В плазме вещество диссоциирует на атомы, которые частично возбуждаются и излучаются. По спектральному составу излучения определяется элементный состав вещества. Этот метод, наз. эмиссионным спектральным анализом, имеет долгую историю и применяется для анализа металлов и сплавов; он позволяет надёжно определять содержание примесей в кол-ве, превышающем 10^-3 - 10^-2 %.

В др. способе элементного анализа исследуемое вещество также вводится в пламя или в проточную плазму газового разряда, которые находятся между двумя электродами. Пламя или плазма облучаются излучением перестраиваемого лазера, и протекающий через плазму ток измеряется как функция длины волны излучения. Как только излучение попадает в резонанс с переходами атомов, находящихся в плазме, то изменяются условия ионизации атомов и, следовательно, разрядный ток. Этот эффект наз. оптогальваническим; чувствительность методов, использующих этот эффект, на неск. порядков выше, чем в эмиссионном спектральном анализе.

Опишите процесс электрохимического полирования

Электрохимическим полированием называется процесс отделки поверхности металлов, приводящий к уменьшению шероховатости и появлению зеркального блеска электрохимическим способом.

Для осуществления электрохимического полирования обрабатываемую деталь, являющуюся анодом (т.е. электродом, соединенным с положительным полюсом источника тока), надо поместить в ванну с электролитом. Вторым электродом служат катоды, изготовленные из меди. На схеме показано протекание процесса электрохимического полирования. Благодаря специально подбираемому составу электролита и создаваемым условиям (образование пленки 2 повышенного сопротивления) растворение осуществляется неравномерно. В первую очередь растворяются наиболее выступающие точки 3 (выступы), вследствие чего шероховатость уменьшается, а затем исчезает, и поверхность детали становится гладкой и блестящей. Избирательное растворение торчащих элементов протекает с одновременным получением блеска.

Удаление крупных выступов 3 называется макро-полированием, а растворение микроскопически малых неровностей 4 - микро-полированием. Если макро- и микро-полирование протекает одновременно, то поверхность приобретает гладкость и блеск. В ряде случаев эти качества могут быть несвязанными друг с другом, т.е. блеск может достигаться без сглаживания, а сглаживание - без блеска.

В процессе электрохимического полирования на поверхности анода (полируемой детали) образуется окисная или гидроокисная пленка. Если эта пленка равномерно покрывает поверхность, то она создает условия, необходимые для протекания микро-полирования. Внешняя часть этой пленки непрерывно растворяется в электролите. Поэтому для успешного проведения процесса необходимо создания условий, в которых существовало бы равновесие между скоростями образования окисной пленки и скоростью ее химического растворения с тем, чтобы толщина пленки поддерживалась неизменной. Наличие пленки обусловливает возможность обмена электронами между полируемым металлом и ионами электролита без опасности местного разрушения металла агрессивным электролитом.

Макро-полирование также является процессом, зависящим от наличия прианодной пленки. Будучи более толстой в углублениях и более тонкой на выступах, эта пленка способствует их ускоренному растворению, так как на выступах создается более высокая плотность тока, а электрическое сопротивление над ними меньше, чем над углублениями.

Эффективность действия пленки увеличивается с повышением ее внутреннего сопротивления. Электролиты, содержащие соли слабодиссоциирующих кислот или комплексные соли, повышают сопротивление пленки.

Кроме действия прианодной пленки на течение процесса электрохимического полирования влияют и другие факторы, в частности механическое перемешивание электролита (или движение анода), благоприятствующие утончению пленки за счет ее растворения или уменьшения толщины диффузионного слоя. Электролиты некоторых составов функционируют нормально только при нагреве. Общим правилом является то, что повышение температуры снижает скорость нейтрализации и повышает скорость растворения прианодной пленки.

Существенными факторами, влияющими на течение процесса электрохимического полирования, являются также плотность тока и напряжение.

На рисунке показана типичная зависимость плотности тока от напряжения в ванне при электрохимическом полировании.

На участке АБ повышение плотности тока почти пропорционально увеличению напряжения. На участке БВ режим нестабилен, наблюдается колебание тока и напряжения. Предельный ток, соответствующий участку ВГ, характеризует процесс формирования на аноде пассивной пленки. При этом повышение напряжения в довольно широком интервале не сопровождается изменением плотности тока. По достижении напряжения, соответствующего точке поворота Г на кривой, начинается новый процесс - образование газообразного кислорода.

В зависимости от состава электролита и обрабатываемого металла полирование ведут при режимах соответствующих различным участкам кривой. Так, полирование меди в фосфорной кислоте ведут при режиме предельного тока, когда не происходит образования кислорода.

Сущность электронно-лучевой размерной обработки. Схема установки, принцип действия. Область применения

В настоящее время электроннолучевая технология сформировалась как самостоятельное, обладающее широкими технологическими возможностями направление в области обработки материалов.

Электронный луч как технологический инструмент позволяет осуществлять нагрев, плавку и испарение практически всех материалов, сварку и размерную обработку, нанесение покрытий и запись информации.

Однако электронный луч как источник энергии не везде получил широкое распространение из-за высокой стоимости оборудования, в необходимости высокой квалификации обслуживающего персонала, в сложности средств обеспечения безопасности, создание глубокого вакуума (порядка мм.рт.ст.) или Па. [1].

Формирование электронного луча для технологических целей можно представить состоящим из следующих основных стадий:

-- получение свободных электронов;

-- ускорение электронов электростатическим или магнитным полем и формирование электронного пучка;

-- изменение поперечного сечения электронного пучка (чаще для его фокусирования на обрабатываемой поверхности);

-- отклонение электронного луча и обеспечение требуемой траектории перемещения точки его встречи с обрабатываемой поверхностью.

Для получения электронного луча и управления им применяются устройства, называемые электронными пушками.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Схема электроннолучевой установки

Источником электронов в установке является термоэмиссионный катод из вольфрама или тантала, обладающих высокими эмиссионными характеристиками. Его температура находится в пределах 1600…2800 °К. Из-за тяжелых температурных условий срок службы катодов не превышает нескольких десятков часов.

На некотором расстоянии от катода находится анод 2, выполненный в виде массивной детали с отверстием.

Между катодом и анодом от специального высоковольтного источника питания 8 прикладывается ускоряющее напряжение 30…150 кВ (за счет генератора и импульсного трансформатора). Электроны ускоряются этим напряжением до значительных скоростей, большая часть их проходит через отверстие 2, и в за анодном пространстве они движутся по инерции.

Для фокусирования луча из потока в электронной пушке обычно используется система диафрагм и магнитных линз. Магнитная линза 3 представляет собой соленоид с магнитопроводом, создающий специальной формы магнитное поле, которое при взаимодействии с движущимся электроном смещает его траекторию в направлении оси системы.

В фокусе электронный луч может обладать весьма высокой плотностью энергии, достигающей 5•1012 Вт/м2.

В конструкцию электронной пушки обычно входит так же отклоняющая система 4, служащая для перемещения луча по обрабатываемой поверхности.

Электронная пушка обычно имеет две пары отклоняющих катушек, обеспечивающих перемещение луча по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Электронная пушка обычно выполняется в виде функционального блока, который крепится к рабочей камере 5.

Обрабатываемая заготовка 6 помещается в рабочую камеру 5, снабженную иллюминаторами для наблюдения за процессом обработки.

При малой площади обработки (менее 10х10 мм) обычно достаточно перемещения луча, а заготовка может оставаться неподвижной.

Источником электронов в установке является термоэмиссионный катод из вольфрама или тантала, обладающих высокими эмиссионными характеристиками. Его температура находится в пределах 1600…2800 °К. Из-за тяжелых температурных условий срок службы катодов не превышает нескольких десятков часов.

На некотором расстоянии от катода находится анод 2, выполненный в виде массивной детали с отверстием.

Между катодом и анодом от специального высоковольтного источника питания 8 прикладывается ускоряющее напряжение 30…150 кВ (за счет генератора и импульсного трансформатора). Электроны ускоряются этим напряжением до значительных скоростей, большая часть их проходит через отверстие 2, и в за анодном пространстве они движутся по инерции.

Для фокусирования луча из потока в электронной пушке обычно используется система диафрагм и магнитных линз. Магнитная линза 3 представляет собой соленоид с магнитопроводом, создающий специальной формы магнитное поле, которое при взаимодействии с движущимся электроном смещает его траекторию в направлении оси системы.

В фокусе электронный луч может обладать весьма высокой плотностью энергии, достигающей 5•1012 Вт/м2.

В конструкцию электронной пушки обычно входит так же отклоняющая система 4, служащая для перемещения луча по обрабатываемой поверхности.

Электронная пушка обычно имеет две пары отклоняющих катушек, обеспечивающих перемещение луча по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Электронная пушка обычно выполняется в виде функционального блока, который крепится к рабочей камере 5.

Обрабатываемая заготовка 6 помещается в рабочую камеру 5, снабженную иллюминаторами для наблюдения за процессом обработки.

При малой площади обработки (менее 10х10 мм) обычно достаточно перемещения луча, а заготовка может оставаться неподвижной.

Чтобы получить точные размеры без оплавления краев необходимо:

-- обеспечить строгое дозирование энергии электронного луча путем импульсного действия луча на поверхность, либо организуя перемещение луча по поверхности со строго заданной скоростью.

Таким образом, можно определить три режима размерной обработки:

1). Моноимпульсный, когда отверстие получают за время одного импульса.

2). Многоимпульсный.

3). Многоимпульсный с перемещением электронного луча по заготовке с определенной скоростью.

Параметры электроннолучевой размерной обработки связаны с физическими характеристиками материала заготовки (температурой плавления, теплоемкостью, удельной теплотой испарения, упругостью пара) и не зависят от его механических свойств (прочности, твердости, пластичности).

Электронный луч нашел применение в первую очередь для размерной обработки твердых материалов-алмазов, кварца, керамики, кристаллов кремния и германия.

Образование полостей электронным лучом ведут в многоимпульсном режиме (с) на глубину не более 15…20 мм. Лучшие образцы установок позволяют при глубине резания до 5 мм получать уклон стенок ?1°.

Минимальная ширина реза может достигать 5…10 мкм.

Особой разновидностью размерной обработки является перфорация (получение мелких сквозных отверстий) различных материалов - металлические и керамические элементы фильтров, искусственную кожу -- для воздушной проницаемости. При этом производительность составляет отверстий в секунду.

Погрешность размеров всего ±5 мкм. Шероховатость поверхности =5 мкм.

При производстве искусственных волокон широко применяются фильеры из различных твердых сплавов, керамики, стекла. Выпускают фильеры диаметром до 30…50 мм при толщине 1…3 мм; они могут содержать до 500 отверстий. Поперечное сечение отверстий может быть разнообразным размером 20 мкм.

Контрольная работа № 2

Опишите сущность ультразвукового контроля металлических изделий

Ультразвуковамя дефектоскопимя -- метод основанный С.Я. Соколовым, позволяющий осуществлять поиск дефектов в материале изделия путём излучения и принятия ультразвуковых колебаний, отраженных от внутренних несплошностей (дефектов), и дальнейшего анализа их амплитуды, времени прихода, формы и других характеристик с помощью специального оборудования -- ультразвукового дефектоскопа. Является одним из самых распространенных методов неразрушающего контроля.

Звуковые волны не изменяют траектории движения в однородном материале. Отражение акустических волн происходит от раздела сред с различными удельными акустическими сопротивлениями. Чем больше различаются акустические сопротивления, тем большая часть звуковых волн отражается от границы раздела сред. Так как включения в металле часто содержат воздух, имеющий на несколько порядков большее удельное акустическое сопротивление, чем сам металл, то отражение будет практически полное.

Разрешающая способность акустического исследования определяется длиной используемой звуковой волны. Это ограничение накладывается тем фактом, что при размере препятствия меньше четверти длины волны, волна от него практически не отражается. Это определяет использование высокочастотных колебаний -- ультразвука. С другой стороны, при повышении частоты колебаний быстро растет их затухание, что ограничивает доступную глубину контроля. Для контроля металла наиболее часто используются частоты от 0.5 до 10 МГц.

Существует несколько методов возбуждения ультразвуковых волн в исследуемом объекте. Наиболее распространенным является использование пьезоэлектрического эффекта. В этом случае излучение ультразвука производится с помощью преобразователя, который преобразует электрические колебания в акустические с помощью обратного пьезоэлектрического эффекта. Отраженные сигналы попавшие на пьезопластину из-за прямого пьезоэлектрического эффекта преобразуются в электрические, которые и регистрируются измерительными цепями.

Также используются электромагнитно-акустический (ЭМА) метод, основанный на приложении сильных переменных магнитных полей к металлу. КПД этого метода гораздо ниже, чем у пьезоэлектрического, но зато может работать через воздушный зазор и не предъявляет особых требований к качеству поверхности.

Существующие акустические методы неразрушающего контроля подразделяют на две большие группы - активные и пассивные.

Активные

Активные методы контроля подразумевают под собой излучение и приём акустических волн.

Отражения

Эхо-метод или эхо-импульсный метод -- наиболее распространенный: преобразователь генерирует колебания (т.е. выступает в роли генератора) и он же принимает отражённые от дефектов эхо-сигналы (приёмник). Данный способ получил широкое распространение за счёт своей простоты, т.к. для проведения контроля требуется только один преобразователь, следовательно, при ручном контроле отсутствует необходимость в специальный приспособлениях для его фиксации (как, например, в дифракционно-временном методе) и совмещении акустических осей при использовании двух преобразователей. Кроме того, это один из немногих методов ультразвуковой дефектоскопии, позволяющий достаточно точно определить координаты дефекта, такие как глубину залегания и положение в исследуемом объекте (относительно преобразователя).



Эхо-импульсный метод контроля сварного соединения без дефекта (сверху) и с дефектом (снизу). В правой части изображения представлен экрандефектоскопа с изображённым на нём зондирующим импульсом (сверху) и импульсом от дефекта (снизу).

Зеркальный или Эхо-зеркальный метод -- используются два преобразователя с одной стороны детали: сгенерированные колебания отражаются от дефекта в сторону приемника. На практике используется для поиска дефектов расположенных перпендикулярно поверхности контроля, например трещин.

Трещина в угловом сварном шве, выявляемая дифракцинно-временным методом контроля

Дифракционно-временной метод -- используется два преобразователя с одной стороны детали, расположенные друг напротив друга. Если дефект имеет острые кромки (как, например, трещины) то колебания дифрагируют на концах дефекта и отражаются во все стороны, в том числе и в сторону приёмника. Дефектоскоп регистрирует время прихода обоих импульсов при их достаточной амплитуде. На экране дефектоскопа одновременно отображаются оба сигнала от верхней и от нижней границ дефекта, тем самым можно достаточно точно определить условную высоту дефекта. Способ достаточно универсален, позволяет производить ультразвуковой контроль на швах любой сложности, но требует специального оборудования для фиксации преобразователей, а также дефектоскоп, способный работать в таком режиме. Кроме того, дифрагированные сигналы достаточно слабые.

Дельта-метод -- разновидность зеркального метода -- отличаются механизм отражения волны от дефекта и способ принятия. На практике не используется.

Ревербационный метод - основан на постепенном затухании сигнала в объекте контроля. При контроле двухслойной конструкции, в случае качественного соединения слоёв, часть энергии из первого слоя будет уходить во второй, поэтому ревербация будет меньше. В обратном случае будут наблюдаться многократные отражения от первого слоя, так называемый лес. Метод используется для контроля сцепления различных видов наплавок, например баббитовой наплавки с чугунным основанием. Основным недостатком данного метода является регистрация дефектоскопом эхо-сигналов от границы соединения двух слоёв. Причиной этих эхо-сигналов является разница скоростей упругих колебаний в материалах соединения и их различное удельное акустическое сопротивление. Например на границе баббит-сталь возникает постоянный эхо-сигнал даже в местах качественного сцепления. В силу конструкционных особенностей некоторых изделий, контроль качества соединения материалов ревербационным методом может быть невозможен именно из-за наличия на экране дефектоскопа эхо-сигналов от границы соединения.

Акустическая микроскопия благодаря повышенной частоте ввода ультразвукового пучка и применению его фокусировки, позволяет обнаруживать дефекты, размеры которых не превышают десятых долей миллиметра.

Когерентный метод - помимо двух основных параметров эхо-сигнала, таких как амплитуда и время прихода, используется дополнительно фаза эхо-сигнала. Использование когерентного метода, а точнее нескольких идентичных преобразователей, работающих синфазно, позволяет получить изображение дефекта, близкое к реальному. При использовании специальных преобразователей, таких как преобразователь бегущей волны или его современный аналог - преобразователь с фазированной решёткой, метод позволяет значительно уменьшить время, затраты.

Прохождения

Методы прохождения подразумевают под собой наблюдение за изменением параметров ультразвуковых колебаний, прошедших через объект контроля, так называемых сквозных колебаний. Изначально для контроля применялось непрерывное излучение, а изменение его амплитуды сквозных колебаний расценивалось как наличие дефекта в контролируемом объекте, так называемой звуковой тени. Отсюда появилось название теневой метод. Со временем непрерывное излучение сменилось импульсным, а к фиксируемым параметрам помимо амплитуды добавились также фаза, спектр и время прихода импульса и появились другие методы прохождения. Термин теневой потерял свой первоначальный смысл и стал означать один из методов прохождения. В англоязычной литературе метод прохождения называется through transmission technique или through transmission method, что полностью соответствует его российскому названию. Термин теневой в англоязычной литературе не применяется.

Теневой -- используются два преобразователя, которые находятся по две стороны от исследуемой детали на одной акустической оси. В данном случае один из преобразователей генерирует колебания (генератор), а второй принимает их (приёмник). Признаком наличия дефекта будет являться значительное уменьшение амплитуды принятого сигнала, или его пропадание (дефект создает акустическую тень).

Зеркально-теневой -- используется для контроля деталей с двумя параллельными сторонами, развитие теневого метода: анализируются отражения от противоположной грани детали. Признаком дефекта, как и при теневом методе, будет считаться пропадание отраженных колебаний. Основное достоинство этого метода в отличие от теневого заключается в доступе к детали с одной стороны.

Вертикально ориентированная трещина, выявляемая зеркальным методом.

Временной теневой основан на запаздывании импульса во времени, затраченного на огибание дефекта. Используется для контроля бетона или огнеупорного кирпича.

Метод многократной тени аналогичен теневому, с тем исключением, что ультразвуковая волна несколько раз проходит через параллельные поверхности изделия.

При эхо-сквозном методе используют два преобразователя, расположенные по разные стороны объекта контроля друг напротив друга. В случае отсутствия дефекта, на экране дефектоскопа наблюдают сквозной сигнал и сигнал, двукратно отражённый от стенок объекта контроля. При наличии полупрозрачного дефекта, также наблюдают отражённые сквозные сигналы от дефекта.

Эхо-сквозной метод контроля. При отсутствии дефекта на экране дефектоскопа наблюдаются только 1 и 2 импульсы. При наличии полупрозрачного дефекта, дополнительно 3 и 4-й. На рисунке для наглядности отражения ультразвуковых волн, неверно показаны направления их распространения. Ультразвуковые волны распространяются вдоль акустической оси передатчика (верхнего преобразователя).

Ревербационно-сквозной метод включает в себя элементы ревербационного метода и метода многократной тени. На небольшом расстоянии друг от друга, как правило, с одной стороны изделия, устанавливают два преобразователя - передатчик и приёмник. Ультразвуковые волны, посылаемые в объект контроля после многократных отражений, в конечном счете, попадают на приёмник. Отсутствие дефекта позволяет наблюдать стабильные отраженные сигналы. При наличии дефекта изменяется распространение ультразвуковых волн - изменяется амплитуда и спектр принятых импульсов. Метод применяется для контроля многослойных конструкций и полимерных композитных материалов.

Велосиметрический метод основан на регистрации изменения скорости упругих волн в зоне дефекта. Применяется для контроля многослойных конструкций и для изделий из полимерных композиционных материалов.

Пассивные

Пассивные методы контроля заключаются в приёме волн, источником которых является сам объект контроля.

Акустико-эмиссионный

Вибрационно-диагностический

Шумодиагностический

Современные дефектоскопы точно замеряют время, прошедшее от момента излучения до приёма эхо-сигнала, тем самым измеряя расстояние до отражателя. Это позволяет добиться высокого лучевого разрешения исследования. Компьютеризированные системы позволяют провести анализ большого числа импульсов и получить трёхмерную визуализацию отражателей в металле.

Опишите устройство воздушного фильтра и принцип его работы

Электростатические фильтры предназначены для очистки воздуха от сварочного, масляного и других высокодисперсных аэрозолей взрывопожаробезопасных концентраций, образующихся при различных видах металлообработки в машиностроении, микроэлектронике, при производстве лекарственных препаратов и т.п. Устанавливаются в производственных цехах: электродуговой сварки, кузнечно-прессовой обработки и литья, термообработки, у ванн закаливания, а также в общественно-бытовых и культурно-развлекательных помещениях. Принцип действия электростатических пылеулавливающих фильтров ЭФВА следующий: поток воздуха, содержащий частицы твердого или жидкого аэрозоля, поступающий в двухзонный электрофильтр, сначала проходит через предфильтр, где улавливаются наиболее крупные из частиц. Затем воздух поступает в ионизатор, где между проволочными коронирующими и пластинчатыми заземленными электродами при подаче высокого напряжения возникает коронный разряд и происходит зарядка частиц (на коронирующие электроды подается выпрямленное высокое напряжение положительной полярности 12-13 кВ). Далее заряженные частицы поступают в осадитель, где притягиваются к заземленным пластинам и осаждаются на них. Для предотвращения уноса крупных капель и конгломератов пыли с потоком воздуха предусмотрен постфильтр. Очищенный воздух возвращается в помещение, что позволяет экономить тепло и электроэнергию, или выбрасывается в атмосферу. При улавливании жидкого аэрозоля происходит его стекание по пластинам в поддон корпуса, откуда через сливной штуцер жидкость может поступать в общий сборник-отстойник, а затем вновь использоваться для технологических целей. Электростатические фильтры хорошо очищают воздух от пыли и копоти, но не освобождают от таких токсичных загрязнителей, как окислы азота, формальдегид, и других летучих органических соединений, присутствующих в воздухе бытовых и производственных помещений; поэтому его эксплуатация желательна в комбинации с другими фильтрами.

Плюсом электростатического фильтра является небольшая стоимость и отсутствие дополнительных эксплуатационных расходов.

Опишите конструкцию генератора импульсов для МИО металлов

Магнитоимпульсная обработка металлов (МИО) - это способ пластической деформации металлов и их сплавов, осуществляемый при прямом преобразовании электрической энергии в механическую непосредственно в самом обрабатываемом изделии. Деформация токопроводящих материалов происходит в результате взаимодействия импульсного магнитного поля, создаваемого внешним источником, с током, индуктируемым этим полем в обрабатываемой детали.

Для возбуждения импульсного магнитного поля используется токопроводящий элемент, который называется индуктором и может иметь разнообразную форму.

Магнито-импульсное формообразование

Проходящий по витку ток создает вокруг него магнитное поле. Если в это магнитное поле ввести проводящий контур (2), то в нем возникнут вихревые токи, величина которых пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Взаимодействие вихревого тока в контуре с внешним магнитным полем витка приводит к появлению механических давлений за счет пондермоторных сил.

Для создания местной деформации между витком (1) и заготовкой (2) вводится металлический концентратор (3).

Давление, которое оказывает электромагнитное поле на заготовку, определяется соотношением:

, (1)

где В - магнитная индукция поля в воздушном зазоре; м - абсолютная магнитная проницаемость среды.

Давление на заготовку достигает значений 4•109 Н/м2 (при В=1 МГс).

Формирование изделий электромагнитным полем осуществляется на установках, имеющих принципиальную схему

Принципиальная схема установки: 1 - высоковольтный трансформатор; 2 - выпрямитель; 3 - зарядное сопротивление; 4 - конденсатор; 5 - разрядник; 6 - индуктор.

Одним из основных узлов установки является индуктор, от надежности которого зависит эффективность процесса. Так как при деформациях индуктор испытывает силовое воздействие, то его изготавливают из материала, с высоким пределом текучести и высокой температурой плавления, например меди, бериллиевой бронзы, стали, вольфрама. Динамическая прочность индуктора может быть повышена за счет увеличения массивности и улучшения межвитковой изоляции.

Режимы электромагнитной обработки выбирают исходя из коэффициента формуемости различных материалов, который определяется по формуле:

, (2)

где с - удельное электрическое сопротивление металла; м - плотность металла.

К примеру для меди k=500000 Гс/м, для нержавеющих сталей k=3•107 ГС/м.

При обработке деталей изготовленных из металлов с большим сопротивлением, на них накладывают медную фольгу или наносят гальваническим способом медь.

Достоинства электромагнитной импульсной формовки:

1. Большие скорости обработки, позволяющие формовать детали из маловязких и твердых металлов, которые не поддаются пластической деформации при обычных скоростях;

2. Отсутствие механического соприкосновения между деталью и индуктором, что дает возможность штамповать металлы с нанесенными защитными покрытиями;

3. Относительная несложность;

4. Технологическая гибкость;

5. Лучшие условия труда по сравнению с условиями труда при других методах обработки деталей давлением и т.д.

Недостатки:

1. Сравнительно низкий КПД из-за потерь на нагрев и рассеяние;

2. Сложность обработки деталей с отверстиями или пазами, мешающими прохождению тока;

3. Невысокая долговечность индукторов при работе в электрических полях высокой напряженности;

4. Сложность обработки заготовок больших толщин.

Метод магнитоимпульсной обработки используется для операций развальцовки тонкостенных металлических заготовок любых форм; опрессовки хрупких материалов; чеканки; соединения металлических деталей с неметаллическими; штамповки из металлического листа и т.д.

Размещено на Allbest.ru

...