Передовые технологии в машиностроении - образ будущего России

Электро-физико-химическим методы обработки
1 К электро-физико-химическим методам обработки (ЭФХМО) относят методы изменения формы, размеров, структуры и качества поверхностного слоя заготовок, происходящие под влиянием термического, химического или комбинированного действия электрического тока, подводимого непосредственно (гальваническая связь) к детали и инструменту, его разрядов, электромагнитного поля, электронной и плазменной струи, акустических волн и т.д. При этом преобразование электрической или химической энергии в другие виды происходит в зоне обработки, образованной взаимодействующими поверхностями инструмента и детали.
К электро-физико-химическим методам размерной обработки относятся:
• электрохимическая (ЭХО);
• элсктроэрозионная (ЭЭО);
• ультразвуковая (УЗО);
• электронно-лучевая (ЭЛО);
• светолучевая (СЛО);
• плазменная (ПО);
• комбинированные электроэрозионно-химические и электромеханические способы.
Эти же методы, кроме размерной обработки, используют для выполнения других технологических операций, например сварки, поверхностного упрочнения и пр.
2. Защитные покрытия и способы их нанесения
При работе с металлическими изделиями постоянно стоит вопрос их защиты от коррозии, а также придания деталям достойного внешнего вида. Формирование на поврехности металлов различных защитных покрытий - задача вполне реализуемая в домашних условиях, однако необходимо знать особенности процесса и точные составы растворов. В данной статье собран необходимый мимимум сведений для решения описанной задачи.
Никелирование
Составы растворов для цинкатной обработки
Хромирование
Бороникелирование
Борокобальтирование
Кадмирование
Меднение
Серебрение
Лужение
Основными причинами (более 70 %) выхода из строя деталей машин и металлоконструкций являются процессы изнашивания и коррозии. Ежегодные потери металла от трения и износа составляют до 4–5 % валового национального дохода. Именно поэтому большое внимание уделяется увеличению срока службы и восстановлению рабочих поверхностей различных деталей и механизмов.
В настоящее время для защиты от коррозии нашли применение следующие способы нанесения металлических покрытий: гальваническое высаживание при электролизе, газотермическое напыление или металлизация, термодиффузионное насыщение в порошке, погружение в расплавленный металл, плакирование.
По типу соединения защитного слоя с основой различают адгезионные и диффузионные металлические покрытия. Формирование адгезионного покрытия осуществляется за счет механического сцепления частиц покрываемого слоя с шероховатой поверхностью основы. К покрытиям с адгезионной связью с основой можно отнести гальванические и металлизационные. Коррозионная стойкость этих покрытий во многом определяется прочностью сцепления (адгезией) защитного слоя с основой. При формировании диффузионного покрытия на поверхности раздела: металл покрытия - металл основы протекают процессы диффузии и химического взаимодействия. В результате чего на поверхности защищаемого изделия образуется сложное по составу покрытие, связанное с основой диффузионной зоной, состоящей из атомов металла основы и металла покрытия. Диффузионными являются покрытия, сформированные погружением в расплав и методом диффузионного насыщения. Покрытия, нанесенные методом плакирования по мнению некоторых авторов можно считать как адгезионными, так и диффузионными. Это связано с тем, что связь с основой у этих покрытий в основном адгезионная, но имеют место незначительные по размеру диффузионные спайки.
Адгезионные покрытия могут иметь различное качество сцепления с основой. При слабой адгезии катодных покрытий и наличии сквозной пористости коррозионное разрушение металла основы происходит под защитным слоем. Анодные покрытия даже при слабой адгезии и наличии сквозной пористости будут осуществлять катодную защиту металла основы.
Диффузионные покрытия связаны с основой слоем, образованным в результате взаимной диффузии металлов покрытия и основы. Вследствие этого коррозионное поражение основы возможно только при полном разрушении покрытия даже на не большой площади, если это покрытие катодное и на значительной площади, если оно анодное. Поэтому диффузионные покрытия, при прочих равных условиях, с точки зрения надежности и долговечности, имеют предпочтение относительно адгезионных.
Выбор металла покрытия и способа его нанесения определяются видом и особенностями изделия, его размерами, условиями эксплуатации, планируемой долговечностью и экономическими соображениями.
3. Нанотехнологии
Нанотехнология – это область науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов и разработкой устройств с базовыми структурными элементами размерами в несколько десятков нанометров (1 нм = 10-9 м). Применительно к индустрии наносистем границы геометрического фактора формально определены от единиц до 100 нм. Однако система получает приставку «нано» не потому, что ее размер становится меньше 100 нм, а вследствие того, что ее свойства начинают зависеть от размера. В макроскопическом представлении физические и физико-химические свойства вещества инвариантны относительно его количества или размера.