История электротехники

В 70-х годах была разработана технология применения местного вакуумирования, что позволило отказаться от использования крупных вакуумных камер. Ведущими в области применения ЭЛУ для сварки в локальном вакууме явились фирмы «Скияки» и «Ланжепин» (Франция). При этом способе накладная вакуумная камера располагается на свариваемом крупногабаритном изделии, а герметизация достигается с помощью специальных уплотнений. Фирма «Кавасаки Хиби индастер лтд.» (Япония) разработала оборудование для электронно-лучевой сварки крупногабаритных изделий с местным вакуумированием, например для сварки колец жесткости сферических резервуаров для морских перевозок сжиженного газа.

Особенно эффективна электронно-лучевая сварка толстых стальных листов, для чего обычно использовались пушки на напряжение 100 кВ и выше (Франция, ФРГ). В 1970–1975 гг. в МЭИ (Н.А. Ольшанский, Л.Г.Ткачев) была показана возможность высококачественной сварки стальных изделий толщиной до 200 мм и более при относительно небольших ускоряющих напряжениях 30–40 кВ.

В СССР промышленные сварочные ЭЛУ различных типов создавали ИЭС им. Е.О. Патона и ЦНИИТмаш.

Плазменная сварка. Одними из первых применений плазмотронов были сварка и резка металлов. В СССР с начала 60-х годов этими вопросами занимались Институт металлургии АН СССР (Н.Н. Рыкалин, И.Д. Кулагин, А.В. Николаев) и ИЭС (В.И. Лакомский, Б.А. Мовчан). Плазменная сварка используется для соединения как массивных, так и тонких изделий, так как дуга в потоке газа горит стабильно и при малых токах.

Лазерная сварка. Это одно из наиболее эффективных применений лазерного нагрева (см, подпараграф 7.1.7). Лазерная сварка стала широко использоваться в 70–80-е годы в электронике, приборостроении, автомобильной промышленности и других отраслях. В нашей стране и за рубежом применяется лазерная сварка микросхем, корпусов полупроводниковых приборов, анероидных коробок. В США с помощью лазера сваривают аэрозольные баллончики, в ФРГ — катоды кинескопов, в Японии — цилиндрические литиевые батареи.

Для точечной и шовной лазерной сварки в СССР выпускались лазерные твердотельные установки типов «Квант-10», «Квант-40», «Квант-50» средней мощностью до 0,15 кВт. Установка с газовым лазером «Латус-31» имела уже большую среднюю мощность — 1,5 кВт.

7.3. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ

7.3.1. ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА

Электрическая эрозия, т.е. разрушение контактов под действием электрических разрядов известна была давно. Много исследований было посвящено устранению или хотя бы уменьшению разрушения контактов.

Исследованиями явления управляемой электрической эрозии начали заниматься в 40-х годах нашего столетия отечественные ученые Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко. Электрод-инструмент и электрод-заготовка помещались в ванну с жидким диэлектриком. В качестве генератора импульсов использовался конденсатор, заряжаемый от источника постоянного тока через резистор. При достижении определенной напряженности электрического поля между электродами возникал электрический разряд, который приводил к разрушению участка заготовки. Продукты обработки попадали в жидкость, где охлаждались, не достигнув электрода-инструмента, и осаждались на дне ванны. По истечении определенного времени электрод-инструмент прошивал заготовку, причем контур отверстия точно соответствовал профилю инструмента.

В начале 50-х годов были разработаны специальные генераторы импульсов, которые позволили вести обработку не только короткими импульсами (электроискровый разряд), но и более длительными (искродуговой и дуговой разряды). Большой вклад в развитие методов электроэрозионной обработки внесли отечественные ученые Б.Н. Золотых, А.Н. Лившиц, Л.С. Палатник, М.Ш. Отто.

В настоящее время применяют следующие виды электроэрозионной обработки: прошивание — удаление металла из полостей, углублений, отверстий и т.д.; электроэрозионное шлифование, при котором электрод-инструмент в форме диска совершает вращательное или поступательное движение относительно обрабатываемой заготовки; разрезание профильным или непрофильным инструментом заготовки на части; электроэрозионное упрочнение, осуществляемое, как правило, на воздухе (обеспечивает легирование и наращивание поверхности заготовки, причем нанесенный слой в процессе обработки закаливается и получает повышенную износостойкость). 

7.3.2. ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНАЯ ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ

Электроимпульсную обработку давлением (электровзрывную обработку) применяют для формообразования и разделения заготовок, например для штамповки, гибки, чеканки, вытяжки, раздачи, дробления хрупких материалов, очистки крупных отливок от пригара, резки и развальцовки труб.

Известны две основные разновидности электровзрывного формообразования, отличающиеся способом создания ударной волны.