Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Инновационные технологии в машиностроении

Покупка
Артикул: 777612.01.99
Доступ онлайн
505 ₽
В корзину
В учебном пособии рассмотрены новейшие электрофизические и физико-технические технологии обработки материалов. Изложены основы инновационных технологий в области обработки металлов давлением, литейного, сварочного производства, механической обработки. Адресуется студентам второй ступени высшего образования по специальности: 1-36 80 02 «Инновационные технологии в машиностроении», будет полезен для учащихся технических колледжей, а также слушателей системы повышения квалификации и инженерно-технических работников.
Клименков, С. С. Инновационные технологии в машиностроении : учебное пособие / С. С. Клименков, В. В. Рубаник. - Минск : Беларуская навука, 2021. - 404 с. - ISBN 978-985-08-2760-9. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1865692 (дата обращения: 08.11.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов

                                    
© Клименков С. С., Рубаник В. В. (мл.), 
    2021  
© Оформление. РУП «Издательский дом  
    «Беларуская навука», 2020

УДК 621:001.895(075.8)
ББК 34.4я73
К49

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра «Технология машиностроения»  
Белорусского национального технического университета 
(доктор технических наук, профессор Ю. В. Синькевич);
доктор технических наук, профессор В. И. Жорник

Клименков, С. С. 

Инновационные технологии в ма шиностроении : учеб. 

пособие / С. С. Клименков, В. В. Ру баник. – Минск : Беларуская навука, 2021. – 404 с. 

ISBN 978-985-08-2760-9.

В учебном пособии рассмотрены новейшие электрофизические 
и физико-технические технологии обработки материалов. Изложены 
основы инновационных технологий в области обработки металлов 
давлением, литейного, сварочного производства, механической обр аботки.
Адресуется студентам второй ступени высшего образования по  

специальности: 1-36 80 02 «Инновационные технологии в машино- 
строении», будет полезен для учащихся технических колледжей, 
а также слушателей системы повышения квалификации и инженернотехнических работников.

УДК 621:001.895(075.8)
ББК 34.4я73

ISBN 978-985-08-2760-9

К49

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие .................................................................................................... 
9

Глава 1. Инновационные технологии обработки резанием .................. 
11

1.1. Высокоскоростная обработка резанием ......................................... 
11

1.1.1. Инструментальные материалы для высокоскоростной обработки ...................................................................................................... 
12

1.1.2. Особенности станков для высокоскоростной обработки ..... 
15

1.2. Комбинированные методы механической обработки.................. 
16

1.2.1. Деформационно-механическая обработка .............................. 
17

1.2.2. Вибромеханическое резание ..................................................... 
18

1.2.3. Электромеханическая обработка ............................................. 
20

1.2.4. Магнитно-абразивная обработка ............................................. 
22

1.3. Гидроабразивная обработка ............................................................ 
24

1.3.1. Физические особенности гидроабразивной обработки ........ 
24

1.3.2. Струйно-абразивная обработка поверхностей....................... 
25

1.3.2.1. Применение струйно-абразивной обработки поверх- 
ностей ................................................................................................. 
31

1.3.3. Гидроабразивная резка .............................................................. 
33

1.3.3.1. Технологические основы гидроабразивной резки ........... 
33

1.3.3.2. Технологическое оборудование для гидроабразивной 
резки ................................................................................................... 
38

1.4. Криогенная обработка ...................................................................... 
43

1.4.1. Физическая сущность криогенной обработки ........................ 
43

1.4.2. Оборудование и инструмент для криогенной обработки ..... 
45

Глава 2. Основы инновационных технологий физико-технической 
обработки материалов .......................................................................... 
50

2.1. Лазерная обработка .......................................................................... 
50

2.1.1. Принцип работы лазеров ........................................................... 
50

 
Оглавление

4

2.1.1.1. Параметры и характеристики лазеров .............................. 
52

2.1.1.2. Схемы и конструкции лазеров ........................................... 
54

2.1.1.3. Лазерные комплексы ........................................................... 
60

2.1.2. Технологии лазерной обработки материалов ......................... 
64

2.1.2.1. Лазерная обработка отверстий .......................................... 
65

2.1.2.2. Лазерная термическая обработка ...................................... 
69

2.2. Плазменная обработка ..................................................................... 
72

2.2.1. Физическая сущность генерирования плазмы ....................... 
72

2.2.2. Плазмообразующие среды ....................................................... 
73

2.2.3. Ввод компонентов плазмообразующей среды в электрическую дугу .............................................................................................. 
75

2.2.4. Устройство плазмотронов......................................................... 
77

2.3. Электроэрозионная обработка материалов ................................... 
78

2.3.1. Физические основы электроэрозионной обработки мате- 
риалов .................................................................................................... 
79

2.3.2. Качество обработанной поверхности ...................................... 
84

2.3.3. Основные параметры электроэрозионной обработки ........... 
88

2.3.4. Виды электроэрозионной обработки ....................................... 
92

2.3.5. Электроды-инструменты .......................................................... 
96

2.3.5.1. Особенности конструкций электродов-инструментов ... 
96

2.3.5.2. Материалы для электродов-инструментов ...................... 
98

2.3.6. Рабочие жидкости ...................................................................... 
99

2.3.7. Технологические основы электроэрозионной обработки ..... 
101

2.3.7.1. Последовательность операций при электроэрозионной 
обработке ........................................................................................... 
101

2.3.7.2. Производительность............................................................ 
102

2.3.7.3. Качество поверхности при электроэрозионной обработке ................................................................................................... 
105

2.3.7.4. Точность при электроэрозионной обработке размеров .. 
107

2.3.7.5. Область технологического использования электроэрозионной обработки ........................................................................... 
108

2.4. Ультразвуковая обработка материалов .......................................... 
110

2.4.1. Физические свойства и особенности распространения ультразвука ................................................................................................. 
110

2.4.2. Принцип действия установок для генерации ультразвуковых колебаний ...................................................................................... 
112

2.4.3. Физическая сущность ультразвуковой обработки ................ 
114

2.5. Основы аддитивных технологий формообразования деталей  
и узлов ....................................................................................................... 
119

2.5.1. Общие сведения об аддитивных технологиях ....................... 
119

2.5.2. Лазерные аддитивные технологии .......................................... 
121

2.5.2.1. Лазерная стереолитография ............................................... 
121

Оглавление 

2.5.2.2. Лазерное спекание .............................................................. 
124

2.5.2.3. Лазерное ламинирование ................................................... 
125

2.5.3. Технологии струйной трехмерной печати .............................. 
126

2.5.3.1. Струйная печать с использованием фотополимера ........ 
126

2.5.3.2. Струйная печать с использованием твердеющего материала .................................................................................................. 
128

2.5.3.3. Струйная печать склеиванием ........................................... 
129

2.5.3.4. Применение аддитивных технологий .............................. 
131

2.5.3.5. Технологии непрерывной объемной печати .................... 
132

2.5.4. Аддитивные технологии в литейном производстве .............. 
134

2.5.4.1. Общие сведения о применении аддитивных технологий в литейном производстве ......................................................... 
134

2.5.4.2. Применение аддитивных технологий для изготовления литейных форм .......................................................................... 
136

2.5.4.3. Применение аддитивных технологий для производства 
моделей .............................................................................................. 
138

Глава 3. Инновационные технологии деформирования металлов  
и сплавов .................................................................................................. 
140

3.1. Высокоскоростная штамповка листового материала ................... 
140

3.1.1. Штамповка взрывом ................................................................... 
141

3.1.2. Электрогидроимпульсная штамповка ..................................... 
145

3.1.3. Магнитно-импульсная штамповка .......................................... 
150

3.1.4. Штамповка с применением ультразвука ................................. 
153

3.2. Обработка материалов методами локальной пластической деформации .................................................................................................. 
154

3.2.1. Ротационно-локальное формообразование изделий сложного профиля из листового материала .............................................. 
155

3.2.2. Ротационная вытяжка................................................................ 
162

3.3. Гидропластическая обработка материалов ................................... 
166

3.3.1. Гидропластическая формовка трубчатых заготовок ............. 
166

3.3.2. Гидропрессование ...................................................................... 
171

3.4. Горячее прессование ......................................................................... 
177

3.5. Процессы прокатки материалов ...................................................... 
184

3.5.1. Поперечно-клиновая прокатка заготовок ............................... 
184

3.5.2. Поперечная накатка зубчатых колес ....................................... 
191

3.5.3. Процессы многовалковой прокатки......................................... 
192

3.5.4. Совмещение непрерывных деформационных процессов ..... 
196

3.5.5. Совмещенная ультразвуковая и электропластическая обработка................................................................................................... 
198

3.6. Объемная штамповка на базе многоплунжерных гидравлических прессов ............................................................................................. 
202

 
Оглавление

6

3.7. Обработка сплавов в состоянии сверхпластичности .................... 
206

3.7.1. Газостатическая формовка листового материала в состоянии сверхпластичности ....................................................................... 
212

3.7.1.1. Негативная формовка ........................................................... 
213

3.7.1.2. Реверсивная формовка ......................................................... 
214

3.7.1.3. Позитивная формовка .......................................................... 
215

3.7.2. Совмещенная сверхпластическая формовка и диффузионная сварка .............................................................................................. 
217

3.7.3. Объемная штамповка в режиме сверхпластичности ............. 
220

3.8. Обработка материалов с памятью формы ...................................... 
224

3.8.1. Механизмы образования эффекта памяти формы ................. 
224

3.8.2. Технология производства сплавов с эффектом памяти 
формы .................................................................................................... 
227

3.8.3. Применение материалов с памятью формы  ........................... 
228

Глава 4. Технологические особенности высокоэффективных процессов литья ............................................................................................ 
232

4.1. Вакуумная формовка ........................................................................ 
232

4.2. Производство высокоточных сложных отливок по разовым 
моделям ..................................................................................................... 
236

4.2.1. Литье по выплавляемым моделям ........................................... 
237

4.2.2. Литье по газифицируемым моделям ....................................... 
241

4.3. Суспензионное литье ......................................................................... 
247

4.4. Литье с направленной кристаллизацией ........................................ 
249

4.5. Производство отливок с монокристаллической структурой ....... 
254

4.6. Литье изделий с аморфной структурой .......................................... 
257

4.6.1. Аморфное состояние сплавов ................................................... 
257

4.6.2. Обозначение и свойства аморфных материалов .................... 
259

4.6.3. Способы получения аморфных металлических сплавов ...... 
261

4.6.3.1. Получение аморфной структуры методами закалки 
расплава ............................................................................................. 
261

4.6.3.2. Физические методы получения аморфной структуры ... 
265

4.6.4. Применение изделий из аморфных сплавов ........................... 
266

4.7. Литье под регулируемым давлением ............................................... 
269

4.7.1. Литье под низким давлением .................................................... 
271

4.7.2. Литье под высоким давлением ................................................. 
275

4.7.3. Литье с кристаллизацией под давлением ................................ 
281

4.8. Электрошлаковое литье .................................................................... 
284

4.9. Непрерывное литье монолитных заготовок ................................... 
289

4.9.1. Непрерывное литье многослойных заготовок ........................ 
294

4.10. Комбинирование процессов литейного производства и обработки давлением ...................................................................................... 
297

Оглавление 

Глава 5. Инновационные технологии резки и сварки в машино- 
строении ................................................................................................... 
301

5.1. Фрикционная обработка материалов ............................................... 
301

5.1.1. Фрикционная резка ..................................................................... 
301

5.1.2. Фрикционное плакирование ..................................................... 
303

5.1.3. Сварка трением с перемешиванием слоев............................... 
305

5.2. Взрывные технологии ....................................................................... 
311

5.2.1. Общие сведения о явлении взрыва .......................................... 
311

5.2.2. Взрывные технологии разделения конструкций ................... 
312

5.2.3. Сварка взрывом .......................................................................... 
315

5.3. Сварка прокаткой ............................................................................... 
323

5.4. Диффузионная сварка ........................................................................ 
326

5.5. Электронно-лучевая сварка .............................................................. 
330

5.6. Электрошлаковая сварка ................................................................... 
334

5.7. Плазменная сварка ............................................................................. 
339

5.8. Ультразвуковая сварка....................................................................... 
342

5.9. Лазерная резка .................................................................................... 
346

5.9.1. Лазерная резка металлов ........................................................... 
346

5.9.2. Лазерная резка неметаллических материалов ....................... 
352

5.10. Плазменная резка ............................................................................. 
354

Глава 6. Основы инновационных технологий формирования покрытия...................................................................................................... 
359

6.1. Высокотемпературные покрытия..................................................... 
359

6.1.1. Материалы высокотемпературных покрытий ........................ 
359

6.1.2. Методы получения металлических порошков ....................... 
362

6.1.2.1. Газовая атомизация ............................................................. 
363

6.1.2.2. Вакуумная атомизация ....................................................... 
365

6.1.2.3. Центробежная атомизация ................................................. 
366

6.1.3. Технологические основы процессов газотермического напыления ................................................................................................. 
366

6.1.4. Газопламенное напыление ........................................................ 
368

6.1.5. Электродуговая металлизация ................................................. 
370

6.1.6. Вакуумное конденсационное напыление покрытий ............. 
371

6.1.7. Детонационно-газовые покрытия ............................................. 
373

6.1.7.1. Применение детонационных покрытий ............................ 
376

6.1.8. Плазменная наплавка ................................................................. 
378

6.1.8.1. Плазменная наплавка проволокой ..................................... 
378

6.1.8.2. Плазменно-порошковая наплавка ..................................... 
381

6.1.9. Применение ультразвука при электродуговой наплавке ...... 
384

6.2. Нанопокрытия .................................................................................... 
387

 
Оглавление

6.2.1. Методы получения нанодисперсных порошковых мате- 
риалов .................................................................................................... 
387

6.2.2. Методы получения нанопокрытий .......................................... 
388

6.3. Полимерные покрытия ...................................................................... 
393

6.3.1. Материалы покрытия ................................................................. 
393

6.3.2. Способы нанесения полимерных покрытий .......................... 
396

Рекомендуемая литература ......................................................................... 
401

ПРЕДИСЛОВИЕ

Машиностроение и приборостроение являются важнейшими звеньями промышленного производства. Наметилась тенденция переориентации производства от стабильной узкой номенклатуры изделий к многономенклатурному производству  
с частой сменяемостью программы выпуска. Средняя продолжительность выпуска продукции уменьшается с 7–8 лет до 2–3 
лет и меньше.
Современные достижения в области технологий, роботизации, вычислительной техники обеспечивают реальные предпосылки для организации полностью автоматизированных производств на базе малолюдной или безлюдной технологий, начиная 
от заготовительных производств и завершая сборкой.
Приоритетным фактором развития машиностроения и приборостроения выступает разработка и внедрение инновационных технологий, базирующихся на новейших достижениях фундаментальных наук. По своей сути инновационные технологии 
не только являются современными и высокоэффективными, но 
и инициируют разработку нетрадиционных технологий.
Цель данного учебного пособия – системное последовательное изложение сущности инновационных технологий в области 
машиностроения.

В главе 1 рассмотрены прогрессивные технологии механической обработки: высокоскоростное резание; комбинированные методы лезвийной обработки; гидроабразивная обработка.

Глава 2 посвящена электрофизическим и физико-техническим методам обработки, к которым относятся лазерная, плазменная, электроэрозионная, ультразвуковая обработка и др.

В главе 3 рассматриваются технологии, основанные на динамическом и статическом деформационном воздействии на обрабатываемый материал: высокоскоростная штамповка, гидро-газостатическая деформация, штамповка в режиме сверхпластичности.

Глава 4 посвящена специальным способам литья изделий 
с направленной, монокристаллической и аморфной структурой.

В главе 5 представлены высокоэффективные процессы резки 

и сварки трением, взрывом, прокаткой, а также диффузионной, 
электронно-лучевой, электрошлаковой сварки.

Глава 6 посвящена технологиям формирования покрытий.
Учебник подготовлен в соответствии с программой по дисциплине «Инновационные технологии в машиностроении» для 
магистрантов, обучающихся по специальности 1-36 80 02.

За основу принят учебник с грифом Министерства образования Республики Беларусь: Клименков С. С. «Современные технологии в машиностроении и приборостроении» (Витебск, 
2017).

Доступ онлайн
505 ₽
В корзину