Nekonvencionalni postupci obrade

UVOD

Pod nekonvencionalnim postupcima obrade podrazumevaju se metode

obrade i oblikovanja materijala koje se primenjuju u slucajevima kada nije
renrabilna primena klasicnih postupaka obrade (rezanje i deformisanje) ili
kada se obrada klasicnim metodama uopste ne moze izvesti.

Nekonvencionalni postupci obrade se primenjuju kod obrade

teskoobradivih materijala (visokolegirani celici i specijalne legure u
vazduhoplovstvu, raketnoj i nuklearnoj tehnici, poluprovodnici u
elektronskoj industriji), pri izradi slozenih alata ( alati za izradu delova od
lima, alati za kovanje, livenje pod pritiskom i sl.).

Kod nekonvencionalnih postupaka obrade efekat odvajanja materijala

se   postize   dovodjenjem   odredjenog   vida   energije   (   elektricne,   toplotne,
mehanicke, svetlosne i dr.) direktno u zonu obrade. Vecina ovih postupaka
se zasniva na koriscenju elektricne energije. Pri tome se elektricna energija
dovodi   neposredno   u   zonu   obrade   (   postupci   elektroerozivne   i
elektrohemijske obrade kao i drugi slicni postupci) ili se elektricna energija
prethodno   pretvara   u   neki   drugi   vid   energije   (toplotnu,   svetlosnu,
mehanicku)   kao   sto   je   slucaj   kod   obrade   svetlosnim   zracima   (obrada
laserom),   obrade   elektronskim   zracima   i   ultrazvucne   obrade.   Osim   toga,
nekonvecionalne postupke obrade moguce je podeliti prema nacinu dejstva
elektricne   struje   (   toplotno,   hemijsko,   mehanicko,kombinovano).   Na
principu toplotnog dejstva elektricne struje se zasniva na: elektroerozivna
obrada,   obrada   laserom,   obrada   elektronskim   zracima.   Na   principu
hemijskog dejstva baziraju se na elektrohemijska obrada, elektrohemijska
ciscenja   i   nagrizanja,elektoabrazivna   obrada   i   anodomehanicka   obrada.
Mehanicko dejstvo koristi se kod ultrazvucne obrade.

1.NEKONVENCIONALNI POSTUPCI OBRADE

Obrada novih materijala klasičnim postupcima obrade je veoma

otežana, često i nemoguća. Zbog toga se, paralelno sa razvojem novih

materijala, razvijaju, usavršavaju i uvode novi progresivni postupci obrade,

veće produktivnosti i ekonomičnosti prerade metala.

Novi,

nekonvencionalni postupci obrade (NPO), su postupci kod kojih se

uklanjanje viška materijala, izmena oblika, dimenzija i strukture materijala

ostvaruje korišćenjem električne, hemijske, svetlosne, magnetne, nuklearne i

drugih vidova energije dovedenih neposredno u proces - zonu rezanja.
Klasifikacija nekonvencionalnih postupaka obrade je moguća prema: vrsti

energije i radnog (prenosnog medijuma), osnovnim mehanizmima

uklanjanja viška materijala, tipu izvora energije i slično.

1.1.Podela nekonvencionalnih postupaka obrade

Do sada je razvijen veliki broj nekonvencionalnih postupaka obrade,

koji se međusobno bitno razlikuju kako po vrsti energije koju koriste tako i
po načinu skidanja materijala sa obratka. Nekonvencionalni postupci obrade
se mogu podeliti primenom različitih kriterijuma. Tako npr.

prema vrsti

energije

koju koriste razlikuju se:



MEHANIČKI POSTUPCI,



TERMOELEKTRIČNI POSTUPCI,



ELEKTROHEMIJSKI POSTUPCI i



HEMIJSKI POSTUPCI.

Prema osnovnom mehanizmu

kojim se ostvaruje skidanje materijala

obratka razlikuju se:



POSTUPCI EROZIJE,



POSTUPCI RASTAPANJA ili ISPARAVANJA i



POSTUPCI ELEKTROHEMIJSKOG i HEMIJSKOG
RASTVARANJA.

Prema vrsti medijuma

kojima se prenosi energija potrebna za skidanje

materijala, razlikuju se postupci koji koriste:



ČESTICE VISOKE BRZINE,



ELEKTROLIT,



SNOP ELEKTRONA,



FOTONSKI SNOP,



PLAZMU i dr.

Na slici je šematski je prikazana klasifikacija postupaka obrade skidanjem
materijala primenom prethodno navedenih kriterijuma.

ELEKTROHEMIJSKI

HEMIJSKI POSTUPCI

, naročito

elektrohemijski, imaju danasveoma široku primenu. I ako postoje različite
varijante ovih postupaka, u ovugrupu uglavnom spadaju:



Elektrohemijska obrada – ECM (Elektrochemical Machining) i



Hemijska obrada – CHM (Chemical Machining).

U cilju povećanja efikasnosti ove grupe postupaka često se koriste i drugi
vidovi energijeili se pak iste kombinuju sa drugim postupcima obrade. Tako
su od niza mogućih kombinacija sadrugim postupcima obrade poznati
sledeći postupci:



Elektrohemijsko brušenje – ECG (Electrochemical Grinding),



Elektrohemijsko honovanje – ECH (Electrochemical Honing),



Elektrohemijsko-elektroerozivna obrada – ECDM (Electrochemical-
Discharge Machining) i dr.

1.2. Opšte karakteristike nekonvencionalnih postupaka obrade

Većina prethodno nabrojanih NPO je znatno kasnije razvijena i

uvedena u proizvodnu praksu u odnosu na KPOR koji imaju veoma dug
period razvoja i primene. I pored toga, danas sumnogi NPO dostigli visok
stepen razvoja, koji  čak ni malo ne zaostaje za najrazvijenijim KPOR,a u
nekim slučajevima ih i prevazilaze. Zbog toga se slobodno može reć  i da
NPO   u   nekim   područjima   primene   sve   više   potiskuju   KPOR   zbog   toga
što su ekonomičniji ili što daju mnogo bolje rezultate obrade (npr. tačnost i
kvalitet).   Ovakav   trend   razvoja   i   uvođenja   NPO   posledica   je   pre   svega
sledećih zahteva:



Porast konstrukcijskih zahteva mašinskih delova ka povećanju udela
teško obradljivih materijala za njihovu izradu.



Povećani zahtevi ka složenosti oblika alata za različite namene: alati
za obradu oblikovanjem (plastično deformisanje i livenje pod
pritiskom), alati za preradu stakla, plastičnih masa, gume i sl.
materijala.



Povećani zahtevi ka složenosti reznih alata od brzo reznog čelika i
tvrdog matala (npr. profilni noževi, profilna glodala, provlakači i dr.).



Povećani zahtevi za kompleksnošću izrade alata za obradu
oblikovanjem, prouzrokovane potpuno novim konstruktivnim
shvatanjem proizvoda.



Povećani zahtevi pri izradi minijaturnih delova povećane tačnosti.



Povećani zahtevi u pogledu produktivnosti i stvaranja pretpostavke za
uvođenje automatizacije i automatizovanih proizvodnih sistema u
gore navedene specifične oblasti proizvodnje.



Pretpostavke za vrlo dobru integraciju ovih proizvodnih metoda sa
NU-upravljanjem I sistemima CAD/CAM i CIM.

Pri vrednovanju NPO treba imati u vidu i neke njihove zajedničke

karakteristike koje se uglavnom mogu rezimirati u sledećim tačkama:



Nezavisnost   brzine   obrade,   kvaliteta   obrađene   površine   i
proizvodnosti od mehaničkih svojstava  materijala obratka  (tvrdoće,
jačine   na   kidanje,   žilavosti   i   dr.).   Međutim,   ovo   ne   znači   da   je
obradljivost svih materijala ovim postupcima obrade ista. Razlike u
obradljivosti   postoje,   ali   su   one   uslovljene   fizičkim   i   hemijskim
osobinama   materijalaobratka,   kao   što   su   toplotna   i   električna
provodljivost, sklonost ka rastvaranju u pojedinim sredinama i dr, a ne
mehaničkim svojstvima.



Odsustvo   potrebe   za   postojanjem   alata   veće   tvrdoće   od   tvrdoće
materijala obratka, što je kod KPOR osnovni preduslov. U skoro svim
NPO pritisak alata na obradak je vrlo mali ili je jednak nuli. Ovo
jedino   nije   slučaj   kod   nekih   vrsta   ultrazvučne   obrade   u   kojima   je
potrebno ostvariti određeni pritisak alata na obradak. Kod nekih NPO
alat  čak   I   ne   postoji,   a   kod   velikog   broja   neophodno   je   ostvariti
određeni   zazor   između   alata   iobratka   da   bi   se proces   uklanjanja
skinutog materijala mogao nesmetano odvijati.



Značajno smanjenje odstranjenog dela materijala u odnosu na isti koji
nastaje prime-nom KPOR. Ova karakteristika ima poseban značaj pri
obradi   skupih   materijala   kao   štosu:   dijamant,   rubin,   germanijum   i
drugi   mono   kristalni   materijali.   NPO   moguće   je,   npr. pri   sečenju
ostvariti   vrlo   tanke   rezove   tako   da je   otpadak   materijala   vrlo
mali,čime se u značajnoj meri povećava ekonomičnost obrade.



Visoka tačnost obrade, naročito u onim slučajevima kada je obrada
KPOR nemogućaili vrlo teška. U mašinogradnji je često potrebno
obraditi delove sa visokom tačnošću,reda veličine 2÷5µm pa i manje.
Ova tačnost teško se ostvaruje KPOR, naročito kada su u pitanju
delovi malih dimenzija ili ako se obrada izvodi na teško pristupačnim
mestima. Primenom odgovarajućih NPO ovi zadaci se takođe uspešno
rešavaju.

pojedini NPO i ne moraju uvek biti jedini kriterijum za vrednovanje nekog
postupka obrade. Zbog toga se moraju posmatrati i druge uštede uradu i
troškovima proizvodnje, pogotovo kad se radi o teško obradljivim
materijalima, delovimamalih dimenzija i složenog geometrijskog oblika,
koji ponekad dostižu i stotine procenata.

Najveću prepreku većeg korišćenja NPO, bar za sada,čini visoka cena

mašina, odnosnokompletnih postrojenja za obradu. No i ona ima tendenciju
opadanja, s obzirom da se u njihovoj proizvodnji sve više
koriste ekonomičnije metode, da autorska prava polako ističu, kao i da
konkurencija na tržištu čini svoje.

Slika 1.1.

Uporedni pregled efekata obrade nekih KPOR i NPO

1.3.NEKONVENCIONALNI POSTUPCI OBRADE