Программа дисциплины "Электрофизические и электрохимические технологии и оборудование" (стр. 1 )

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"

Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»

Факультет Электроники и телекоммуникаций

Программа дисциплины "Электрофизические и электрохимические технологии и оборудование"

для специальности 210107.65 "Электронное машиностроение"

Автор программы:

, доцент, к. т.н. *****@***ru

Одобрена на заседании кафедры "Электроника и наноэлектроника" «___»____________ 20 г.

Зав. кафедрой ______________

Рекомендована секцией УМС «Электроника» «___»____________ 20 г.

Председатель __________________________

Утверждена УС факультета Электроники и телекоммуникаций «___»_____________20 г.

Ученый секретарь________________________

Москва, 2012

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.

1.  Цели и задачи дисциплины.

Цель курса "Технологии и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки" состоит в обучении студентов основным технологическим закономерностям изготовления деталей с помощью электрофизических и электрохимических методов формообразования.

В настоящем курсе излагаются возможности и инженерные методы расчета рабочих параметров электрофизических и электрохимических процессов, оценки основных технологических характеристик этих методов и выбора оборудования. Наряду с этим в курсе студенты знакомятся с современными методами технологической подготовки производства и методами САПР ТП электрофизической обработки деталей.

Задача изучения дисциплины состоит в формировании знаний и умений по теории и практике проектирования технологических процессов ЭФЭХ и методами размерной обработки изделий электронной техники.

В результате изучения дисциплины студент должен знать основы теории, технологию и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки, их особенности и возможности, а также технологические средства обеспечения качества при указанных методах формообразования.

2.  Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Студент должен знать возможности ЭФЭХ методов, уметь разрабатывать технологические процессы с применением электрофизических и электрохимических методов обработки, рассчитывать рабочие режимы и экономическую эффективность процесса, выбирать оптимальные технологические условия проведения процесса и управлять ими, создавать универсальную технологическую оснастку, выдвигать и обосновывать предложения по совершенствованию производимых операций и внедрению новой прогрессивной технологии

3.Объем дисциплины и виды учебной работы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Общая трудоемкость дисциплины	220	8	9
Аудиторные занятия	136	8	9
Лекции (Л)	85	8	9
Практические занятия (ПЗ)	17		9
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	17	8
Самостоятельная работа
Курсовой проект (работа)	17		9
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы	84		9
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)		экзамен	Зачёт

3.  Содержание дисциплины

3.1  Разделы дисциплины и виды занятий

3.1.1  Содержание разделов дисциплины

		Аудиторные занятия
№п./п.	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ	ЛР
1	Системное описание технологий обработки материалов. Структурные схемы технологических систем физико-химических методов обработки материалов.	6
2	Общие теоретические основы ФХТ	12
3	Обзор электроразрядных методов обработки. Физические основы электроразрядных методов обработки.	6
4	Теоретические основы, технология и оборудование электроэрозионной обработки.	20	8	17
5	Электроконтактная и абразивно-эрозионная обработка. Принцип действия, характеристики и области применения.	2
6	Электроискровое легирование металлических поверхностей.	4
7	Ионно-плазменная обработка.	2
8	Газо-плазменная технологии	6
9	Электрохимические методы обработки	16	6
10	Ультразвуковая обработка материалов.	11	3

Тема 1. Системное описание технологий обработки материалов. Структурные схемы технологических систем физико-химических методов обработки материалов. 6 час.

Обзор ЭФЭХ методов. Классификация методов по физическим принципам воздействия на обрабатываемый материал. Обзор технологических применений – размерная обработка, сварка, упрочнение, нанесение покрытий. Обзор методов КПЭ, их сходство и различия. Общая характеристика ЭХ технологий, УЗ технологии, обзор применений, основные характеристики. Характеристики качества ЭФЭХ технологий. Специфика формирования показателей качества ЭФЭХ технологий.

Тема 2. Общие теоретические основы ФХТ 12час.

Обзор, классификация и применения методов КПЭ. Постановка задачи концентрации энергии на обрабатываемой поверхности. Взаимодействие с веществом электронных и ионных потоков. Процессы плавления и испарения материала, физические процессы на поверхности материала. Модели плавления и испарения материала, температурные градиенты и термомеханические напряжения. Критические значения поверхностной плотности мощности. Формулы для нахождения положения изотерм плавления и испарения при действии КПЭ.

Тема 3 Обзор электроразрядных методов обработки. Физические основы электроразрядных методов обработки 6час..

Обзор электроразрядных методов обработки таких как: ЭЭО, электроконтактная, абразивно-контактная, ионно-плазменная, газоплазменная. Виды и характеристики электрических разрядов: искровой, дуговой, тлеющий, импульсно-дуговой. Элементарная теория плазмы электрического разряда.

Тема 4 Теоретические основы, технология и оборудование электроэрозионной обработки. 20час.

Электроэрозионная обработка, определение, способы, области применения, история изобретения и развития.

Возникновение электрических разрядов в различных средах. Физико-химические, газодинамические, гидродинамические и тепловые процессы при искровом разряде.

Составляющие энергии, выделяющейся на электродах, эффект полярности электрической эрозии, гипотезы эвакуации расплава с поверхностей электродов, термомеханические напряжения в поверхностном слое материала.

Интегральные характеристики ЭЭО: производительность, шероховатость поверхности, структура и глубина изменённого слоя, зависимость скорости разрушения электродов от межэлектродного расстояния, силовое действие процесса ЭЭО.

Методы генерирования импульсов для ЭЭО. Эквивалентные электрические параметры искрового разряда – нагрузки генератора импульсов. Зависимые и независимые генераторы импульсов, генераторы с трансформаторным выходом, транзисторные и тиристорные генераторы. Особенности конструкции генераторов.

Технология копировально-прошивочной обработки (КПЭЭО). Подвиды КПЭЭО. Точность прошивочной обработки. Прямое и обратное копирование. Изготовление электродов-инструментов. Многопроходная обработка. Вспомогательные движения электрода-инструмента: вибрация, релаксация, вращение и орбитальное движение. Обзор моделей станков для КПЭЭО.

Проектирование технологической операции КПЭЭО. Выбор технологической схемы обработки. Определение числа проходов. Выбор режима генератора. Проектирование электрода-инструмента.

Вырезная ЭЭО. Особенности и виды ВЭЭО, классы деталей, обрабатываемых с помощью ВЭЭО, особенности вырезных электроэрозионных станков, обзор моделей станков для ВЭЭО. Точность обработки и шероховатость поверхности при ВЭЭО, факторы, влияющие на ширину прорезаемого паза. Влияние сил резания на точность обработки.

Проектирование технологической операции ВЭЭО: выбор оборудования, технологической схемы и приспособлений, электрода инструмента, определение числа проходов и электрического режима для каждого прохода.

Задачи управления процессом ЭЭО: задача стабилизации межэлектродного промежутка и задача управления перемещением электрода-инструмента по заданной траектории. Автоматизированные системы подготовки управляющих программ. Подготовка программ для систем ЧПУ, программы корректировки базирования и определения начальной точки траектории реза.

Тема 5. Электроконтактная и абразивно-эрозионная обработка. 2час.

Принцип действия, характеристики и области применения.

Тема 6. Электроискровое легирование металлических поверхностей. 4час.

Явление переноса материала катода на анод при искровом разряде. Закономерности формирования упрочнённого слоя при искровом легировании. Технология искрового легирования.

Тема 7. Ионно-плазменная обработка. 2час.

Использование плазмы тлеющего разряда для распыления вещества, нанесения покрытий и получения плёнок. Области применения, технологические характеристики, схемы установок. Принципы получения ионных потоков и использование ионных потоков в технологии.

Тема 8 Газо-плазменные технологии 6 час.

Нанесение покрытий, резание материалов. Получение плазмы при продувке электрического дугового разряда потоком плазмообразующего газа. Основные характеристики и схемы установок.

Тема 9. Электрохимические методы обработки 16час.

Теоретические основы электрохимической обработки. Свойства растворов электролитов. Электродные процессы. Перенос вещества заряда и теплоты при ЭХРО.

Электрохимическое формообразование. Выход по току. Локализация электрохимического процесса. Пассивация обрабатываемой поверхности. Стационарное и нестационарное формообразование при ЭХРО.

Технологические показатели ЭХРО: точность обработки, качество поверхности, производительностью Копирование формы электрода-инструмента в заготовке. Способы регулирования межэлектродного расстояния. Припуск на обработку.

Особенности ЭХРО импульсным напряжением. Импульсно-циклическая и виброимпульсная ЭХРО.

Проектирование технологического процесса ЭХРО. Обзор существующих технологических схем обработки и рекомендации по выбору рациональной схемы. Систематизация исходных данных для проектирования. Составление плана проектирования. Основные этапы построения технологического процесса ЭХРО.