Установки, в которых происходит превращение электрической энергии вдругие виды с одновременным осуществлением технологических процессов, врезультате которых происходит изменение вещества, называют электротехнологическими.
Следует отметить, что в электротехнологических процессах используются свойства самих обрабатываемых веществ и материалов: электропроводность,магнитная проницаемость, диэлектрическая проницаемость, теплопроводность,теплоемкость, скрытая теплота плавления или парообразование, теплосодержание, энтальпия.
Применение электротехнологий позволяет с веществом, находящимся вкаждом из агрегатных состояний (показано на нижеприведенной блок-схеме,рис. 1.1), посредством постоянных и переменных (различной частоты) токов,постоянных и переменных электрических и магнитных полей (с широким диапазоном напряженностей) совершать бесчисленное множество операций, аименно: изменение температуры, формы, структуры, состава, изменениесвойств в разных направлениях и т.д.
Электротехнологические установки условно можно подразделить на установки общепромышленного и специального назначения.Основные группы электротехнологических установок общепромышленного назначения представлены на блок-схеме (рис. 1.2).
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ применяются в промышленностидля термообработки металлов под пластическую деформацию, закалку, плавления, нагрева диэлектриков; в сельском хозяйстве для обогрева помещений различного технологического назначения; в быту (бытовые нагревательные приборы).Один из вариантов электротермических установок – индукционная тигельная печь. На рис. 1.3 представлена схема печи.Индукционная тигельная печь широко применяется для плавки как цветных, так и черных металлов. Емкость печи может варьироваться от десятковграммов до десятков тонн.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ применяются в промышленности приэлектролизе расплавов и растворов, для нанесения защитных и декоративныхпокрытий, элекро-химико-механической обработки изделий в электролитах.В качестве примера на рис 1.4 представлена схема электролизной установки.Явление выделения вещества на электродах при прохождении через электролит тока, а также процессы окисления и восстановления на электродах, сопровождающиеся приобретением или потерей частицами вещества электронов,называется электролизом. В промышленности электролиз применяется в основном для анодногорастворения металла и его катодного осаждения из растворов и расплавов.
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ применяются в промышленностидля ультразвукового воздействия на обрабатываемый материал, магнитоимпульсной обработки металлов.Одним из примеров электромеханической установки является установкаультразвуковой очистки. Принципиальная схема представлена на рис. 1.5.
Одним из типичных применений ультразвука в машиностроении являетсяочистка поверхности изделий, загрязненных жировыми или мазутными пленками, покрытых осадками из продуктов сгорания топлива, ржавчиной, окалиной, оксидными пленками. Такого рода очистка выполняется обычно с помощью моющих средств, растворителей в барабанах, а также с помощью щеток.При использовании ультразвуковых колебаний очистка в ряде случаев можетдать хорошие результаты при использовании воды; когда же очистка осуществляется с помощью растворителей, она ускоряется в десятки раз, причем качество ее (степень очистки поверхности) намного улучшается. Особенно эффективной оказывается ультразвуковая очистка деталей сложной конфигурации с полостями и, в частности, труб, так как механическая очистка таких деталей (например, щетками) затруднительна.
На рис. 1.5 подвергаемую очистке деталь помещают в ванну, в которойвозникают ультразвуковые колебания. Генератор колебаний может находитьсяпод дном ванны, как показано на рисунке (в этом случае колебания передаютсяжидкости через дно), или в жидкости. Очистка может осуществляться как начастотах 400 - 800 кГц при применении пьезоэлектрического преобразователя,так и на более низких частотах (20 - 30 кГн) при использовании магнитострикционных преобразователей.
ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ применяются для разделения сыпучих материалов и эмульсий, очистки сточных вод, электроокраски, электроэрозионной обработки металлов.Как пример на рис. 1.6 показана установка для электроэрозионной обработки металлов.Для обработки металлов с высокими механическими свойствами применяется метод размерной обработки при непосредственном использовании теплового эффекта электрической энергии – электроэрозионная обработка. Онаоснована на эффекте расплавления и испарения микропорций материала подтепловым воздействием импульсов электрической энергии, которая выделяетсяв канале электроискрового заряда между поверхностью обрабатываемой деталии электродом-инструментом, погруженным в жидкую непроводящую среду.
Следующие друг за другом импульсные разряды определенной длительности иформы производят выплавление и испарение микропорций металла. Электроэрозионный способ позволяет обрабатывать токопроводящие материалы любоймеханической прочности, вязкости, хрупкости, получать детали сложных форми осуществлять операции, не выполняемые другими методами. При его использовании значительно снижается трудоемкость по сравнению с обработкой резанием, возможно осуществление механизации и автоматизации с целью глубокого регулирования параметров процесса.Приведенное разделение в большой степени условное, поскольку многиетехнологические процессы могут обеспечиваться (или сопровождаться) несколькими способами преобразования энергии, расширяя возможности электротехнологических процессов, например элекроэрозионная, магнитоимпульсная обработки металлов, электровзрывная обработка материалов и т.д.ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ– установки, представляющие совокупность различного рода воздействий, в частности перенос энергии за счет электромагнитного поля.В качестве примера электротехнологических установок специального назначения можно привести устройства для электродинамической сепарации вбегущем магнитном поле, предназначенные для извлечения ломов и отходовнеферромагнитных металлов из твердых отходов, а также для сортировки ломов цветных металлов; устройства для электромагнитного транспорта и электромагнитного перемешивания жидких металлов.
Один из видов электротехнологических установок специальногоназначения – «одноручьевой» электромагнитный перемешиватель, его схемапоказана на рис. 1.7. Электромагнитное перемешивание – бесконтактноесиловое воздействие на кристаллизующийся металл – является альтернативоймеханическим способам воздействия на кристаллизующийся металл и позволяет получить мелкозернистую литую структуру; исключить ликвацию, загазованность, неметаллические включения в литом металле; обеспечить повышенные эксплуатационные свойства полуфабрикатов и готовых изделий; исключить ряд промежуточных технологических переделов, что способствует энергосбережению.На рис. 1.8 показана структура латуни, отлитой без электромагнитногоперемешивания и с применением электромагнитного перемешивания. Сравнивая показанные темплеты, очевидно, что применение электромагнитногоперемешивания в процессе кристаллизации способствует измельчению литойструктуры, что в конечном итоге сказывается положительно на качествеполуфабрикатов и готовых изделий.
