Основы электротехнологии: Рабочая программа, задание на контрольную работу

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра ЭЛЕТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ Рабочая программа Задание на контрольную работу

Факультет Энергетический Направление и специальности подготовки дипломированного специалиста: 654500 – электротехника, электромеханика, электротехнология; 180100 – электромеханика; 180200 – электрические аппараты Направление подготовки бакалавра 551300 – электротехника, электромеханика, электротехнология

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2005

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.31 Основы электротехнологии: Рабочая программа, задание на контрольную работу. – СПб.: СЗТУ, 2005. - 15 с. Рабочая программа разработана в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654500 – «Электротехника, электромеханика, электротехнология» (специальности 180100 – «Электромеханика», 180200 – «Электрические аппараты») и направлению подготовки бакалавра 551300 – «Электротехника, электромеханика, электротехнология». Методический сборник содержит рабочую программу, вопросы для самопроверки изучаемого материала, тематический план лекций, перечень основной и дополнительной литературы, задания на контрольную работу и краткие указания к её выполнению. В рабочей программе рассмотрены электротехнологические методы обработки материалов, используемые в современных технологических процессах в электромашиностроении, и установки, в которых реализуются эти процессы. Рассмотрено на заседании кафедры электромеханики 15 декабря 2003 г., одобрено методической комиссией энергетического факультета 4 октября 2004г.

Р е ц е н з е н т ы: кафедра электротехники и электромеханики СЗТУ (зав. кафедрой В.И. Рябуха, канд. техн. наук, проф.); П.Н. Калачиков, канд. техн. наук, начальник сектора проектирования электрических машин филиала ОАО "Силовые машины" "Электросила".

С о с т а в и т е л ь В.В. Колесников, канд. техн. наук, доц. Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2005

ПРЕДИСЛОВИЕ Повышение технического уровня производства невозможно без осуществления мероприятий по совершенствованию технологии производства, широкого внедрения принципиально новых технологий – плазменных, импульсных, химических и иных, позволяющих повысить производительность труда, поднять эффективность использования ресурсов, снизить энерго- и материалоемкость производства, повысить эффективность природоохранных мероприятий при высоком качестве продукции. Целью изучения дисциплины "Основы электротехнологии" является получение знаний о передовых прогрессивных технологических процессах, базирующихся на использовании специфических свойств электрической энергии и сведений о принципах действия электротехнологических установок, их достоинствах и недостатках. Полученные знания должны помочь студенту грамотно ориентироваться в технологических возможностях промышленного производства, технически обоснованно подходить к проектированию технологических процессов изготовления электрических машин и трансформаторов. Теоретической базой курса являются физика и теоретические основы электротехники. Лекции по курсу носят обзорный характер. Для самопроверки усвоения материала рекомендуется ответить на вопросы, приведённые в конце каждой темы рабочей программы.

3

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем 70 часов) ВВЕДЕНИЕ [3], с. 51…55; [4], с.202 Электротехнология в современном промышленном производстве. Этапы и перспективы развития электротехнологии. Связь электротехнологии с другими дисциплинами. Вопросы для самопроверки 1. Раскройте содержание понятия «электротехнология». 2. Какие свойства электрического тока используются в электротехнологических процессах. 3. Назовите области применения электротехнологических процессов. 4. Назовите российских ученых, внесших определенный вклад в развитие электротехнологии. 5. Приведите примеры использования электротехнологических процессов на вашем предприятии.

1.1.1. ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И УСТАНОВКИ [1], с.7…16, 37…58, 100…111, 133…145; [2], с.61…73 или [3], с.74…86; [4], с.151…200 Классификация электротермических процессов по роду нагрева. Теплопередача в электротермических установках. Применение электротермических установок в энергомашиностроении. Электрические установки прямого нагрева. Электрические установки (печи сопротивления) косвенного нагрева, нагревательные элементы для этих печей. Установки инфракрасного нагрева. Принципы работы, назначение, устройство и технические характеристики печей и установок. Индукционный и диэлектрический нагревы: физические основы, назна34

чение. Разновидности конструктивного исполнения и технические характеристики установок. Электродуговые печи и установки. Свойства электрической дуги. Назначение, разновидность и технические характеристики электродуговых печей и установок. Установки плазменного и электронного нагрева. Электронная эмиссия и электронные пучки. Низкотемпературная плазма, плазмотроны постоянного и переменного тока. Принцип действия и назначение плазменных и электроннолучевых установок, технические характеристики. Мероприятия по экономии электрической энергии в электротермических установках. Вопросы для самопроверки

1. Какие установки относятся к электротермическим? 2. Как подразделяются электротермические установки по роду нагрева? Какова физическая причина разделения электропечей сопротивления на печи прямого и косвенного нагрева? 3. Как подразделяются электропечи косвенного действия по способу нагрева изделий? по технологическому назначению? по температурному режиму? 4. Раскройте физическую основу работы установок индукционного и диэлектрического нагрева. Как делятся эти установки в зависимости от конструкции? по технологическому назначению? 5. Раскройте свойства электрической дуги и достоинства её применения для обработки металлов. 6. Назовите и опишите существующие типы дуговых электропечей. 7. Что собой представляет низкотемпературная плазма? 8. Перечислите достоинства и отметьте недостатки применения плазмы для обработки различных материалов. 9. Что собой представляет электронный пучок, как его получают? Как используют электронный пучок для нагрева металлов? 10. Какие технологические процессы обработки материалов выполняют при применении электронагрева? 35

1.1.2. ЭЛЕКТРОСВАРОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ И УСТАНОВКИ [1], с.256…265, 308…319 или [3], с.88…91 или [4], с.265…269, 278…283

Физические основы электрической сварки плавлением и давлением. Технологические операции дуговой электрической сварки. Технические характеристики сварочных агрегатов постоянного и переменного тока. Специальные виды электродуговой сварки. Технологические операции контактной электрической сварки. Разновидности контактной сварки и технические характеристики установок. Диффузионная сварка, особенности её выполнения. Вопросы для самопроверки 1. Раскройте физическую сущность электрической сварки плавлением, давлением. 2. Перечислите и опишите виды электродуговой сварки. 3. Какие источники питания применяются для электродуговой сварки? Их особенности и краткие характеристики. 4. Перечислите и опишите виды электрической контактной сварки. 5. Какое оборудование применяется для контактной сварки? 6. Перечислите, когда целесообразно применение диффузионной сварки

1.1.3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И УСТАНОВКИ [1], с.325…332, 344…357; [2], с.9…35 или [3], с. 114…121; [4], с.202…204

Электролиз и основы методов электрохимической обработки (ЭХО) материалов. Технологические операции, выполняемые методами ЭХО: электролиз, гальванотехника, анодная обработка. Область применения. Технические характеристики установок ЭХО.

36

Вопросы для самопроверки 1. Раскройте физическую сущность электрохимических технологических процессов обработки материалов. 2. Что такое электролиз, какие процессы протекают при электролизе? 3. Каковы особенности электрохимических процессов размерной обработки материалов? 4. Перечислите технологические процессы, выполняемые электрохимическим способом. 5. Что такое электроэкстракция? электролитическое рафинирование? 6. Каким законам подчиняется размерная электрохимическая обработка металлов? 7. Как выполняются гальванические покрытия на металлы и неметаллы? 8. С какой целью выполняют анодное оксидирование (анодирование) металлов? 9. Как выполняется электрохимическое полирование? 10. Какие ″традиционные″ технологические процессы могут быть выполнены электрохимическими методами обработки?

1.1.4. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ И УСТАНОВКИ [1], с. 357…384 или [2], с. 36…40, 44…60, 76…83, 89…96 или [3], с. 68…73, 94…112

Основы методов электрофизической обработки (ЭФО) материалов. Разновидность методов ЭФО: электроэрозионные, ультразвуковые, магнитоимпульсные, электрогидравлические (электровзрывные), лазерные (светолучевые). Область применения. Технологические операции, выполняемые методами ЭФО. Технические характеристики установок ЭФО. Комбинированные электрофизикохимические (ЭФХО) методы обработки материалов. Область применения и перспективы развития. 37

Вопросы для самопроверки 1. Раскройте физическую сущность электрофизических технологических процессов обработки материалов. 2. Перечислите процессы, относящиеся к электрофизическим методам обработки материалов. 3. Какие процессы ″традиционной″ технологии могут быть выполнены электрофизическими методами обработки? 4. Как осуществляется электроэрозионная обработка? 5. Как осуществляется электрогидравлическая (электровзрывная) обработка? 6. Какие процессы относятся к комбинированным электрофизикохимическим? 7. Раскройте физическую сущность магнитоимпульсной обработки материалов. 8. Как осуществляется светолучевая обработка? 9. Как осуществляется ультразвуковая обработка? 10. Какие рабочие среды рекомендуются при выполнении электрофизических процессов?

1.1.5. ЭЛЕКТРОННО-ИОННЫЕ (АЭРОЗОЛЬНЫЕ) ПРОЦЕССЫ И УСТАНОВКИ [1], с. 384…390 или [3], с. 55…67 или [4], с. 243…262 Физические основы электронно-ионной (аэрозольной) технологии (ЭАТ). Технологические операции, выполняемые методами ЭАТ: электрофильтрация, электропокраска и напыление порошковых покрытий, сепарация сыпучих материалов, электрография (электрофотография, электрокаплеструйная технология). Области применения. Технические характеристики установок ЭАТ. Вопросы для самопроверки 1. Раскройте физическую сущность электронно-ионных процессов. 38

2. Какие электротехнологические процессы составляют группу электронно-ионных (аэрозольных) процессов? 3. Какие особенности выделяют процессы аэрозольной технологии из других электротехнологических процессов? 4. Как осуществляется электризация частиц вещества? 5. Какой способ электризации применяют в электрофильтрах? 6. Как работает электростатическая установка для разделения сухих сыпучих смесей? 7. Как осуществляется очистка газов от химических примесей? 8. Как осуществляется электроокраска мокрым и сухим способами? 9. Как работают установки, реализующие электрофотографическую и электрокаплеструйную технологии?

1.2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНО-ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ Темы лекций Объем, ч 1. Содержание электротехнологии. Электротехнология в современном производстве. Электротермические процессы. Теплопередача и нагревательные элементы в электротермических установках 2 2. Практическое занятие. Расчет электрического нагревательного элемента. 2 3. Печи сопротивления и электродуговые печи прямого и кос- 2 венного действия. Индукционные и диэлектрические установки и установки плазменного и электронно-лучевого нагрева 4. Электросварочные процессы и установки 2 5. Электрохимические процессы обработки материалов 2 6. Практическое занятие. Расчет процесса электрохимического маркирования 2 7. Электрофизические процессы обработки материалов 2 8. Комбинированные электрофизикохимические процессы 2 9. Электронно-ионные (аэрозольные) технологические процессы 2 10. 10Перспективы развития электротехнологии 2 Всего 39

16

4

2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основной: 1. Электротехнологические промышленные установки: Учебник для вузов /И.П. Евтюкова и др. Под ред. А.Д. Свенчанского. – М.: Энергоиздат,1982. 2. Ганзбург Л.Б., Кульчицкий А.А., Одинцова Л.В. Техническая физика. Учеб. пособие. – СПб.: СЗТУ, 2004. - 165 с. 3. Ястребов П.П., Смирнов И.П. Электрооборудование и электротехнология.– М.: Высш. шк., 1987. – 199 с. 4. Электротехнический справочник. В 4-х т. Т.4. Использование электрической энергии /Под общ. ред. профессора МЭИ В.Г. Герасимова и др. – 8-е изд., испр. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – 696 с.

Дополнительный: 5. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки /Под общ. ред. Волосатова В.А. – Л.: Машиностроение, 1988. 6. Справочник по технологии лазерной обработки./В.С. Коваленко и др. – Киев: Техника, 1985. 7. Электротермическое оборудование: Справочник /Под общ. ред. А.П. Альтгаузена, - 2-е изд. М.: Энергия, 1980. – 416 с. 8. Волоховский Л.А. Вакуумные дуговые печи. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 232 с. 9. Лившиц А.Л., Отто М.Ш. Импульсная электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1983. 10. Размерная электрическая обработка материалов /Б.А. Артамонов, А.Л. Винницкая, Ю.С. Волков, А.В. Глазков. – М.: Высш. шк., 1978. – 336 с. 11. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. – М.: Машиностроение, 1976. – 302 с. 12. Дымовые электрофильтры. /Под ред. В.И. Левита. – М.: Энергия, 1980. – 448 с. 13. Плазмохимические процессы и аппараты /Сурис А.Л. – М.: Химия, 1989. – 304 с. 14. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Химико-термическая обработка металлов. – М.: Металлургия, 1984. – 256 с. 3 10

3. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ В качестве контрольной работы студент пишет реферат. Тема реферата выбирается из списка ″Темы контрольных работ″ согласно двум последним цифрам шифра студента. Если предпоследняя цифра шифра нечетная - из первого десятка тем, если четная или нуль - из второго. По последней цифре шифра устанавливается номер темы в каждом из десятков. В содержании реферата обязательно должны найти отражение следующие вопросы: 1. Физическая сущность описываемого технологического процесса. 2. Краткая историческая справка. 3. Перечень операций ”традиционной ” технологии, которые могут быть выполнены рассматриваемым электротехнологическим процессом. Дать сравнительную оценку этих процессов. 4. Привести технические данные существующих технологических установок, реализующих электротехнологический процесс. Описать работу одной - двух установок. Описание второй (и других) установки привести в том случае, если между установками имеются какие-то принципиальные различия.

3.1. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Рукописный текст реферата выполняется в тетради (в 18 стр.) или на листах белой бумаги формата А4 (210 х 297 мм) с одной стороны листа. Объем - 10 - 12 стр. (не более 15 стр. в формате А4). Компьютерный текст - на листах формата А4 объемом в 6 - 8 стр. через один интервал, шрифт – Times New Roman Cyr, размер – 14 пк. Поля со всех сторон - 20 мм. Нумерация страниц - в нижнем правом углу. На первой странице должны быть указаны: наименование кафедры, дисциплины, факультета, специальность, УКП, фамилия, имя и отчество студента, шифр. Рукописный текст должен быть читабелен, т.е. написан аккуратно, четким различимым почерком. 3 11

Рисунки, таблицы, графики, формулы в тексте обязательно должны быть пронумерованы. В конце контрольной работы должен быть приведен список использованных литературных источников, в порядке упоминания их в тексте.

3.2. ТЕМЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

1. Технологические процессы и установки электротермической обработки материалов прямого действия. 2. Технологические процессы и установки электронно-лучевой и лазерной обработки материалов. 3. Технологические процессы и установки электротермической обработки материалов косвенного действия. 4. Технологические процессы и установки электростатической фильтрации и сепарации материалов. 5. Технологические процессы и установки обработки металлов электродуговым нагревом. 6. Технологические процессы и установки аэрозольной технологии. 7. Технологические процессы и установки обработки материалов при индукционном и диэлектрическом нагреве. 8. Технологические процессы и установки магнитной и магнитоимульсной обработки материалов. 9. Технологические процессы и установки гальванотехники. 10. Технологические процессы и установки плазменной и плазмохимической обработки материалов. 11. Технологические процессы и установки электроэрозионной и электроконтактной обработки материалов. 12. Технологические процессы и установки обработки материалов инфракрасным и ультрафиолетовым излучением. 13. Технологические процессы и установки электросварки плавлением. 14. Технологические процессы и установки контактной и диффузионной электросварки. 3 12

15. Технологические процессы и установки электрогидроимульсной и ультразвуковой обработки материалов. 16. Технологические процессы и установки термохимической обработки. 17. Технологические процессы и установки электронно-ионной технологии. 18. Технологические процессы и установки магнитной и магнитоимпульсной обработки. 19. Технологические процессы и установки высокотемпературного нагрева. 20. Технологические процессы и установки специальных видов сварки (аргонодуговая, электрошлаковая, лазерная и плазменная).

3 13

Приложение Образец титульного листа контрольной работы ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Факультет ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ Специальность 180100 – электромеханика (180200 – электрические аппараты) Студент(ка) …………………………………… Шифр ……………….. 200…

3 14

СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 1. Содержание дисциплины 1.1. Рабочая программа 1.2. Тематический план лекций и практических занятий для студентов очно-заочной формы обучения 2. Библиографический список 3. Задание на контрольную работу

9 10 11

3.1. Рекомендации по оформлению контрольной работы

11

3.2. Темы контрольных работ

12

4 4

Редактор И.Н. Садчикова Сводный темплан 2005 Лицензия ЛР № 020308 от 14. 02. 97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78 01.07.953. П.005641.11.03 от 21.11.03 г.

Подписано к печати Б. кн. - журн. П.л. Тираж

Б.л.

Формат 60х84 1/16 РТП РИО СЗТУ. Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов Росси 191186 Санкт-Петербурга, ул. Миллионная, д.5 3 15