Для возбуждения интенсивных ультразвуковых колебаний применяют магнитострикционные и пьезокерамические преобразователи. При прохождении ультразвука в жидкости содержащей мелкие частицы абразива (суспензия) возникают также колебания этих частиц с максимальной скоростью

Электроэррозионная обработка металлов

Электроэррозионная обработка металлов — разновидность электрофизических методов обработки материалов (см. Электрофизическая и электрохимическая размерная обработка материалов).

Характерными особенностями электроэрозионной обработки являются: возможность обработки материалов трудно или совсем необрабатываемых механическим способом, возможность производительного изготовления изделий со сложной формой, в том числе и недоступной для методов механической обработки. Технология электроэррозионной обработки металлов интенсивно развивается, заменяя методы механической обработки давлением и резанием.

Этот метод обработки металлов основанн гл авным обр азом на тепловом действии импульсов электрич еского тока, непрерывно подводимых непосредственно к локальным участкам обрабатываемой заготовки с целью придания ей заданной формы и размеров (размерная электроэррозионная обработка ) или изменения структуры и качества поверхностного слоя (упрочнение или покрытие).

Первичными при этом являются электрич еские импульсы (электрические разряды), преобразуемые в зоне обработки в тепловые импульсы, к ото рые собственно и осуществляют работу по съему металла.

Вследствие импульсного характера процесса электроэррозионная обработка даже при сравнительно малой средней мощности генератора достигаются большие значения мгновенной мощности и энергии электрич еских разрядов, достаточные для ослабления связей частиц твердого тела, отделения и эвакуации их из зоны обработки.

Так как электрич еские разряды, при прочих равных условиях, возникают в последовательности, определяемой изменением минимального расстояния между взаимодействующими поверхностями электродов (условие избирательности), на электроде-заготовке отображается форма электрода-инструмента.

П ри размерной электроэррозионной обработке необходимо соблюдать 3 осн овных условия:

• импульсный подвод энергии;
• применение искрового или дугового электрич еских разрядов, обеспечивающих избирательное и локальное воздействие на поверхность обрабатываемого предмета;
• соблюдение непрерывности процесса.

Принцип действия эррозионной обработки: 1 - проводник, 2 - электрическая дуга (эрозия электрическим разрядом), 3 - источник питания, 4 - обрабатываемая деталь.

Электрич еский разряд создает кратковременно и на огра н ич енном участке в зоне обработки высокие тем перату ры, достигающие (10 — 11)10 3 °С.

Термический эффект электрич еского разряда на электродах можно представить как результат совместного действия поверхностных (тепло, поступающее из канала разряда) и объемных (тепло Джоуля — Ленца) источников тепла.

Под действием обоих источников, из к ото рых поверхностные занимают превалирующее место, на катоде и аноде образуются ванночки расплавленного металла, причем часть металла испаряется.

Интенсивность полезного съема металла с одного электрода и вредного — с другого, характер механизма эвакуации, удельный расход энергии и выходные технологические характеристики электроэррозионной обработки зависят от теплофизических и электрических параметров процесса:

• теплопроводности;
• теплоемкости;
• температуры и теплоты плавления и испарения;
• удельного веса и удельного электросопротивления материалов электродов;
• вида среды, в которой размещены электроды, и ее физико-механических характеристик;
• продолжительности;
• амплитуды;
• скважности и частоты импульсов;
• зазора между электродами;
• условий эвакуации продуктов эрозии;
• некоторых других факторов.

Установка для электроэррозионной обработки состоит из трех основных элементов:

• генератора импульсов сильного тока, обеспечивающего непрерывное поступление на электроды импульсов напряжения с заданными частотой и параметрами;
• устройства для установления и поддержания между электродами зазора такой величины, при которой осуществляется непрерывное возбуждение разрядов, преобразование в зоне обработки их энергии в тепловую, съем металла и эвакуация продуктов эрозии (регулятор подачи);
• собственно станка для электроэррозионной обработки, содержащего необходимые устройства для установки и перемещения электродов, снабжения зоны обработки рабочей жидкостью, отсоса газов и паров, автоматизации, управления, контроля и защиты.

Панель управления электроэррозионным станком

Вид электрического разряда (искра, дуга), параметры импульсов тока, напряжения и другие условия определяют характер размерной электроэрозионной обработки, подразделяющейся по этим признакам на четыре основные разновидности :

• электроискровую обработку ;
• электроимпульсную обработку ;
• анодно-механическую обработку ;
• электроконтактную обработку.

Общие черты всех видов размерной электроэррозионной обработки — единство физического механизма процесса, практическое отсутствие силового воздействия на обрабатываемое изделие, сходство кинематических схем формообразования, возможность автоматизации процесса обработки и осуществления многостаночного обслуживания, общность принципиальных схем авторегулирования подачи, систем снабжения рабочей жидкостью и др.

Электроэрозионное упрочнение и покрытие осуществляются от электрических генераторов в воздушной среде вибрирующим электродом-упрочнителем. Благодаря кратковременному воздействию высоких температур происходит своеобразная термическая обработка, перенос и диффузия легирующих элементов электрода-упрочнителя.

Толщина упрочненного слоя при твердосплавном или графитовом электроде составляет 0,03 — 0,05 мм, поверхностная твердость значительно выше исходной, но ее величины колеблются структура неоднородна, чистота поверхности низкая.

Электроэрозионное упрочнение применяется для некоторых видов инструментов и деталей машин.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Электрофизические методы обработки поверхностей заготовок

Появление новых конструкционных материалов, повышение требований к точности обработки, специфические требования к качеству поверхностного слоя обусловили необходимость применения новых методов обработки, основанных на иных, чем резание, физических процессах. К таковым относятся: обработка поверхности поверхностным пластическим деформированием; электрофизические и электрохимические методы обработки; светолучевая и плазменно-лучевая обработка.

Электрофизические и электрохимические методы используются для формообразования поверхностей заготовок из труднообрабатываемых материалов (весьма вязких, твердых и очень твердых, керамических, металокерамических) и позволяют обрабатывать сложные фасонные внешние и внутренние поверхности, отверстия малых диаметров и т. д.

При электрофизических и электрохимических методах механические нагрузки на обрабатываемую поверхность настолько малы, что практически не влияют на точность обработки. При этом образуется незначительный дефектный слой (в ряде случаев), не появляется наклеп обработанной поверхности, устраняются прижоги после шлифования, повышаются эксплуатационные характеристики поверхностного слоя (износостойкость, коррозионная стойкость, прочность). Простота кинематических цепей станков для этих методов позволяет обеспечивать автоматизацию обработки и точное регулирование процессов формообразования.

Все электрофизические и электрохимические методы условно подразделяются: на обработку электроэрозионную (электроискровая, электроимпульсная, электроконтактная); электрохимическую (электрохимическая, анодно-механическая); химическую (химическая, химико-механическая); импульсно-механическую (ультразвуковая, электрогидравлическая); лучевую (светолучевая, электронно-лучевая); плазменную и взрывную.

Электроэрозионная обработка.Метод основан на разрушении (эрозии) поверхности заготовки, происходящем в результате теплового воздействия импульсов электрического разряда, которые возникают между электродами (инструментом и заготовкой). Электрический разряд между электродами происходит в газовой среде или при заполнении межэлектродного промежутка диэлектрической жидкостью (керосин, минеральное масло).

Эрозия электродов в жидкой среде происходит значительно интенсивнее. При замыкании электрической цепи межэлектродное пространство ионизируется. При достижении пороговой разности потенциалов образуется канал проводимости, по которому проходит искровой или дуговой разряд. За время 10−8–10−5 с плотность тока возрастает до 8–10 кА/мм 2 . В результате температура на поверхности заготовки возрастает до 10 000–12 000 °С, что влечет плавление, испарение и выброс частиц материала с поверхности заготовки. Следующий импульс тока пробивает межэлектродный промежуток там, где расстояние между электродами окажется минимальным. Эрозия металла происходит до тех пор, пока расстояние между электродами не окажется больше критического (0,01–0,05 мм). При сближении электродов процесс эрозии повторяется. Кроме теплового имеют место электростатическое, электродинамическое воздействие и кавитационные явления.

Электроискровая обработкаоснована на использовании импульсного искрового разряда между анодом (заготовкой) и катодом (инструментом).

Технологические параметры электроискровой обработки приведены в табл. 11.1, принципиальная схема процесса показана на рис. 11.1. В ванне с диэлектрической жидкостью 4 размещены подставка-изолятор 7 и заготовка 6. Между заготовкой и инструментом 3 пропускается импульсный ток амплитудой 100–200 В. Импульс продолжительностью 20–200 мкс генерируется RС-генератором 1.

В зависимости от энергии импульса различают обработку на особо мягких, мягких, средних и жестких режимах. Мягкие режимы позволяют вести обработку с размерной точностью до 2 мкм и шероховатостью обработанной поверхности до Rz 0,32 мкм. Обработка на средних и жестких режимах позволяет получать фасонные открытые полости (полость штампа), цилиндрические отверстия с радиусной осью, прошивать сквозные отверстия любой поперечной формы диаметром 1–50 мм, разрезать заготовку и т. д.

Рис. 11.1. Электроискровая обработка: 1 – RС-генератор; 2 – подача электролита; 3 – инструмент; 4 – диэлектрическая жидкость; 5 – слив электролита; 6 – заготовка; 7 – изолятор

Технологические показатели некоторых операций электроискровой обработки (частота 500–5000 Гц)

Обработка на особо мягких режимах позволяет шлифовать внутреннюю поверхность особо точных отверстий малого диаметра (фильер) и проводить окончательную отделку заготовки.

Электроискровая обработка применяется для изготовления штампов, пресс-форм, фильер, режущего инструмента, деталей топливной аппаратуры двигателей, сеток сит и т. д.

Кроме того, электроискровая обработка используется для повышения износостойкости, жаростойкости и коррозионной стойкости поверхности деталей машин, стойкости режущего инструмента, для создания шероховатости под последующее гальваническое покрытие, легирования поверхностных слоев, увеличения размеров изношенных деталей.

Сущность электроискрового упрочнения заключена в образовании мелкодисперсной закалочной структуры и в легировании поверхностных слоев материала анода при искровом разряде в воздушной среде.

Электроискровому упрочнению подвергают: кулачки, фиксаторы, направляющие, прижимы, толкатели, стержни выпускных клапанов, клинья, пазы, шлицы, отверстия.

Электроискровое упрочнение требует предварительной подготовки заготовок: удаление загрязнений, заусенцев и пятен коррозии; обеспечение шероховатости обрабатываемой поверхности не более Rz 80 мкм. Электроискровое упрочнение проводят на мягких, средних и жестких режимах (табл. 11.2).

Характеристика режимов электроискрового упрочнения

Мягкие режимы обеспечивают получение тонкого плотного мелкодисперсного слоя. Жесткие режимы позволяют получать более толстые слои, но не обеспечивают однородность упрочненного слоя.

Электроимпульсная обработкаоснована на повышенной эрозии анода при подаче импульсов малой и средней продолжительности. При импульсах большой продолжительности (дуговой разряд) значительно быстрее разрушается катод.

Рис. 11.2. Электроимпульсная обработка: 1 – подача электролита; 2 – инструмент; 3 – диэлектрическая жидкость; 4 – слив электролита; 5 – заготовка; 6 – изолятор; 7 – электромашинный генератор

Рис. 11.3. Высокочастотная электроимпульсная обработка: 1 – подача электролита; 2 – диэлектрическая жидкость; 3 – трансформатор; 4 – прерыватель тока; 5 – выпрямитель; 6 – слив электролита; 7 – заготовка; 8 – инструмент

Униполярные импульсы создаются электромашинным 7 (рис. 11.2) или электронным генератором. Продолжительность импульса составляет 500– 10000 мкс. Заготовку 5 размещают на изоляторе 6 в ванне с диэлектрической жидкостью 3. При данной обработке инструмент 2 изнашивается медленнее, чем при электроискровой. Значительная мощность импульса обеспечивает высокую производительность, но малую точность обработки, поэтому метод целесообразно применять для черновой обработки обширных полостей, фасонных наружных поверхностей и отверстий.

Высокочастотная электроимпульсная обработка основана на использовании высокочастотных (100–150 кГц) импульсов при малых значениях энергии разряда. Производительность метода в 30–50 раз выше по сравнению с электроискровой обработкой, при одновременном повышении точностных параметров обработанной поверхности.

Схема установки высокочастотной электроимпульсной обработки показана на рис. 11.3. Заготовка 7 и инструмент 8 установлены в ванне с диэлектрической жидкостью 2. Постоянное напряжение от выпрямителя 5 разрывается прерывателем тока 4 и подается на первичную обмотку импульсного трансформатора 3. Включение заготовки и инструмента во вторичную цепь трансформатора позволяет избежать возникновения дугового разряда.

Электроконтактная обработкаоснована на локальном нагреве заготовки 1 (рис. 11.4) в месте ее контакта с инструментом (электродом) 2 и удалении размягченного или расплавленного материала из зоны обработки механическим путем.

Рис. 11.4. Электроконтактная обработка:

1 – заготовка; 2 – инструмент; 3 – трансформатор

Источником образования теплоты в зоне обработки является импульсный дуговой разряд. Питание электрической цепи производится трансформатором 3 через контактор. Электроконтактную обработку применяют при сверлении, точении, разрезании заготовок.

Расширенное использование труднообрабатываемых материалов для изготовления деталей машин, усложнение конструкций этих деталей в сочетании с возрастающими требованиями к снижению себестоимости и увеличению производительности послужило причиной разработки и освоения методов электрофизической обработки .

Электрофизические методы обработки металлов основаны на использовании специфических явлений, возникающих под действием электрического тока, для удаления материала или изменения формы заготовки.

Основным преимуществом электрофизических методов обработки металлов является возможность их использования для изменения формы заготовок из материалов, не поддающихся обработке резанием, причём обработка этими методами происходит в условиях действия минимальных сил или при полном их отсутствии.

Важным преимуществом электрофизических методов обработки металлов является независимость производительности большинства из них от твёрдости и хрупкости обрабатываемого материала. Трудоёмкость и длительность этих методов обработки материалов повышенной твёрдости (НВ>400) меньше, чем трудоёмкость и длительность обработки резанием.

Электрофизические методы обработки металлов охватывает практически все операции механической обработки и не уступает большинству из них по достигаемой шероховатости и точности обработки.

Электроэрозионная обработка металлов

Электроэрозионная обработка является разновидностью электрофизической обработки и характеризуется тем, что изменение формы, размеров и качества поверхности заготовки происходит под действием электрических разрядов.

Электрические разряды возникают при пропускании импульсного электрического тока в зазоре шириной 0,01 – 0,05 мм между электродом-заготовкой и электродом-инструментом. Под действием электрических разрядов материал заготовки плавится, испаряется и удаляется из межэлектродного зазора в жидком или парообразном состоянии. Подобные процессы разрушения электродов (заготовок) называют электрической эрозией .

В целях интенсификации электрической эрозии зазор между заготовкой и электродом заполняют диэлектрической жидкостью (керосин, минеральное масло, дистиллированная вода). При достижении на электродах напряжения, равного напряжению пробоя, в среде между электродом и заготовкой образуется канал проводимости в виде заполненной плазмой цилиндрической области малого сечения с плотностью тока 8000 – 10000 А/мм2. Высокая плотность тока, поддерживаемая в течении 10-5 – 10-8с, обеспечивает температуру на поверхности заготовки до 10000 - 12000˚С.

Удаленный с поверхности заготовки металл охлаждается диэлектрической жидкостью и застывает в виде сферических гранул диаметром 0,01 – 0,005 мм. В каждый последующий момент времени импульс тока пробивает межэлектродный зазор в том месте, где промежуток между электродами оказался наименьшим. Непрерывное подведение импульсов тока и автоматическое сближение электрода-инструмента с электродом-заготовкой обеспечивают продолжение эрозии до тех пор, пока не будет, достигнут заданный размер заготовки или не будет удален весь металл заготовки в межэлектродном зазоре.

Режимы электроэрозионной обработки делятся на электроискровые и электроимпульсные.

Электроискровые режимы характеризуются использованием искровых разрядов с малой длительностью (10-5…10-7с) при прямой полярности подключения электродов (заготовка “+”, инструмент “-”).

В зависимости от мощности искровых разрядов режимы делятся на жесткие и средние (для предварительной обработки), мягкие и особо мягкие (для окончательной обработки). Использование мягких режимов обеспечивает отклонение размеров детали до 0,002 мм при параметре шероховатости обработанной поверхности Rа=0.01 мкм. Электроискровые режимы используют при обработке твердых сплавов, труднообрабатываемых металлов и сплавов, тантала, молибдена, вольфрама и т.д. Обрабатывают сквозные и глубокие отверстия любого поперечного сечения, отверстия с криволинейными осями; используя проволочные и ленточные электроды, вырезают детали из листовых заготовок; нарезают зубья и резьбы; шлифуют и клеймят детали.

Для проведения обработки на электроискровых режимах используют станки (см. рис.), оснащенные RC-генераторами, состоящего из заряженного и разряженного контура. Зарядный контур включает конденсатор С, заряжающийся через сопротивление R от источника тока с напряжением 100 – 200 В, а в разрядный контур параллельно конденсатору С включены электроды 1 (инструмент) и 2 (заготовка).

Как только напряжение на электродах достигает пробойного, через межэлектродный зазор происходит искровой разряд энергии, накопленной в конденсаторе С. Производительность эрозионного процесса может быть увеличена уменьшением сопротивления R. Постоянство межэлектродного зазора поддерживается специальной следящей системой, управляющей механизмом автоматического движения подачи инструмента, изготовленного из меди, латуни или углеграфитных материалов.

Наиболее целесообразной областью применения электроимпульсных режимов является предварительная обработка заготовок сложнопрофильных деталей (штампы, турбины, лопатки и т.д.), изготовленных из труднообрабатываемых сплавов и сталей.

Электроимпульсные режимы реализуются установками (см рис), в которых на электроды 1 и 2 подаются униполярные импульсы от электромашинного 3 или электронного генератора. Возникновение Э.Д.С. индукции в намагниченном теле движущимся под некоторым углом к направлению оси намагничивания позволяет получать ток большей величины.

Лучевая обработка металлов

Разновидностями лучевой обработки в машиностроении является электронно-лучевая или светолучевая обработка.

Электронно-лучевая обработка металлов основана на тепловом воздействии потока движущихся электронов на обрабатываемый материал, который в месте обработки плавится и испаряется. Столь интенсивный нагрев вызывается тем, что кинетическая энергия движущихся электронов при ударении о поверхность обрабатываемой заготовки почти полностью переходит в тепловую, которая будучи сконцентрирована на площадке малых размером (не более 10 мкм), вызывает её разогревание до 6000˚С.

При размерной обработке, как известно, происходит локальное воздействие на обрабатываемый материал, что при электроннонно-лучевой обработке обеспечивается импульсным режимом потока электронов с продолжительностью импульсов 10-4…10-6 с и частотой f = 50 … 5000 Гц.

Высокая концентрация энергии при электронно-лучевой обработке в сочетании с импульсным воздействием обеспечивают условия обработки, при которых поверхности заготовки, находящиеся на расстоянии 1 мкм от кромки электронного луча, разогреваются до 300˚С. Это позволяет использовать электронно-лучевую обработку для резки заготовок, изготовления сеток из фольги, вырезания пазов и обработки отверстий диаметром 1 – 10 мкм в деталях из труднообрабатываемых материалов.

В качестве оборудования для проведения электронно-лучевой обработки используют специальные электровакуумные устройства, называемые электронными пушками (см рис). Они генерируют, ускоряют и фокусируют электронный луч. Электронная пушка состоит из вакуумной камеры 4 (с разрежением 133·10-4), в которой установлен питаемый источником высокого напряжения 1 вольфрамовый катод 2, обеспечивающий эмиссию свободных электронов, которые разгоняются электрическим полем, созданным между катодом 2 и анодной диафрагмой 3.

Далее электронный луч проходит через систему магнитных линз 9, 6, устройство электрической юстировки 5 и фокусируется на поверхности обрабатываемой заготовки 7, установленной на координатном столе 8. Импульсный режим работы электронной пушки обеспечивается системой состоящей из импульсного генератора 10 и трансформатора 11.

Метод светолучевой обработки основан на использовании теплового воздействия светового луча высокой энергии, излучаемого оптическим квантом генератором (лазером) на поверхность заготовки.

Размерная обработка с помощью лазеров заключается в образовании отверстий диаметром 0,5…10 мкм в труднообрабатываемых материалах, изготовлении сеток, вырезании из листа сложнопрофильных деталей и т.д.

Электрофизические методы обработки, краткий конспект лекции

Электрофизические методы обработки относятся к физико-химическим методам размерной обработки (ФХО) материалов, которые обеспечивают съем обрабатываемого материала в ре­зультате физико-химических процессов. По механизму разрушения и съема материала все физико-химические процессы обработки подразделяют на три группы: электрофизические методы обработки (ЭФО), электрохимические методы обработки (ЭХО) и комбинированные. Каждый из методов ФХО обладает уникальными технологическими возможностями, но все они более энергоемки и менее производительны в сравнении с методами механообработки. По этой причине использование методов ФХО оправдано только в следующих случаях:

- для обработки конструкционных материалов, имеющих низкую обра­батываемость лезвийным и абразивными инструментами, в т.ч. высо­колегированных сталей, твердых сплавов, ферритов, керамики, полупровод­ников, ситаллов и др.;

- для обработки деталей сложной геометрической формы из труднооб­рабатываемых материалов (пресс-формы, детали лопаток турбин и т. п.);

- для обработки миниатюрных тонкостенных нежестких деталей, а так­же деталей сложной формы с пазами и отверстиями.

Основным видом ЭФО является электроэрозионная обработка (ЭЭО), которая основана на использовании явления элек­трической эрозии — разрушения материала электродов при электрическом пробое межэлектродного промежутка. На рис.1 приведена схема процесса ЭЭО.

Рис.1 - Условная схема процесса ЭЭО: 1-электроинструмент; 2 — заготовка; 3 — генератор элек­трических импульсов, 4 — электрический разряд; 5 — газовый пузырь; б — продукты эрозии (шлам); 7 — эрозионная лунка; 8 — рабочая жидкость; 9 —изолятор

Размерная ЭЭО состоит в изменении фор­мы, размеров, шероховатости и свойств поверхности заготовки путем съема материала припуска за счёт управляемого процесса электрической эрозии. Изолированный электрод-инструмент 1 и обрабатываемая заготовка 2 погружены в рабочую диэлектрическую жидкость и соединены с генератором электрических им­пульсов 3. Между электродом и деталью электрическим пробоем межэлек­тродного промежутка (МЭП) возбуждается импульсный разряд 4, который мгновенно нагревает микроучастки электродов и контактирующую с ними жидкость. В результате в зоне разряда формируется газовый пузырь 5. В конце каждого импульса происходит схлопывание пузыря. При этом продук­ты эрозии — шлам — в виде гранул 6 удаляются из МЭП рабочей жидкостью 8, а на поверхности электрода-заготовки образуется эрозионная лунка 7. За вре­мя паузы происходит восстановление электрической прочности МЭП до исходного значения. Затем, при подаче следующего импульса напряжения, весь процесс повторяется, но пробой происходит уже там, где напряжен­ность примет максимальное значение, — в зазоре между наиболее близкими микровыступами поверхности заготовки и инструмента. Процесс эрозии заготовки продолжается до полного удаления металла, находящегося на расстоянии электрического пробоя (0,01—0,15 мм),

При многообразии кинематических схем ЭЭО все схемы условно можно распределить на три группы.

1. Получение требуемой формы и точности поверхности заготовки ко­пированием формы профильного инструмента͵ представляющего собой об­ратное отображение формы детали. По этой схеме электрод-инструмент вне­дряется в заготовку при поступательном перемещении по мере электроэро­зии металла заготовки. Эта схема наиболее широко применяется в практике ЭЭО. Операции, выполняемые по первой схеме, называются копировально-прошивочными (рис.2 а, б, в).

2. Заданная форма детали обеспечивается взаимным перемещением за­готовки и непрофилированного инструмента. По этой технологической схе­ме ЭЭО производят с использованием в качестве электрода-инструмента проволоку или металлический вращающийся диск (рис.2. г, д ).

3. Получение требуемой формы обеспечивается взаимным перемещением профилированного инструмента и заготовки. Эти операции получили наимень­шее распространение. Οʜ используются для правки фасонных электроалмазных кругов, изготовления фигурных канавок и шлифования (рис. 2 е).

Применяемый при ЭЭО разряд возбуждается электрическим пробоем. Элек­трический пробой при подаче импульса напряжения 50—250 В происходит ме­жду микровыступом электрода-заготовки и обработанной поверхностью элек­трода-инструмента. В результате при ЭЭО разрушаются именно выступы, вы­равнивая поверхность заготовки по всему межэлектродному зазору.

По форме импульсы подразделяются на знакопеременные; асиммет­ричные; униполярные синусоидальные; униполярные прямоугольные; уни­полярные гребенчатые.

Рис. 2 - Кинематические схемы процессов ЭЭО:

а — копирование; б — прошивание полостей с прямой осью; в — прошивание отверстий с криволинейной осью; г — отрезка вращающимся диском; д — отрез­ка проволокой (лентой); е — шлифование; 1- обрабатываемая деталь; 2 — ин­струмент; 3 — подача рабочей жидкости

Обрабатываемость различных материалов при электроэрозионной обработке оценивается коэффициентом обрабатываемости. Числовое значение коэффициента обрабатываемости равно, как и при обработке реза­нием, отношению экспериментально установленной скорости съема данного материала к скорости съема стали 45 при тех же параметрах ЭЭО. Коэффи­циент обрабатываемости стали 45 принимается за единицу, тогда коэффици­ент обрабатываемости составляет: для жаропрочных и нержавеющих сталей — 1,4; для алюминия — 2,4; для меди — 0,9; для титана — 0,6; для вольфрама — 0,5; для твердых сплавов — 0,3.

Сопутствующим явлением при ЭЭО является разложение рабочей жидкости под действием высоких температур — пиролиз. В жидких углеводородах, имеющих температуру кипения 150—200 °С, в зоне дугового разряда образуются пары. При соприкосновении паров с нагретыми участками электродов происходит разложение паров с осаждением на по­верхности углерода и выделением водорода. Взаимодействуя с поверхностя­ми электродов, углерод и водород могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние. Так, взаимодействие с обрабатываемой поверхно­стью детали ведет к изменению химического состава поверхностного слоя, что в большинстве случаев нежелательно. В то же время взаимодействие с поверхностью инструмента ведет к образованию на его поверхности слоя пирографита͵ компенсирующего его эрозию в процессе обработки. Это явле­ние используется для повышения стойкости инструмента.

Профи­лированный электрод инструмент задает конфигурацию обрабатываемой поверхности детали. Материал электрода-инструмента должен обладать высокой эрози­онной стойкостью, прочностью, малым омическим сопротивлением и высо­кой обрабатываемостью методами резания.

Эрозионный износ электрода при ЭЭО не является локальным, как при механической обработке, а охватывает всю рабочую поверхность и оценива­ется отношением израсходованного объёма электрода к объёму удаленного металла.

В качестве материала для электродов при обработке высокоуглероди­стых инструментальных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой базе рекомендуются графит, медь и композиционный материал МНБ-3 (9,7% ме­ди и 3% нитрида бора). Наименьшему износу подвержен медный электрод, так как его электроэрозия компенсируется углеродом, откладывающимся в результате пиролиза углесодержащих рабочих жидкостей.

В качестве непрофилированного инструмента при ЭЭО наибольшее распространение получили медные или латунные диски и тонкая проволока диаметром 0,02—0,3 мм из меди, латуни, вольфрама и молибдена. Для обеспечения точности обработки и снижения износа проволока-электрод в процессе обработки перематывается с одной бобины на другую, испытывая усилие растяжения.

В качестве рабочих жидкостей используют низкомолекулярные углево­дороды различной вязкости (керосин, индустриальное масло И12А, транс­форматорное масло и их смеси), воду, кремнийорганические жидкости и водные растворы двухатомных спиртов.

Для уменьшения коррозии электродов в воду добавляют 4% кальцинированной соды. Повышение технологических свойств обеспечива­ется введением поверхностно-активных веществ (ПАВ), к примеру компози­ций элементорганических соединений Ва, Са и ароматических веществ.

Процесс следует проводить за несколько проходов. При первом, черно­вом, проходе на жестком режиме снимается до 90% припуска, а последую­щие чистовые проходы на мягких и очень мягких режимах обеспечивают высокую точность, низкую шероховатость и высокое качество поверхности. Черновая и чистовая обработки ведутся сменным инструментом, точность чистового инструмента должна быть на 1—2 класса выше требуемой точнос­ти обработки детали.

Технологические операции ЭЭО. Заготовительные операции используют для получения заготовок из молибдена, вольфрама, нике­левых сплавов, сплавов на базе титана, металлокерамики, нитинола и дру­гих труднообрабатываемых материалов.

Отрезку заготовок из проката и металлокерамики выполняют дисковы­ми ЭИ из меди, латуни. Разрезание точных малогабаритных заготовок вы­полняют на вырезных станках.

Прошивание отверстий на глубину до 20 диаметров выполня­ют стержневым ЭИ, до 40 диаметров — трубчатым ЭИ, при прошивке жела­тельно вращать ЭИ.

Формирование рабочих полостей штампов, пресс-форм и вырубных штампов. Обычно ЭЭО штампов выполняют по­сле операции фрезерования, обеспечивающей съем основной массы металла. Штампы после ЭЭО имеют повышенную износостойкость по сравнению со штампами, изготовленными обработкой резанием.

Прямое и обратное копирование позволяет изготавливать пуансон по изготовленной матрице и наоборот, что значительно упрощает технологию их изготовления и исключает слесарную доводку. Обработка по методу ко­пирования ведется на копировально-прошивочных станках с ЧПУ.

Обработка криволинейных каналов газовых тур­бин аэродинамического профиля осуществляют прошивкой с криволиней­ной осью.

Вырезание используют при изготовлении деталей электронной тех­ники, вырубных штампов, шаблонов, лекал, фасонных резцов и т. д. Обра­ботка ведется на вырезных станках проволокой.

Изготовление сеток, решеток и пазов проводят методом копирования групповым ЭИ, одновременно обрабатывая до 800 отверстий и более диаметром 0,2—2,0 мм, глубиной 2 мм с точностью ±0,002 мм.

Электроэрозионное шлифование применяют при чистовой обработке наружных и внутренних поверхностей труднообрабатываемых материалов, магнитных и твердых сплавов и т. п. Точность и качество поверхности при обработке на чистовых и доводочных режимах соответствуют чистовым режимам, выполняемым шлифованием. При этом зона термического влияния при доводочных режимах не превышает 0.003 мм.

Учитывая зависимость от длительности импуль­са, вырабатываемого источником тока и способа его формирования различают электроискровой, электроимпульсный и электроконтак­тный способы обработки.

К достоинствам электроэрозионной обработки относятся: возмож­ность обрабатывать токопроводящие материалы любой твердости, вязкости, хрупкости; возможность обрабатывать заготовки сложных форм, даже таких, которые невозможно получить другими способами (к примеру, прошивание отверстий с криволинейной осью); отсут­ствие крайне важно сти в высокой прочности и твердости инструмента; отсутствие механических воздействий на заготовку и инструмент; возможность получать поверхности с различными параметрами ка­чества; значительное снижение трудоемкости обработки сложных поверхностей заготовок из труднообрабатываемых материалов. К недостаткам электроэрозионной обработки можно отнести: об­ратную зависимость между производительностью и качеством обра­ботанной поверхности; крайне важно сть вести обработку при погру­жении заготовки в жидкость; относительно низкую производитель­ность при обработке материалов невысокой твердости (сталь, цвет­ные сплавы). Удаление материала при размерной электрохимической обра­ботке происходит под действием электрического тока в среде элек­тролита без непосредственного контакта между инструментом и заготовкой. В корне этого процесса лежит явление анодного рас­творения металлов в движущемся (проточном) электролите.

Для чистовой обработки, осуществляемой обычно в электроиск­ровом режиме, чаще всего используют инструменты из обычной и пористой меди, латуни. Для черновых операций, выполняемых в электроимпульсном режиме, для изготовления электродов-инстру­ментов применяют; графитовые и медно-графитовые композиции, алюминий, цинковые сплавы. Для изготовления мелких отверстий часто используют инструменты из вольфрама или молибдена, ко­торые обладают высокой абразивной стойкостью, но дороги. Для электроконтактной обработки применяют инструменты из меди, латуни, чугуна или стали. Серый чугун имеет удовлетворительную эрозионную стойкость при обработке на всех режимах.

Для каждого вида об­работки применяют оптималь­ные диэлектрические среды. Так, при электроэрозионной об­работке с малой энергией им­пульса высокую производи­тельность обеспечивает дистил­лированная и технически чистая вода, при грубых режимах (электроимпульсная обработка) применяют масла.

В процессе обработки рабочая среда загрязняется, что снижает производительность. Допусти­мая загрязненность для черно­вых режимов — 4. 5% по мас­се, а для чистовых — 2. 3%. При электроконтактном режиме импульсы тока формируются непосредственно в промежутке между инструментом и заготовкой вследствие их относительного движения и наличия микровыступов на рабочей поверхности инструмента. Напряжение применяемого источника постоянного или переменного тока и = 1. 20 В.

Электрофизические методы обработки - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Электрофизические методы обработки" 2014, 2015.

Читайте также:

  
• Монтаж одноэтажных промышленных зданий с металлическим каркасом
  
• Соляная кислота не взаимодействует с металлом
  
• Труба металлическая вгп ду
  
• 3d печать из металла
  
• К незаряженной легкой металлической гильзе подвешенной на шелковой нити поднесли не касаясь его