4.1.4 Електроімпульсна обробка металів

За областю частот електроімпульсна обробка ділиться на

три види: низькочастотна - до 150-300 Гц; середньо частотна - від 400 до 1000 Гц і високочастотна - приблизно від 1 до 66 кГц. Запаси імпульсів у всіх випадках відноситься до низької і не перевищує 5. Загальним для всіх діапазонів є використання дугового розряду, зворотної полярності електродів (інструмент- анод, деталь-катод), уніполярних імпульсів напруги і струму, застосу­вання генераторів імпульсів незалежного типу.

Основна область застосування електроімпульсного методу обробка отворів (деталей) великих об'ємів, складної форми, з низькою чистотою і невисокою точністю у стальних і жаротривких заготовках.

Приклади використання електроімпульсної обробки: виготовлення стальних ковальських штампів, прес-форм, форм для литва (трудомісткість виготовлення скорочується у середньому у 1,5-2 рази і більше у порівнянні з механічною обробкою); попередня обробка пера лопаток турбін із жаротривких сплавів точно за розміром перед кінцевою електрохімічною обробкою; відновлення молотових штампів для виготовлення турбінних лопаток; виготовлення суцільних роторів турбін; виготовлення сит і решіток.

Електроімпульсна обробка має такі особливості:

1) висока продуктивність (5000-15000 мм3/хв у грубих

затискачах);

2) малий відносний знос електродів - інструментів (для

графіту 0,1-0,5%);

3) використання струму зворотної полярності;

4) використання уніполярних генераторів струму з

тривалістю 500-10000 мкс, шпаровитістю 1-10;

5) використання переважно машинних генераторів

імпульсів низької і середньої частоти (400-3000 Гц);

6) низька частота обробки поверхні;

100

Рисунок 2.16 ‒ Схема мережі живлення і розподільчої мережі

380/220В однофазних печей опору

Тиристорні джерела живлення залежно від режиму регулювання розділяють на дві групи: ТУНП ‒ тиристорні керовані джерела живлення для систем неперервного регулювання температури і ТП ‒ тиристорні перемикачі для систем позиційного регулювання.

Тиристорні керовані джерела живлення однофазні типу РНТО випускають серійно потужністю 12‒200 кВт і трифазні типу РНТТ потужністю 35‒590 кВт. Джерела виконані по схемі фазо-

імпульсного управління; характер навантаження активний або

43

процесі протікання струму в електродах, шихті, електричній

дузі і розплавленому матеріалу.

РТП призначені для одержання феросплавів (феросиліцію, феромарганцю, ферохрому, силікомарганцю, силікохрому, феровольфраму, феромолібдену сплавів цирконію та інших), про­дуктів кольоровою металургії (штейнів міді і нікелю, свинцю, цинку), електрокорунду, плавлених вогнетривів, продуктів хімі­чної промисловості (фосфору, карбіду кальцію) і деяких спеці­альних продуктів. Внаслідок такого великого асортименту продукції цих печей, складності та відмінності процесів, що в них відбуваються, різні відповідно і конструкції, геометричні і електричні параметри печей.

Розглянемо схему печі для безшлакового і малошлакового

процесу (рис 2.21) ‒ для одержання феросплавів, карбіду

каль­цію. Печі для цих процесів трифазні, неперервної дії,

нерухомі. Електроди 1 опущені у шихту 3, вони затиснуті електродотримачами 2, що висять на ланцюгах лебідок. Електроди діаметром 1.2 м, вагою по 15 т кожна. Дуги горять з торців електродів на розплав 6 у газовій порожнині 5, утвореній спеченою шихтою 4, в так званому "тигелі". В міру оплавлення стінок "тигеля" збільшується глибина ванни 6 і проходить осідання шихти.

Рисунок 2.21 ‒Схема печі для безшлакового і мало

шлакового процесу

Завантаження шихти здійснюють навколо електродів, де утворюють конічні ущільнення 10, що попереджають прорив

44

і формуванню низьковольтного розряду.

До пробою розділюючий діод Д запертий. Після пробою напруга на проміжку знижується до 40-25 В, діод Д відкривається і через проміжок проходить імпульс струму, значення якого визначають за кількістю паралельно увімкнених силових блоків. Їх синхронне вимкнення перериває розряд. У процесі короткого замикання. електродного проміжку МЕП всі транзистори силових блоків відмикаються. Подача імпульсів до проміжку між електродами відновлюється після ліквідації КЗ.

Для електроерозійної обробки металів імпульсами великої енергії з частотою 50-100 Гц використовують статичні генератори імпульсів - трансформатори промислової частоти з вентилем.

Імпульси енергії тривалістю до мілісекунд одержують з допомогою генераторів імпульсів, які за принципом роботи підрозділяють на комутаторні і індукторні генератори.

Машинний комутаторний генератор (МКГ) має змінно- полюсну магнітну систему на статорі і обмотку на якорі. У процесі обертання якоря генератора в його обмотці, розміщеній на вузькому проміжку напроти полюсів індуктора, в момент проходження нею біля змінно-полюсного індуктора індукується симетрична імпульсна ЕРС.

Уніполяризацію імпульсів проводять за допомогою

колектора (комутатора), розміреного на одному валу з якорем.

Машинний індукторний генератор імпульсів (МТІ) - електрична машина безколекторного типу, яка виробляє змінну напругу підвищеної частоти. Його основна особливість - відсутність обертової полюсної системи, яка замінена зубчатим індуктором. Обмотки якоря і збудження розміщені на статорі генератора. Змінний магнітний потік виникає за рахунок зміни опору магнітного кола генератора, обумовленого зубцями обертового індуктора.

Внаслідок використання зубчатого індуктора одержують асиметричну криву змінної напруги з різними амплітудами напівхвиль - додатної і від'ємної полярності. Для достатньо малої амплітуді зворотної напівхвилі напруги пробій проміжку

99

частоти імпульсів струму з фізичним станом МЕП. Він може

бути ліквідований, якщо у зарядне коло увести керований перемикач, який у заданий момент часу приєднував би до МЕП нагромаджуючий конденсатор. Для живлення пристроїв електроерозійної обробки існують статичні генератори імпульсів, які регулюють часові й енергетичні параметри у широкому діапазоні без накопичуючих елементів. У них легко формують прямокутні і уніполярні імпульси. За способом генерування їх розділяють на генератори з незалежним збудженням, автогенератори й інвертори.

Конструктивно вони виконані зазвичай на транзисторних або тиристорних напівпровідникових приладах.

Структурна схема широкодіапазонного генератора імпульсів показана на рис. 4.4. Вона поєднує в собі джерело живлення, силові блоки, кількість яких може бути рівною шести, з роздільним діодом Д, блок підпалу, заданий генератор, попередній підсилювач потужності, робочий проміжок (МЕП), блок захисту від коротких замикань. До складу силових блоків і блоку підпалу входять силові транзистори, які працюють в ключовому режимі, що синхронно перемикають від заданого генератора.

газів.

Стінки шахти печі 9 і її під 7 виготовляють із вугільних блоків. Злив металу здійснюють через лійку 8.