§ 1.5. Особенности протекания процесса в воздушной среде

Электроконтактную обработку и упрочнение можно выполнять в газовой (воздушной) среде. Основные закономерности процесса, рассмотренные выше для жидкой среды, справедливы и для воз­духа. Тем не менее имеются некоторые особенности. Так, при электроконтактной обработке существуют три источника теплоты: а) ме­ханический, б) за счет электрического сопротивления в месте кон­такта электродов, и в) дуговой. Если напряжение на электродах невелико (1 ...2 В), то наибольший нагрев дает трение. При напря­жении до 10 В теплота выделяется в основном за счет сопротивле­ния в местах соприкосновения электродов. При U>10 В нагрев идет в основном за счет прерывистой дуги. Чем выше скорость вращения или перемещения электрода-инструмента, тем чаще происходят дуговые разряды и меньше их длительность.

Переход искровых разрядов в дугу оказывает влияние на физику протекания процесса обработки. После возникновения канала про­водимости в межэлектродном воздушном промежутке устанавлива­ется дуговой разряд. Причем в процессе разряда в воздухе вместо газового пузыря образуется прогретая оболочка канала. Расплав­ленный металл выбрасывается из межэлектродного промежутка подвижным электродом-инструментом.

Энергия импульса и его длительность оцениваются зависимо­стями (1.1) и (1.3). Для электроконтактной обработки используют не только постоянный, но и переменный ток. При переменном токе длительность импульса принимают равной половине периода: τ_И = 0,5τ_О.

Длительное время горения дуги усложняет тепловые расчеты, здесь необходимо определять теплообмен с учетом перемещения ис­точника теплоты за время импульса. Условия подвода теплоты для заготовки и подвижного электрода-инструмента будут иметь су­щественные различия. Действительно, в период протекания дуги электрод-инструмент перемещается и источник теплоты будет воз­действовать в течение одного импульса на разные его участки. Чем больше скорость электрода-инструмента, тем на большую площадь распределяется тепловой поток, меньше становится его средняя плотность и, следовательно, меньше износ.

При электроэрозионном упрочнении и легировании материал с анода (инструмента) переносится на катод (заготовку). Жидкий металл обоих электродов взаимодействует, образуя новые сплавы, попадающие на поверхность заготовки. Образуются нитриды ме­таллов, а при работе графитовыми электродами-инструментами формируются карбиды, придающие поверхности высокую износо­стойкость. Происходит также диффузия материала электрода-ин­струмента в катод, измельчение зерен в приповерхностном слое. Образуется прочно связанный с заготовкой слой металла, толщина которого составляет десятые доли миллиметра. К особенностям про­цесса электроискрового легирования следует отнести необходимость периодического контакта электродов с помощью вибратора, колеб­лющегося с частотой 50 Гц. Время касания 0,6... 2 мс. Основной выброс металла происходит во время контакта электродов. Дли­тельность импульса τ_И = 50 ... 150 мкс.

Толщина и свойства слоя металла, полученного в процессе ле­гирования, зависят от энергии импульса. Чем мощнее импульс, тем толще слой, но выше его шероховатость и ниже сплошность.