Электроэрозионная обработка
В науке и технике явление электрической эрозии, т.е. разрушение контактов под действием электрических разрядов, было известно давно. Искровые и дуговые разряды возникают при разрыве или отключении электрических цепей (выключение из розетки утюга). Электрическая эрозия – очень вредное явление, сокращающее срок службы и снижающее надежность электрических устройств.
Над проблемой разрушения контактов работали ученые Б.Р.Лазаренко и Н.И.Лазаренко. Они брали источник постоянного тока, два электрода помещали в диэлектрик (дистиллированная вода), размыкали цепь (рис.1). И заметили, что жидкость мутнела уже после первых разрядов между контактами, и установили - это происходит из-за появления в жидкости частиц металла вследствие эрозии электродов. Жидкий диэлектрик охлаждал расплавленные частицы, не позволяя им оседать на противолежащий электрод.
Рис.1. Принципиальная схема ЭЭО.
В качестве генератора импульсов использовалась батарея конденсаторов 2, время зарядки конденсаторов регулировалось реостатом 1. Э-И 3 перемещали к заготовке 4. По мере их сближения возрастала напряженность поля в пространстве между Э-И и заготовкой. Это пространство принято называть межэлектродным промежутком.
При минимальном значении межэлектродного промежутка возникал электрический разряд (протекал импульс) тока, под действием которого происходило разрушение участка заготовки. Высокая концентрация энергии расходуется за 10-5-10-8с, а мгновенная плотность тока в канале проводимости достигает 8000-10000А/мм2. Происходит испарение элементарного объема материала.
Необходимо учитывать и тот факт, что кроме теплового воздействия присутствуют силы электрического поля, давление жидкости, кавитационные явления. Эти усилия способствуют более интенсивному разрушению металла поверхности заготовки.
Продукты обработки попадали в диэлектрическую жидкость 5, где охлаждались, не достигая поверхности Э-И, а затем оседали на дно ванны. Через некоторое время Э-И прошил пластину 4. причем контур полученного отверстия точно соответствовал профилю Э-И.
Так, явление, считавшееся вредным, было применено для размерной обработки материала. К традиционным методам (резанию, литью, обработке давлением) прибавился совершенно новый, в котором непосредственно использовались электрические процессы.
Технологические схемы ээо
В настоящее время применяют несколько технологических схем ЭЭО.
Прошивание - это удаление металла из полостей, углублений, пазов, отверстий, с наружных поверхностей (рис.2). Э-И 1 поступательно перемещается к заготовке 2 со скоростью VИ. оба электрода помещены в ванну 3, заполненную диэлектриком 4. Продукты обработки 5 выносятся диэлектриком в объем ванны.
Рис.2. Прошивание
Пример 1
Существуют специальные станки для удаления обломков инструмента (метчиков, сверл). При помощи Э-И, диаметр которого больше d1, но меньше D, прожигается серединка метчика, и перышки опадают.
Рис.3. Удаление обломков инструмента
Пример 2. Получение отверстий l/d≥40. Такое соотношение сложно получить механической обработкой из-за малой жесткости технологической системы. Применение ЭЭО позволяет обрабатывать длинные нежесткие отверстия. Но возникает проблема обновления рабочей жидкости. Выходом может стать использование пустотелого электрода в виде трубки, либо периодическое извлечение Э-И из отверстия.
Пример 3. Изготовление отверстия сложной формы (рис.4)
Для изготовления отверстий сложной формы применяют специально разработанную конструкцию Э-И.
Обработка отверстия 2 в детали 1 ведется нежестким Э-И, его рабочая часть связана с гибкими поводками 5 и 6. На поводки действуют усилия, соотношение которых задается из условия обеспечения заданной кривизны отверстия. При равенстве усилий Э-И 4 получает прямолинейное перемещение – образуется прямолинейный участок А. При разных усилиях рабочая часть 3 Э-И поворачивается, образуя участок Б или В отверстия. Для изменения усилий применяют программные механизмы 7, 8.
Рис.4. Изготовление отверстий с криволинейной осью
Средняя скорость прошивания составляет V= 0,2-2мм/мин
Вырезка – производится лентой, круглой проволокой Ø0,02-0,3мм, стержнем (рис.5). Существуют специальные системы, отрисовывающие контур детали 2 и движение инструмента 1.
Рис.5. ЭЭ вырезание
Объемное копирование – изготовление объемных полостей в заготовках. Метод реализуется аналогично схеме прошивания, только площадь обработки значительнее, что усложняет условия съема материала и усложняет конструкцию Э-И.
ЭЭ шлифование
Э-И – круг 1 –совершает вращательное и поступательное движение к заготовке 2 со скоростью VИ. Заготовка может вращаться (рис.6). Жидкость подается из насадки 3 поливом. Метод широко применяют при обработке деталей малой жесткости.
Рис.6. Шлифование
ЭЭ упрочнение.
Это легирование и наращивание поверхности. Обычно осуществляют на воздухе. Частицы расплавленного металла инструмента на воздухе не успевают остыть и оседают на поверхность заготовки, образуя на ней слой сплава, насыщенного легирующими элементами электрода-инструмента либо легирующими элементами из состава рабочей среды.
Под действием выделяющегося тепла поверхность детали закаляется и приобретает повышенную износостойкость.