Рекомендуемая литература
1. Кондратьев С.С. Технология конструкционных материалов. М.: Колос, 1992.
2. Некрасов С.С. Обработка конструкционных материалов резанием. М.: Агропромиздат, 1997. – 332 с.
Лекция №8. Тема: Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов.
Общие сведения о методах.
Электроискровая обработка.
Электроимпульсная.
Обработка электродом проволокой.
1. Общие сведения о методах
В промышленности получают всё больше распространение электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Методы подразделяются на 4 группы:
1 – Электроэрозионные методы обработки токопроводящих материалов, основанные на использовании энергии электрических разрядов, разрушающих обрабатываемый материал (-электроискровой, электроимпульсный методы).
2 – Вторая группа методов охватывает способы обработки токопроводящих материалов концентрированными лучами с высокой плотностью энергии (светолучевая и электронно-лучевая).
3 – Третья группа включает методы импульсного ударного воздействия на заготовку частоту абразива с частотой ударов, соответствующей ультразвуковому диапазону (ультразвуковая обработка).
4 – В четвертую группу входят методы, основанные на явлении анодного растворения, состоящего в том, что обрабатываемая деталь подключена к положительному полюсу аноду – растворяется.
Перечисленными методами обрабатывают детали из материалов с нужной обрабатываемостью резаньем (твёрдые и жаропрочные сплавы, молибденовые, титановые, вольфрамовые и другие специальные сплавы), а так же детали с размерами и формами поверхностей, обработка которых обычными механическими методами затруднительна (детали с малыми и криволинейными отверстиями, узкими прорезями, с углублениями сложной формы).
2. Электроискровая обработка.
Рис 8.1. Схема электроискровой обработки металлов.
При соприкосновении электрода – инструмента 4 с контактом 3 конденсатор 2 заряжается от источника тока 1. При перемещении электрода – инструмента 4 вниз в момент сближения его с электродом – деталью 6 до образования зазора 5, измеряемого в микронах (0,1…1 мкм) происходит разрядка конденсатора в виде кратковременной шаровой вспышки между электродами.
Под воздействием высокой температуры, создаваемой электрическими разрядами, разрушается металл с образованием углубления в детали. При этом электрод – инструмент сохраняет миниэлектродный промежуток, постепенно углубляется в деталь и придаёт ей форму, соответствующую форме электрода – инструмента.
Обычно электрод – деталь является анодом, а электрод - инструмент катодом – в этом случае происходит быстрое разрушение детали.
Процессу переноса металла на инструмент препятствует диэлектрическая жидкость 7 (керосин, машинное масло). Расплавленный металл, смывается из зоны контакта, охлаждается и в виде мельчайших шариков падает на дно ванны.
Материал электрода – инструмента: латунь, медно – графитовая пластина, медь и токопроводящие металлы.
Производительность, шероховатость, точность электроискровой обработки определяемы мощностью и длительностью электрических разрядов.
Режимы электроискровой обработки:
Рабочее
напряжение
В
Черновая обработка:
- энергия единичного импульса 0,5…5 Дж;
- сила тока >100 А;
- ёмкость конденсатора >100 мкф;
Отделочная обработка
- энергия единичного импульса 0,005…0,05 Дж;
- сила тока 10 А;
- ёмкость конденсатора 10 мкф
шероховатость поверхности 6…8 классов;
- производительность 35…1200 мм³/мин;
-
250…1500 мм².
Электроискровую обработку применяют для деталей топливной аппаратуры (мелкие отверстия в плунжерной паре), вырезки фасонных контуров твёрдосплавных материалов.
3. Электроимпульсная.
Рис.8.2. Схема электроикроимпульсной
обработки металлов
Этим методом обрабатывают большие площади до 240 мм² с высокой производительностью до 5000 мм³/мин.
Рис. 8.2. Схема электроимпульсной обработки металлов.
Электрод инструмент 3 и электрод – деталь 2, погружены в ванну 1 с жидкостью, присоединяют через выпрямитель 5 к машинному преобразователю 4, преобразующему переменный ток промышленной частоты в ток повышенной частоты низкого напряжения. Жидкой средой служат масла низкой вязкости (индустриальное, трансформаторное). Механизм разрушения металла такой же, как и при электроискровой обработке.
Режим обработки:
- черновая обработка
S = 20…240 см², J = 50…500 А, U = 24…26 В;
- чистовая обработка
J = 50…500 А, U = 11…12 В.
Недостаток обработки – малая стойкость электрода – инструмента, который заменяют после обработки 5-10 деталей.
Электроимпульсную обработку проводят на специальных электроимпульсных станках, на которых обрабатывают 3 формы: вырубные, просечные и чеканочные штампы и прошивают отверстия любой конфигурации в закалённых деталях.
3. Обработка электродом проволокой.
Обработка электродом проволокой.
Этот способ применяю для прирезионной вырезке заготовок простой и сложной конфигурации, снятие больших припусков с заготовки.
Рис. 8.3. Схема обработки электродом – проволокой.
Тонкая проволока 1 (диаметром от нескольких микрометров до 0,5 мм) из латуни, меди или вольфрама, подключенная к катоду, перематывается с одной катушки 2 на другую. Заготовка, подключённая к аноду, имеет подачу на проволоку.
Таким способом обрабатывают детали (вырубные штампы, части призматических резцов) из твёрдых сплавов, полу проводниковых материалов, вольфрама, магнитных материалов.
Точность обработки 0,005 мм, шероховатость обработанной поверхности 10-12 классов.
Производительность процесса при толщине заготовки 20мм для цветных металлов 10…20 мм²/мин, сталей 5…8 мм²/мин, твёрдых сплавов 6…12мм²/мин.