8 Электрофизические методы обработки, классификация, физическая сущность процессов и область их применения.

Электроэрозионная обработка основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрического разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погруженными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика — возникает электрический разряд, в канале которого образуется плазма с высокой температурой. Т. к. длительность используемых в данном методе обработки электрических импульсов не превышает 10^—2 сек, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначительной энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое количество вещества. Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрический пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко расположенные участки электродов. Т. о., при приближении одного электрода заданной формы (инструмента) к другому (заготовке) поверхность последнего примет форму поверхности первого (рис.). Производительность процесса, качество получаемой поверхности в основном определяются параметрами электрических импульсов (их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе). Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы.

1 — инструмент; 2 — заготовка; 3 — жидкий диэлектрик;

4 — электрические разряды.

Метод используют для изготовления материалов из токопроводящих материалов. Особенно хорошо изготовлять детали сложной формы. Метод позволяет получить 6-7 квалитет точности и высокий класс шероховатости

9 Электрохимические методы обработки, физическая сущность процессов, область их применения. Комбинированные методы обработки.

Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металлов при электролизе. При прохождении электрического тока через электролит на поверхности заготовки происходят химические реакции, и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение. Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом.

Производительность этого способа зависит от электрохимических свойств электролита, обрабатываемого материала и плотности тока.

1Электрохимическое полирование.

Электрохимическое полирование осуществляется в ванне, заполненной электролитом (растворы кислот и щелочей). Обрабатываемую заготовку подключают к катоду. Катодом служит металлическая пластинка из свинца, меди, стали (иногда электролит подогревают).

Схема электрохимического полирования:

1 – ванна; 2 – обрабатываемая заготовка; 3 – пластина-электрод; 4 – электролит; 5 – микровыступ; 6 – продукты анодного растворения.

При подаче напряжения начинается процесс растворения металла заготовки (в основном на выступах микронеровностей). В результате избирательного растворения, микронеровности сглаживаются, и обрабатываемая поверхность приобретает металлический блеск.

Улучшаются электрофизические характеристики деталей: уменьшается глубина микротрещин, поверхностный слой не деформируется, исключаются упрочнения и термические изменения структуры, повышается коррозионная стойкость. Этим методом получают поверхности под гальванические покрытия, доводят рабочие поверхности режущего инструмента, изготовляют тонкие ленты и фольгу, очищают и декоративно отделывают детали. 2. Электрохимическая размерная обработка выполняется в струе электролита, прокачиваемого под давлением через межэлектродный промежуток. Электролит растворяет образующиеся на поверхности заготовки – анода соли и удаляет их из зоны обработки. Высокая производительность процесса заключается в том, что одновременно обрабатывается вся поверхность заготовки. Участки, не требующие обработки, изолируют. Инструменту придают форму, обратную форме обрабатываемой поверхности. Формообразование происходит по методу копирования Точность обработки повышается при уменьшении рабочего зазора. Для его контроля используют высокочувствительные элементы, которые встраивают в следящую систему. Этот способ рекомендуют для обработки заготовок из высокопрочных сталей, карбидных и труднообрабатываемых материалов. Также можно обрабатывать тонкостенные детали с высокой точностью и кач еством обработанной поверхности (отсутствует давление инструмента на заготовку).

1 – инструмент – катод; 2 – заготовка – анод

При электрохимической обработке сталей обеспечивается точность 9-11 квалитета, отклонение от номинального диаметра (0,1-0,05) мм и шероховатость поверхности R_a = = 0,4-0,8 мкм. Электрохимическое полирование обеспечивает избирательное анодное растворение выступов неровностей, шероховатость улучшается на 1-2 класса. Электрохимическое полирование поверхности (по сравнению с механическим полированием) имеет коэффициент трения в 1,5 раза меньше, хорошая адгезия с лакокрасочными покрытиями. Электрохимическая обработка организуется на централизованно выпускающемся оборудовании.

К комбинированным методам обработки относят электроконтактные, электромеханические, механогидравлические, применяют ультразвук, электроалмазное шлифование и другое.

Схема электроалмазного шлифования.

Сущность процесса электроалмазного шлифования состоит в сочетании электрохимического (анодного) растворения обрабатываемого металла, обусловливаю­щего высокую производительность, с алмазным шлифованием, дающим высокое качество и точность шлифо­вания.

 

Принципиальная схема процесса электроалмазного шлифования.

Электроалмазпое шлифование производится токоведущим алмазоносным кругом в среде электролита 3. Источник постоянного тока 5 напряжением 4 - 6 В своим положительным полюсом присоединяется к шлифуемой детали 4, а отрицательным  -  к шлифо­вальному кругу /. В процессе обработки происходит анодное растворение шлифуемого твердого сплава и удаление продуктов анодного растворения алмазными зернами 2, выступающими из шлифовального круга. При этом алмазные зерна снимают механическим реза­нием тонкий слой твердого сплава.

Отличительными особенностями электроалмазного шлифования по сравнению с другими электрохимиче­скими методами шлифования являются:

1) высокая плотность тока (70 - 100 а/см²), достигаемая благодаря хорошей электропроводности шлифовального диска и малому зазору между диском и деталью;

2) низкое на­пряжение (4 - 6 В), предотвращающее возможность эро­зии в процессе обработки;

3) непрерывное удаление про­дуктов электрохимического процесса, что обеспечивает высокую точность обработки и отсутствие завала острых кромок.

Результаты эксплуатации электроалмазного плоско­шлифовального станка модели 2ПЭШ показывают вы­сокую эффективность электроалмазного метода шлифо­вания и целесообразность его широкого применения для обработки твердых сплавов.

На основании экспериментальных данных можно предположить, что примерно 9/10 толщины слоя, снимае­мого в процессе обработки, удаляется за счет электро­химического процесса, а за счет процесса резания. Поэтому износ алмазного диска при электроалмазном шлифовании уменьшается в 10 раз по сравнению с ме­ханическим алмазным шлифованием.