32 Электрофизическая упрочняющая обработка
Электрофизическую обработку применяют в ремонтном производстве для изменения формы, размеров и (или) шероховатости поверхности заготовок с использованием электрических разрядов, магнитострикционного эффекта, электронного или оптического излучения, плазменной струи. К наиболее распространённым видам электрофизических методов упрочнения деталей относятся электромеханическая и электроискровая обработка.
Электромеханическая обработка (электроэрозионная, электроконтактная и др.) состоит в механическом воздействии инструмента на поверхность детали с местным нагревом металла в зоне контакта до температуры 800–900°С с помощью электрического тока. Изменение механических свойств и структуры поверхностного слоя приводит к повышению его твёрдости и износостойкости.
Электроэрозионная обработка (рисунок 1) основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрического разряда.
Рисунок 1 – Схема электроэрозионной обработки:
1 и 5 – электрод; 2 – токопроводящий канал; 3 – частицы расплавленного металла; 4 – парогазовый пузырь; 6 – инструмент; 7 – диэлектрическая жидкость; 8 – обрабатываемая заготовка
Электроды, один из которых является обрабатываемой заготовкой 8, а другой – инструментом 6, подключаются к генератору электрических импульсов и погружаются в диэлектрическую жидкость 7. При сближении электродов на достаточно малое расстояние происходит пробой межэлектродной среды между двумя наиболее близкими точками. Диэлектрическая прочность межэлектродного промежутка в месте искрового разряда нарушается. По образовавшемуся токопроводящему каналу 2 протекает импульс тока большой плотности, поэтому температура в канале разряда достигает десятков тысяч градусов. Участки электродов 1 и 5 в зоне разряда расплавляются и испаряются. Расплавленный металл выбрасывается в окружающую жидкость и застывает в ней в виде мелких частиц 3. Под действием высоких температур жидкость в зоне разряда разлагается и испаряется, образуя парогазовый пузырь 4, который быстро увеличивается в объёме и вызывает интенсивное течение жидкости, выносящее продукты эрозии из зоны обработки. Удалению продуктов эрозии способствует ударная волна, возникающая во время разряда.
Электроконтактная обработка основана на введении в зону механической обработки электрической энергии – возбуждении мощной дуги переменного или постоянного тока (до 12 кА при напряжении до 50 В) между, например, диском, служащим для удаления материала из зоны обработки, и изделием (рисунок 2). Применяется для обдирки литья, резки и других видов обработки, аналогичных по кинематике движений почти всем видам механической обработки. Преимущества метода – высокая производительность (до 106 мм3/мин) на грубых режимах, простота инструмента, работа при относительно небольших напряжениях, низкие удельные давления инструмента – 30–50 кн/м2(0,3–0,5 кгс/см2) и, как следствие, возможность использования для обработки твёрдых материалов инструмента, изготовленного из относительно мягких материалов. Недостатки – большая шероховатость обработанной поверхности, тепловые воздействия на металл при жёстких режимах.
Рисунок 2 – Схема электроконтактной обработки:
1 – сопло подачи рабочей жидкости; 2 – электрод-инструмент; 3 – щёточное устройство; 4 – заготовка; 5 – блок питания