4.6. Формы и размер лунок

В процессе ЭЭО удаление металла с заготовки происходит за счёт серии импульсов, действующих на смежные участки поверхности. Поэтому форма и размеры лунки будут отличаться от углубления после единичного разряда.

Рис.4.11. Изменение диаметра и глубины лунки по сравнению с теми же параметрами после единичного разряда: Н – толщина изменённого слоя; l – расстояние между центами соседних лунок; R – радиус лунки

На рис. 4.11 показано изменение диаметра d_Л и глубины h_Л по сравнению с теми же параметрами (d₁, h₁) после единичного разряда. Эта разница будет зависеть от расстояния между центрами соседних лунок. Взаимное влияние импульсов оценивают коэффициентом перекрытия .

Условия протекания разряда различаются, и размеры каждой лунки будут разными. Поэтому для расчёта берут средние размеры углубления, которые находят из статистических данных.

4.6. Особенности протекания процесса в воздушной среде

Электроконтактную обработку и упрочнение поверхности можно выполнять в газовой (воздушной) среде. Основные закономерности процесса, рассмотренные ранее 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 счёт электрического сопротивления в месте контакта электродов;

в) дуговой.

Если напряжение на электродах невелико (1-2 В), то наибольший нагрев даёт трение. При напряжении до 10 В теплота в основном выделяется за счёт сопротивления в местах соприкосновения электродов. При напряжении более 10 В нагрев идёт в основном за счёт прерывистой дуги. Чем выше скорость вращения или перемещения ЭИ, 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. Причём в процессе разряда в воздухе вместо газового пузыря образуется прогретая оболочка канала. Расплавленный металл выбрасывается в МЭП подвижным электродом-инструментом.

Энергия импульса и его длительность оцениваются зависимостями 4.1. и 4.3. Для электроконтактной обработки используют не только постоянный, но и переменный ток. При переменном токе длительность импульса принимают равной половине периода t_И = 0,5 t₀.

Длительное время горения дуги усложняет тепловые расчёты. Здесь необходимо определять теплообмен с учётом перемещения источника теплоты за время импульса. Условия подвода теплоты для заготовки и подвижного ЭИ будут иметь существенные отличия. Действительно, в период протекания дуги ЭИ перемещается. В результате источник теплоты будет воздействовать в течение одного импульса на разные его участки. Чем больше скорость ЭИ, тем на бóльшую площадь распространяется 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 ЭИ формируются карбиды, придающие поверхности высокую износостойкость. Происходит также диффузия материала ЭИ в катод, измельчение зёрен 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 питающей сети 50 Гц. Продолжительность касания при этом составляет (0,6-2)·10^-3 с. Основной выброс металла происходит во время контакта электродов. Длительность импульса t_И = (50-150)·10^-6 с.

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.