книги из ГПНТБ / Технология ремонта танков [учебник]

Г л а в а VIII

РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Электроискровая обработка металлов была открыта и разрабо­ тана советскими учеными Б. Р. Лазаоенко и Н. И. Лазаренко в

1938—1943 гг.

Этот вид обработки основан на использовании явления направ­ ленного разрушения металла электродов под действием электриче­ ского разряда. Такой вид разрушения металлов называется элек­ трической эрозией.

При электроискровой обработке металлов используется эрозия искрового или импульсного разряда в жидкой диэлектрической сре­ де, так как в этих условиях профиль катода (электрода-инструмен­ та) точно воспроизводится на аноде — детали и обеспечивается раз­ мерная обработка деталей.

При искровом или импульсном разряде в газах происходит пе­ ренос металла с анода на катод (рис. 212). Это обеспечивает про­ ведение электроискровых процессов наращивания и упрочнения де­ талей.

Искровые и импульсные разряды близки по своим электриче­ ским характеристикам и резко отличаются от стационарного дуго­ вого разряда. Характерными особенностями искрового и импуль­ сного разряда являются: чрезвычайно малая длительность суще­ ствования разряда (1 0 ~4 -10 ~7сек) \ значительные величины плот­ ности тока (10 5 н-10 6 а/см2), высокие температуры (10000— 11000°С) и давления (до 25 кг/см2) в канале разряда. В результа­ те образования ударной волны искровой и импульсный разряды сопровождаются характерным звуковым эффектом.

Импульсный разряд отличается от искрового выделением боль­ шей энергии и более длительным существованием (1 0 - 2—10 ~ 3 сек).

Для получения требуемых разрядов в установках для электро­ искровой обрабЪтки используют специальные электрические схемы: конденсаторные (рис. 213, а) и бесконденсаторные низкого напря-

357

жения (рис. 213, б, в), а также специальные импульсные электри­ ческие генераторы, позволяющие получать импульсные разряды требуемой длительности и энергоемкости.

Электроискровые установки работают при бесконтактном и кон­ тактном способах обработки деталей. Бесконтактный способ элек­ троискровой обработки характеризуется тем, что между электро­ дом-инструментом и деталью поддерживается определенный зазор. При контактном способе электрод-инструмент совершает возврат­ но-поступательное движение и периодически соприкасается с де­ талью.

Электроискровая установка для обработки бесконтактным спо­ собом с конденсаторной схемой (см. рис. 213, а) работает следую­ щим образом. Конденсаторы заряжаются постоянным током через сопротивление до тех пор, пока напряжение на их обкладках не до­ стигнет величины, достаточной для пробоя межэлектродного про­ межутка. В зависимости от емкости конденсаторов и сопротивле­ ния разрядной цепи при этом возникает искровой или импульсный разряд, сопровождающийся эрозионным эффектом.

Далее конденсаторы вновь заряжаются. Таким образом обеспе­ чивается непрерывность процесса электроискровой обработки. При работе такой установки по контактному способу конденсаторы за­ ряжаются при движении электрода-инструмента вверх, а разряд происходит при движении электрода-инструмента вниз, когда ста­ новится возможным пробой межэлектродного промежутка.

При малых межэлектродных промежутках и при наличии неров­ ностей на поверхностях электродов (даже при сравнительно невы­ соком напряжении (20 -1- 200 в) источника питания) напряженность электрического поля между электродами достигает значительной величины (до.105 4- 106 в/см). Это вызывает явление холодной эмис­ сии электронов, благодаря чему и происходит электрический про­ бой межэлектродной среды.

В электроискровых установках со схемами питания низкого на­ пряжения электрод-инструмент имеет непрерывное возвратно-по­ ступательное (контактный способ обработки, см. рис. 213, б) или вращательное (бесконтактный способ — рис. 213, в) движение. Та­ кие перемещения электрода-инструмента препятствуют стабилиза­ ции электрического разряда (разряды периодически возникают и обрываются).

Сущность процесса электроискровой обработки заключается в следующем. Электрический искровой (импульсный) разряд обра­ зует на электродах кратковременные (10—2 -4 10-7 сек) источники тепла. На аноде тепло выделяется в результате удара и торможения электронов, а на катоде — в результате удара и торможения ионов. Это приводит к местному плавлению и испарению металла электро­ дов. Под действием электромагнитных сил электрического поля и сил ударной волны расплавленный металл выбрасывается в жид­ кую диэлектрическую среду (электроискровая обработка); при об­ работке в газообразной среде металл переносится с анода на катод

359

и вступает в химическое соединение с ним, образуя на его поверхно­ сти слой покрытия, физико-химические свойства которого близки к свойствам материала анода (электроискровой способ нанесения по­ крытий и упрочнения).

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ РЕМОНТЕ ТАНКОВ

Электроискровым способом можно обрабатывать все токопрово­ дящие материалы любой твердости. Этот способ применяют для об­ работки твердых сплавов, закаленных, вязких, жаропрочных и дру­ гих специальных сталей.

Электроискровую обработку используют при изготовлении от­ верстий любой формы и размеров с прямолинейной и криволиней­ ной осью, при резке металлов, а также при обработке плоских и цилиндрических поверхностей.

Изготовление отверстий электроискровой обработкой при ре­ монте танков целесообразно применять для ограничения трещин и обработки конструктивных отверстий на броневом корпусе, для из­ влечения заклинившихся шпонок, стопоров, сломанного инструмен­ та (сверла, метчики) и крепежных деталей. В последнем случае электроискровым способом изготовляют квадратное глухое отвер­ стие в сломанной детали, а затем извлекают его торцовым ключом.

Для изготовления сквозных отверстий диаметром более 4 мм (например, в броневых деталях корпусов танков) применяют труб­ чатые электроды с прокачкой жидкости через зону обработки (рис. 214). При этом производительность процесса увеличивается, так как извлекается только'часть металла, и улучшаются условия для удаления продуктов обработки.

Рис. 214. Схема изготовления отвер­ стия в броне трубчатым электродом:

1 — трубчатый электрод-инструмент; 2 —шланг для подачи жидкости; 3 — обра­

батываемый броневой лист; 4 —*межэлект* родная жидкость

Электроискровую обработку применяют также при восстановле­ нии шпоночных пазов под ремонтный размер. При этом поочередно обрабатывают обе плоскости паза, как показано на рис. 215.

360

В процессе электроискровой обработки электрод-инструмент из­ нашивается. Меньше изнашивается инструмент, изготовленный из материалов с высокой тепло- и электропроводностью. Для изго­ товления отверстий обычно применяют электроды-инструменты из латуни ЛС-59 и ЛС-62 и из алюминиевого сплава АМК-5. Хорошо работает инструмент из меднографитовой массы МГ-2 и МГ-4.

Рис. 215. Восстановление шпо­ ночного паза электроискровой об­ работкой:

/ — обрабатываемая деталь; 2 — элект­

род инструмент; 3 — приспособление для крепления электрода-инструмента

Производительность процесса, точность обработки и чистота об­ работанных поверхностей зависят: от энергии и частоты импульсов, определяемых режимом обработки; от состава межэлектродной среды; от материала; от взаимного расположения и характера отно­ сительного движения электродов.

Эрозионное действие импульса тока пропорционально его энер­ гии. Поэтому, чем больше энергия импульса, тем больше произво­ дительность, но тем меньше точность и хуже чистота поверхности.

Основными параметрами, определяющими режимы обработки (табл. 40), являются напряжение, ток и емкость (для установок с конденсаторными схемами).

Установки для электроискровой обработки отверстий состоят из электрической части, механизма для регулирования зазора между электродами или привода электрода-инструмента, гидравлической системы, приспособлений для закрепления детали и электрода-ин­ струмента.

Механизм для регулирования зазора между электродами может быть ручным или автоматическим. В некоторых установках привод электрода-инструмента включается в электрическую схему установ­ ки. Гидравлическая система обеспечивает подачу диэлектрической жидкости (керосина, дизельного топлива, масла) в зону обработки.

Для изготовлениянебольших отверстий в малогабаритных де­ талях применяют электроискровую установку модели 4А-721 (рис. 216). Эта установка питается от сети переменного тока напря­ жением 380/220 в. Рабочий ток постоянный с напряжением до 120 в. Мощность селенового выпрямителя 0,54 ква. Установка имеет кон­ денсаторную схему. На этой установке можно изготавливать отвер-

361

Т а б л и ц а 40-

Режимы электроискровой обработки

стня диаметром от 0,5 до 5 мм глубиной 3—20 мм, а также обраба­ тывать шпоночные пазы.

Для изготовления отверстии в крупногабаритных деталях при­ меняют подвижную электроискровую установку (рис. 217). Эта установка работает по бесконденсаторпоп схеме на постоянном токе напряжением 30—35 в. Все агрегаты установки получают питание от сварочного генератора типа СМГ-26. Установка позволяет обра­ батывать отверстия диаметром до 30 им (с применением трубчато­ го электрода-инструмента) и глубиной до 120 мм. Скорость изготов­ ления отверстия от 2 до 5 мм/мин.

Электроискровую резку в ремонтных частях целесообразно при­ менять для разрезки заготовок, а также для обрезки дефектных ча­ стей деталей и инструмента при их ремонте. Производительность электроискровой резки сталей достигает 12—18 см2/мин.

Электроискровую обработку применяют также при ремонте пло­ ских и цилиндрических поверхностей деталей (электроискровое шлифование). Этот способ используют при подготовке закаленных деталей к металлизации, при обработке после наплавки твердыми сплавами, заточке режущего инструмента, оснащенного твердым сплавом и т. д. Съем металла при электроискровом шлифовании до­ стигает 50 г/мин.

Электроискровую резку и шлифование производят на установ­ ках со схемой питания низким напряжением с дисковым вращаю­ щимся электродом-инструментом (см. рис. 213, в). Рабочая жид­ кость (насыщенный раствор буры и борной кислоты) подается по-

362

лей. Глубина твердого слоя в зависимости от режимов обработки

.достигает 0,2 мм.

Электроискровое наращивание применяют для восстановления деталей, имеющих небольшие размеры и износы (до 0,05 мм), а также для упрочнения их и режущего инструмента.

При нанесении на детали покрытий из твердых сплавов (стел­ лит, сормайт, металлокерамические сплавы), а также при упрочне­ нии их хромом, феррохромом или rpaqbriTOM в поверхностных слоях деталей происходят термические и диффузионные процессы. Эти процессы способствуют упрочнению поверхностных слоев металла и обеспечивают надежное соединение нанесенного металла с основ­ ным.

•364

Эта установка питается от сети переменного тока • напряжением 220/127 в и потребляет мощность до 1000 вг. Установка имеет шесть режимов (табл. 43) изменяющихся по напряжению при постоянной ■емкости конденсаторов в 320 мкф.

После электроискрового наращивания или упрочнения на чисто­ вых режимах никакой последующей обработки деталей не требует­ ся. После применения средних и грубых режимов детали следует обработать мягкими брусками или М2 или кругами из зеленого карбида кремния зернистостью 60—80.

Стойкость деталей после электроискрового наращивания или упрочнения возрастает в четыре-шесть раз.

Электроискровым наращиванием целесообразно восстанавли­ вать валы электрических машин в местах неподвижных посадок подшипников.

Электроискровым способом целесообразно упрочнять:

—шлицевые валы (по боковым поверхностям шлиц);

—вилки переключения передач (в местах, входящих в пазы по­ движных шестерен);

—подвижные шестерни (по пазам под вилки переключения пе­

редач);

—рычаги фрикционов;

—кулачки распределительных валов и другие детали. Хорошие результаты получают при электроискровом наращива­

нии деталей, работающих при высоких температурах и ударных нагрузках. После электроискрового наращивания стойкость торцов л фасок тарелок клапанов возрастает в два-три раза.