Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы теории и технологии электроэрозионного формообразования прецизионных полусферических оболочек. Монография.pdf
Итак, металлическая пленка, образующаяся при соблюдении определенных условий на рабочей поверхности медного ЭИ в процессе размерной ЭЭО сферической поверхности,
материалом которой является вольфрамовый сплав ВНЖ 7-3,
представляет собой совокупность твердых растворов (никеля в меди и железа в вольфраме) и чистых металлов (меди
и вольфрама).
Именно образованием твердых растворов можно объяснить процесс взаимопроникновения, т. е. взаимной диффу
зии
между медной рабочей поверхностью ЭИ и компонентами
сплава ВНЖ и ВНМ, а также некоторых других сплавов. Благодаря развитому процессу диффузии пленка устойчиво
удерживается на рабочей поверхности ЭИ, обеспечивая тем
самым резкое снижение интенсивности его изнашивания.
Как показали эксперименты (см. таблицу), интенсив-
ность обра
зования пленки определяется в основном энергией
импульса, причем с увеличением энергии импульса интенсивность пленкообразования, выраженная через толщину пленки,
возрастает. Сущность этой зависимости проста: увеличение
энергии импульса интенсифицирует факельный перенос.
Для подтверждения экспериментальных результатов на
рис. 2.14–2.16 приведены фотографии медных электродовинструментов, с помощью которых проводилась электроэрозионная обработка сферической поверхности заготовок из
вольфрамового сплава ВНЖ 7-
3 по методу самопрофилирующегося инструмента в среде деионизованной воды с сопротивлением 80–120 кОм·см. Диаметр обрабатываемой сферической поверхности был равен 18 мм, в соответствии
с этим диаметры ЭИ принимались равными: наружный –
14 мм, внутренний – 8 мм. На рабочих поверхностях медных
ЭИ отчетливо видна пленка инородного металла белого цвета, являющаяся совок
упностью компонентов материала обрабатываемой заготовки (сплава ВНЖ 7-3). Поверхность пленки
имеет различную шероховатость, обусловленную значением
101
энергии импульса: большей энергии импульса соответствует
бόльшая шероховатость поверхности пленки. Относительный
износ ЭИ во всех случаях не превышал 1–1,5 %.
Рис. 2.14. Медный ЭИ с пленкой инородного металла на рабочей
поверхности. Режим обработки: f = 1 кГц, q = 1,1, W
= 2,18 Дж
и
Рис. 2.15. Медный ЭИ с пленкой инородного металла на рабочей
поверхности. Режим обработки: f = 66 кГц, q = 1,1, W
= 4,5·10–3 Дж
и
Рис. 2.16. Медный ЭИ с пленкой инородного металла на рабочей
поверхности. Режим обработки: f = 66 кГц, q = 3, W
102
= 1·10–3 Дж
и
Фотография медного ЭИ после обработки им сферической поверхности из сплава ВНЖ 7-3 (рис. 2.17) демонстрирует отсутствие на его рабочей поверхности инородной металлической пленки. Отсутствие пленки объясняется тем, что
обработка проводилась в углеводородной среде, т. е. не было
соблюдено одно из условий возможности образования пленки. Рабочая поверхность ЭИ черного цвета говорит о то
м, что
в нее внедрены продукты пиролиза рабочей жидкости (асфальтосмолистые вещества, основой которых является углерод). В отличие от металлической углеродистая пленка не
способствует снижению износа ЭИ. В данном случае относительный износ ЭИ составил 251 %.
Рис. 2.17. Медный ЭИ, на рабочей поверхности которого отсутствует
пленка материала заготовки. Режим обработки: f = 1 кГц, q = 1,1,
W
= 1,82 Дж
и
Итак, чрезмерно большой износ ЭИ, характерный для
ЭЭО сферических поверхностей самопрофилирующимся инструментом в углеводородной среде, можно существенно
снизить путем факельной защиты – эксперименты это подтвердили. Результаты экспериментальных исследований,
проведенных с целью выявления зависимости относительного
износа ЭИ от электрических, кинематических и геометрических параметров процесса, представлены в виде графических
зависимостей на рис. 2.18–2.24.
103
Рис. 2.18. Зависимость относительного износа ЭИ выпуклых сферических поверхностей от энергии импульса при обработке в углеводородной и водной средах при различных частотах вращения
(n
, об/мин). Обработка в смеси керосина и масла: F
ЭИ
f
= 0,53; 1 – nЭИ = 150; 2 – nЭИ = 375; 3 – nЭИ = 600. Обработка
отн
в деионизованной воде: F
4 – n
= 150, 5 – nЭИ = 375, 6 – nЭИ = 600
ЭИ
= 170,3 мм2, f
раб
= 0,38, nз = 1000 об/мин,
отн
= 186,5 мм2;
раб
104
Рис. 2.19. Зависимость относительного износа ЭИ выпуклых сферических поверхностей от энергии импульса при обработке в углеводородной и водной средах при различных частотах вращения ЭИ
(n
, об/мин). Обработка в смеси керосина и масла: F
ЭИ
f
= 0,3; 1 – nЭИ = 150; 2 – nЭИ = 375; 3 – nЭИ = 600. Обработка
отн
в деионизованной воде: F
4 – n
= 150, 5 – nЭИ = 375, 6 – nЭИ = 600
ЭИ
= 130 мм2, f
раб
= 0,26, nз = 1000 об/мин,
отн
= 137,2 мм2;
раб
105
Рис. 2.20. Зависимость относительного износа ЭИ выпуклых сферических поверхностей от энергии импульса при обработке в углеводородной и водной средах при различных частотах вращения ЭИ
(n
, об/мин). Обработка в смеси керосина и масла: F
ЭИ
f
= 0,1; 1 – nЭИ = 150; 2 – nЭИ = 375; 3 – nЭИ = 600. Обработка
отн
в деионизованной воде: F
4 – n
= 150, 5 – nЭИ = 375, 6 – nЭИ = 600
ЭИ
= 31 мм2, f
раб
= 0,07, nз = 1000 об/мин,
отн
= 35,8 мм2;
раб
106
Рис. 2.21. Зависимость относительного износа ЭИ выпуклых сферических поверхностей от энергии импульса при обработке в углеводородной и водной средах при различных частотах вращения ЭИ
(n
, об/мин). Обработка в смеси керосина и масла: F
ЭИ
f
= 0,1; 1 – nЭИ = 150; 2 – nЭИ = 375; 3 – nЭИ = 600. Обработка
отн
в деионизованной воде: F
4 – n
= 150, 5 – nЭИ = 375, 6 – nЭИ = 600
ЭИ
= 31 мм2, f
раб
= 0,07, nз = 600 об/мин,
отн
= 35,8 мм2;
раб
107
Зависимости износа ЭИ от энергии электрического импульса на рис. 2.18–2.21 показывают, что определяющее
влияние на износ ЭИ оказывают не энергия импульса и геометрические и кинематические параметры процесса ЭЭО,
а диэлектрические свойства рабочей жидкости. Как видно из
этих зависимостей, износ ЭИ при ЭЭО в водной среде в десятки и даже сотни раз меньше, чем ЭЭО в у
глеводородной
среде. Влияние энергии импульса на изнашивание ЭИ проявляется, как правило, при обработке в углеводородной среде.
В этих случаях зависимости γ = f(W
) носят экстремальный
и
характер, при этом характер экстремальности (максимум или
минимум) определяется кинематическими и геометрическими
параметрами. Так, при изменении частоты вращения ЭИ,
имеющего сравнительно большую относительную рабочую
площадь, и неизменной частоте вращения заготовки кривые
имеют максимум (рис. 2.18, 2.19). Если же относительная рабочая площадь ЭИ мала или изменяется частота вращения
заготовки при неизменной частоте вращении ЭИ, то кр
γ = f(W
зависимости γ = f(W
) имеют минимум (рис. 2.20, 2.21). Таким образом,
и
), приведенные на рис. 2.18–2.21, имеют
и
ивые
весьма противоречивый характер.
На рис. 2.22 приведены зависимости влияния площади
рабочей поверхности ЭИ на его износ при ЭЭО выпуклой сферической поверхности диаметром 18 мм из вольфрамового
сплава ВНЖ 7-3. Как видно из рисунка, определяющее влияние на износ ЭИ оказывает опять-таки рабочая среда: при обработке в деионизованной воде износ значительно ме
ньше,
чем при обработке в смеси керосина с маслом. И если при обработке в углеводородной среде зависимость γ = f(F
) носит
раб
экстремальный (с наличием максимума) характер, то при обработке в водной среде столь ярко выраженной экстремальности не наблюдается.
108
на его
раб
Рис. 2.22. Влияние площади рабочей поверхности ЭИ F
относительный износ: 1 – W
среде; 2 – W
= 2,5·10
= 0,1 Дж, обработка в углеводородной среде; 3 – Wи =
и
–2
Дж, обработка в углеводородной среде; 4 – Wи = 0,1 Дж, обра-
ботка в водной среде; 5 – W
= 0,5 Дж, обработка в углеводородной
и
= 2,5·10–2 Дж, обработка в водной среде
и
К геометрическим параметрам, влияющим на износ ЭИ,
относится и величина МЭП. На рис. 2.23 приведены зависимости γ = f(h). Как следует из этих зависимостей, обработка
в водной среде, обеспечивая бόльшую по сравнению с обработкой в углеводородной среде величину МЭП, способствует
также резкому снижению износа ЭИ. Из этих же зависимостей видно, что попытка иску
сственного увеличения МЭП
при ЭЭО в углеводородной среде, реализуемая путем увели-
109
чения напряжения между электродами (т. е. энергии импульса), приводит к увеличению износа ЭИ.
Рис. 2.23. Зависимость относительного износа ЭИ от величины
МЭП при ЭЭО сферических поверхностей: 1,2 – f = 8 и 66 кГц, об-
работка в углеводородной среде; 3, 4 – f = 8 и 66 кГц, обработка
в водной среде
При ЭЭО в водной среде увеличение МЭП достигалось
применением в качестве рабочей жидкости деионизованной
воды, в сравнении с керосином обладающей значительно
меньшим удельным электрическим сопротивлением. Электрические параметры импульса оставались неизменными. В этом
случае усиливался эффект факельной защиты ЭИ, что в конечном итоге приводило к снижению его износа.
Как видно из рис. 2.18–2.22, кинематические параметры
также оказывают некоторое влияние на инт
110
енсивность изна-