Elektrofizičke metode obrade metala

Raširena uporaba teško obradivih materijala za proizvodnju strojnih dijelova, složenost dizajna tih dijelova, u kombinaciji s rastućim zahtjevima za smanjenjem troškova i povećanjem produktivnosti, doveli su do razvoja i usvajanja elektrofizičkih metoda obrade.

Elektrofizičke metode obrade metala temelje se na korištenju specifičnih pojava koje proizlaze iz djelovanja električne struje za uklanjanje materijala ili promjenu oblika izratka.

Glavna prednost elektrofizičkih metoda obrade metala je mogućnost da se njima mijenja oblik dijelova izrađenih od materijala koji se ne mogu obraditi rezanjem, a te se metode obrađuju u uvjetima minimalnih sila ili u njihovoj potpunoj odsutnosti.

Važna prednost elektrofizičkih metoda obrade metala je neovisnost produktivnosti većine od tvrdoće i lomljivosti obrađenog materijala.Intenzitet rada i trajanje ovih metoda obrade materijala povećane tvrdoće (HB> 400) manji je od intenziteta rada i trajanja rezanja.

Elektrofizičke metode obrade metala pokrivaju gotovo sve operacije strojne obrade i nisu inferiorne većini njih u pogledu postignute hrapavosti i točnosti obrade.

Obrada metala električnim pražnjenjem

Obrada elektroerozijom je vrsta elektrofizičke obrade i karakterizirana je time da se pod utjecajem električnih pražnjenja događaju promjene u obliku, veličini i kvaliteti površine dijela.

Električna pražnjenja nastaju kada impulsna električna struja prolazi kroz razmak širine 0,01 - 0,05 mm između elektrode obratka i elektrode alata. Pod utjecajem električnih pražnjenja materijal izratka se topi, isparava i uklanja iz međuelektrodnog raspora u tekućem ili parovitom stanju. Slični procesi uništavanja elektroda (detalja) nazivaju se električna erozija.

Da bi se pojačala električna erozija, razmak između obratka i elektrode ispunjen je dielektričnom tekućinom (kerozin, mineralno ulje, destilirana voda). Kada je napon elektrode jednak probojnom naponu, u sredini između elektrode i obratka formira se vodljivi kanal u obliku plazmom ispunjenog cilindričnog područja malog poprečnog presjeka s gustoćom struje od 8000-10000 A / mm2. Visoka gustoća struje, koja se održava 10-5 — 10-8 s, osigurava temperaturu površine obratka do 10 000 — 12 000˚C.

Metal uklonjen s površine obratka hladi se dielektričnom tekućinom i skrućuje u obliku kuglastih granula promjera 0,01 - 0,005 mm.U svakom sljedećem trenutku u vremenu, strujni impuls probija međuelektrodni razmak na mjestu gdje je razmak između elektroda najmanji. Kontinuirana opskrba strujnim impulsima i automatski pristup elektrode alata elektrodi obratka osigurava kontinuiranu eroziju sve dok se ne postigne unaprijed određena veličina obratka ili dok se sav metal obratka u međuelektrodnom razmaku ne ukloni.

Načini obrade električnim pražnjenjem dijele se na električnu iskru i električni impuls.

Načini elektrospara karakterizirani upotrebom kratkotrajnih iskričavih pražnjenja (10-5 ... 10-7s) s ravnim polaritetom spajanja elektroda (detalj "+", alat "-").

Ovisno o snazi ​​pražnjenja iskre, načini se dijele na teške i srednje (za prethodnu obradu), mekane i izrazito meke (za završnu obradu). Korištenje mekih načina rada osigurava odstupanje dimenzija dijela do 0,002 mm s parametrom hrapavosti obrađene površine Ra = 0,01 μm. Modovi električnog iskre koriste se u obradi tvrdih legura, teško obradivih metala i legura, tantala, molibdena, volframa itd. Obrađuju prolazne i duboke rupe bilo kojeg poprečnog presjeka, rupe sa zakrivljenim osima; pomoću žičanih i trakastih elektroda izrežite dijelove iz praznih listova; okrhnuti zubi i navoji; dijelovi su polirani i markirani.

Za izvođenje obrade u načinima elektroiskre koriste se strojevi (vidi sliku), opremljeni RC generatorima, koji se sastoje od napunjenog i ispražnjenog kruga.Krug za punjenje uključuje kondenzator C, koji se puni kroz otpor R iz izvora struje s naponom od 100-200 V, a elektrode 1 (alat) i 2 (dio) spojene su na krug pražnjenja paralelno s kondenzatorom. C.

Čim napon na elektrodama dosegne probojni napon, kroz međuelektrodni razmak dolazi do iskrićeg pražnjenja energije akumulirane u kondenzatoru C. Učinkovitost procesa erozije može se povećati smanjenjem otpora R. Konstantnost međuelektrodnog razmaka održava se posebnim sustavom za praćenje, koji kontrolira mehanizam za automatsko pomicanje alata izrađenog od bakra, mesinga ili karbonskih materijala.

Stroj s električnim iskrama:

Rezanje zupčanika elektroiskrom s unutarnjim zahvatom:

Načini električnih impulsa karakterizirani upotrebom impulsa dugog trajanja (0,5 ... 10 s), što odgovara lučnom pražnjenju između elektroda i intenzivnijem uništavanju katode. U tom smislu, u električnim impulsnim načinima rada, katoda je povezana s radnim komadom, što osigurava veće performanse erozije (8-10 puta) i manje trošenje alata nego u električnim načinima iskre.

Najprikladnije područje primjene električnih impulsnih načina je prethodna obrada izradaka složenih oblika (matrica, turbina, lopatica itd.) Izrađenih od legura i čelika koji se teško obrađuju.

Načini električnog impulsa provode se instalacijama (vidi sliku), u kojima unipolarni impulsi iz električnog stroja 3 ili elektronički generator… Pojava E.D.S.indukcija u magnetiziranom tijelu koje se giba pod određenim kutom u odnosu na smjer osi magnetiziranja omogućuje dobivanje struje veće jakosti.

Obrada metala zračenjem

Vrste obrade zračenjem u strojarstvu su obrada elektronskim snopom ili svjetlosnim snopom.

Obrada metala elektronskim snopom temelji se na toplinskom učinku struje pokretnih elektrona na obrađeni materijal, koji se tali i isparava na mjestu obrade. Tako intenzivno zagrijavanje uzrokovano je činjenicom da se kinetička energija pokretnih elektrona, kada udare o površinu obratka, gotovo potpuno transformira u toplinsku energiju, koja, koncentrirana na maloj površini (ne više od 10 mikrona), uzrokuje da se zagrije do 6000˚C.

Tijekom dimenzionalne obrade, kao što je poznato, postoji lokalni učinak na obrađeni materijal, koji se tijekom obrade elektronskim snopom osigurava pulsnim načinom protoka elektrona s trajanjem impulsa od 10-4 ... 10-6 s i frekvencijom od f = 50 … 5000 Hz.

Visoka koncentracija energije tijekom obrade elektronskim snopom u kombinaciji s pulsnim djelovanjem osigurava uvjete obrade gdje se površina obratka koji se nalazi na udaljenosti od 1 mikrona od ruba elektronskog snopa zagrijava na 300˚C. To omogućuje upotrebu strojne obrade elektronskim snopom za rezanje dijelova, izradu mrežastih folija, izrezivanje utora i strojno izrađivanje rupa promjera 1-10 mikrona u dijelovima izrađenim od materijala koji se teško strojno obrađuju.

Posebni vakuumski uređaji, takozvani elektronski topovi (vidi sliku), koriste se kao oprema za obradu elektronskim snopom.Oni stvaraju, ubrzavaju i fokusiraju snop elektrona. Elektronski top se sastoji od vakuumske komore 4 (s vakuumom od 133 × 10-4), u kojoj je ugrađena volframova katoda 2, napajana visokonaponskim izvorom 1, koji osigurava emisiju slobodnih elektrona koji se ubrzavaju električno polje stvoreno između katode 2 i anodne membrane 3.

Elektronska zraka zatim prolazi kroz sustav magnetskih leća 9, 6, električni uređaj za poravnanje 5 i fokusira se na površinu obratka 7 montiranog na koordinatnom stolu 8. Pulsni način rada elektronskog topa osigurava se pomoću sustav koji se sastoji od generatora impulsa 10 i transformatora 11.

Metoda obrade svjetlosnog snopa temelji se na korištenju toplinskih učinaka emitiranog svjetlosnog snopa visoke energije optički kvantni generator (laser) na površini obratka.

Obrada dimenzija uz pomoć lasera sastoji se u formiranju rupa promjera 0,5 ... 10 mikrona u materijalima koji se teško obrađuju, proizvodnji mreža, rezanju limova iz složenih dijelova profila itd.