Elektrofysiske metoder for bearbeiding av metaller

Den utbredte bruken av materialer som er vanskelige å maskinere for produksjon av maskindeler, kompleksiteten i utformingen av disse delene, kombinert med de økende kravene til å redusere kostnader og øke produktiviteten, førte til utvikling og bruk av elektrofysiske prosesseringsmetoder.

Elektrofysiske metoder for metallbehandling er basert på bruk av spesifikke fenomener som oppstår fra virkningen av elektrisk strøm for å fjerne materiale eller endre formen på arbeidsstykket.

Den største fordelen med elektrofysiske metoder for metallbehandling er muligheten til å bruke dem til å endre formen på deler laget av materialer som ikke kan behandles ved kutting, og disse metodene behandles under forhold med minimale krefter eller i fullstendig fravær.

En viktig fordel med elektrofysiske metoder for bearbeiding av metaller er uavhengigheten av produktiviteten til de fleste av dem fra hardheten og sprøheten til det behandlede materialet.Arbeidsintensiteten og varigheten av disse metodene for bearbeiding av materialer med økt hardhet (HB> 400) er mindre enn arbeidsintensiteten og varigheten av skjæringen.

Elektrofysiske metoder for metallbehandling dekker nesten alle maskineringsoperasjoner og er ikke dårligere enn de fleste av dem når det gjelder oppnådd ruhet og nøyaktighet av behandlingen.

Elektrisk utladningsbehandling av metaller

Elektrisk utladningsbehandling er en type elektrofysisk prosessering og kjennetegnes ved at endringer i form, størrelse og overflatekvalitet på delen skjer under påvirkning av elektriske utladninger.

Elektriske utladninger oppstår når en pulset elektrisk strøm passerer gjennom et gap på 0,01 - 0,05 mm mellom arbeidsstykkeelektroden og verktøyelektroden. Under påvirkning av elektriske utladninger smelter arbeidsstykkematerialet, fordamper og fjernes fra interelektrodegapet i væske- eller damptilstand. Lignende prosesser for ødeleggelse av elektroder (detaljer) kalles elektrisk erosjon.

For å forbedre elektrisk erosjon fylles gapet mellom arbeidsstykket og elektroden med en dielektrisk væske (parafin, mineralolje, destillert vann). Når elektrodespenningen er lik gjennombruddsspenningen, dannes en ledende kanal i midten mellom elektroden og arbeidsstykket i form av et plasmafylt sylindrisk område med et lite tverrsnitt med en strømtetthet på 8000-10000 A / mm2. Den høye strømtettheten, opprettholdt i 10-5 - 10-8 s, sikrer en temperatur på arbeidsstykkets overflate opp til 10 000 - 12 000˚C.

Metallet fjernet fra overflaten av arbeidsstykket avkjøles med en dielektrisk væske og størkner i form av sfæriske granuler med en diameter på 0,01 - 0,005 mm.Ved hvert påfølgende øyeblikk i tid gjennomborer en strømpuls mellomelektrodegapet på det punktet hvor gapet mellom elektrodene er minst. Den kontinuerlige tilførselen av strømpulser og den automatiske tilnærmingen av verktøyelektroden til arbeidsstykkeelektroden sikrer kontinuerlig erosjon inntil en forhåndsbestemt arbeidsstykkestørrelse er nådd eller alt arbeidsstykkemetallet i mellomelektrodespalten er fjernet.

Behandlingsmoduser for elektrisk utladning er delt inn i elektrisk gnist og elektrisk puls.

Modi for elektrospar karakterisert ved bruk av gnistutladninger av kort varighet (10-5 ... 10-7s) med rett polaritet for å koble elektrodene (detalj "+", verktøy "-").

Avhengig av styrken til gnistutladningene er modusene delt inn i hardt og medium (for foreløpig behandling), myk og ekstremt myk (for sluttbehandling). Bruken av myke moduser gir et avvik av dimensjonene til delen opp til 0,002 mm med en ruhetsparameter for den behandlede overflaten Ra = 0,01 μm. Modusene til elektriske gnister brukes i behandlingen av harde legeringer, metaller og legeringer som er vanskelig å maskinere, tantal, molybden, wolfram, etc. De behandler gjennomgående og dype hull av ethvert tverrsnitt, hull med buede akser; bruk tråd- og tapeelektroder, kutt deler fra arkemner; hakkede tenner og tråder; deler er polert og merket.

For å utføre prosessering i elektrognistmodus brukes maskiner (se fig.), utstyrt med RC-generatorer, bestående av en ladet og utladet krets.Ladekretsen inkluderer en kondensator C, som lades gjennom en motstand R fra en strømkilde med en spenning på 100-200 V, og elektrodene 1 (verktøy) og 2 (del) er koblet til utladningskretsen parallelt med kondensatoren C.

Så snart spenningen på elektrodene når nedbrytningsspenningen, oppstår en gnistutladning av energi akkumulert i kondensatoren C. Erosjonsprosessens effektivitet kan økes ved å redusere motstanden R. Konstansen til interelektrodegapet vedlikeholdes av et spesielt sporingssystem , som kontrollerer mekanismen for den automatiske matebevegelsen til et verktøy laget av kobber, messing eller karbonmaterialer.

Elektrisk gnistmaskin:

Elektrosparkskjæring av gir med innvendig inngrep:

Modi av elektriske pulser karakterisert ved bruk av pulser med lang varighet (0,5 ... 10 s), tilsvarende en bueutladning mellom elektrodene og mer intens ødeleggelse av katoden. I denne forbindelse, i elektriske pulsmoduser, er katoden koblet til arbeidsstykket, noe som gir høyere erosjonsytelse (8-10 ganger) og mindre verktøyslitasje enn i elektriske gnistmoduser.

Det mest hensiktsmessige bruksområdet for elektriske pulsmoduser er den foreløpige behandlingen av arbeidsstykker av komplekse formede deler (matriser, turbiner, blader, etc.) laget av vanskelige å behandle legeringer og stål.

Elektriske pulsmoduser implementeres av installasjoner (se fig.), der unipolare pulser fra en elektrisk maskin 3 eller elektronisk generator… Fremveksten av E.D.S.induksjon i et magnetisert legeme som beveger seg i en viss vinkel i forhold til retningen til magnetiseringsaksen gjør det mulig å oppnå en strøm av større størrelse.

Strålebehandling av metaller

Typene strålingsbearbeiding i maskinteknikk er elektronstråle- eller lysstrålebearbeiding.

Elektronstrålebehandling av metaller er basert på den termiske effekten av en strøm av bevegelige elektroner på det behandlede materialet, som smelter og fordamper på prosessstedet. En slik intens oppvarming er forårsaket av det faktum at den kinetiske energien til de bevegelige elektronene, når de treffer overflaten av arbeidsstykket, nesten fullstendig omdannes til termisk energi, som konsentrert på et lite område (ikke mer enn 10 mikron), forårsaker den varmes opp til 6000˚C.

Under dimensjonsbehandling, som kjent, er det en lokal effekt på det bearbeidede materialet, som under elektronstrålebehandling tilveiebringes av en pulsmodus for elektronstrøm med en pulsvarighet på 10-4 ... 10-6 s og en frekvens av f = 50 … 5000 Hz.

Den høye konsentrasjonen av energi under elektronstrålebearbeiding i kombinasjon med pulsvirkning gir bearbeidingsforhold der overflaten av arbeidsstykket som befinner seg i en avstand på 1 mikron fra kanten av elektronstrålen varmes opp til 300˚C. Dette muliggjør bruk av elektronstrålebearbeiding for å kutte deler, lage nettfolier, kutte spor og maskinere hull med en diameter på 1-10 mikron i deler laget av materialer som er vanskelige å maskinere.

Spesielle vakuumapparater, såkalte elektronkanoner (se fig.), brukes som utstyr for elektronstrålebehandling.De genererer, akselererer og fokuserer en elektronstråle. Elektronkanonen består av et vakuumkammer 4 (med et vakuum på 133 × 10-4), der det er installert en wolframkatode 2, drevet av en høyspentkilde 1, som sikrer utslipp av frie elektroner som akselereres av et elektrisk felt dannet mellom katoden 2 og anodemembranen 3.

Elektronstrålen passerer deretter gjennom et system av magnetiske linser 9, 6, en elektrisk innrettingsanordning 5 og fokuseres på overflaten av arbeidsstykket 7 montert på koordinatbordet 8. Pulsdriftsmodusen til elektronkanonen er tilveiebrakt av en system som består av en generator av pulser 10 og transformator 11.

En lysstrålebehandlingsmetode er basert på bruk av de termiske effektene av den utsendte lysstrålen med høy energi optisk kvantegenerator (laser) på overflaten av arbeidsstykket.

Dimensjonsbehandling ved hjelp av lasere består i dannelse av hull med en diameter på 0,5 ... 10 mikron i materialer som er vanskelige å behandle, produksjon av nettverk, skjæring av ark fra komplekse profildeler, etc.