uadepe.ru

Електрофізичні методи обробки металів

Електрофізичні способи обробки металівРозширене впровадження важкооброблюваних матеріалів для виробництва деталей машин, ускладнення конструкцій цих деталей в купе з зростаючими вимогами до зниження собівартості і підвищення продуктивності послужило передумовою розробки та освоєння способів електрофізичної обробки.

Електрофізичні способи обробки металів засновані на використанні специфічних явищ, що виникають під дією електричного струму, для видалення матеріалу або зміни форми заготовки.

Головною перевагою електрофізичних способів обробки металів є можливість їх використання для зміни форми заготовок з матеріалів, що не піддаються обробці різанням, причому обробка цими способами відбувається в умовах дії малих сил або при повній їх відсутності.

Важлива перевага електрофізичних способів обробки металів є незалежність продуктивності більшості з них від твердості і крихкості оброблюваного матеріалу. Трудомісткість і тривалість цих способів обробки матеріалів завищеною твердості (НВ>400) менше, ніж трудомісткість і тривалість обробки різанням.

Електрофізичні способи обробки металів охоплює практично всі операції механічної обробки і не поступається більшості з них за що досягається шорсткості і точності обробки.

Електрофізичні способи обробки металів

Електроерозійна обробка металів

Електроерозійна обробка є різновидом електрофізичної обробки і характеризується тим, що зміна форми, розмірів і властивості поверхні заготовки відбувається під дією електричних розрядів.

Електроерозійна обробка металівЕлектричні розряди з`являються при пропущенні імпульсного електричного струму в зазорі шириною 0,01 - 0,05 мм між електродом-заготовкою і електродом-інструментом. Під дією електричних розрядів матеріал заготовки плавиться, випаровується і видаляється з міжелектродного зазору в рідкому або пароподібному стані. Подібні процеси руйнування електродів (заготовок) називають електронної ерозією.

З метою інтенсифікації електронної ерозії зазор між заготівлею і електродом заповнюють діелектричної рідиною (гас, мінеральне масло, дистильована вода). При досягненні на електродах напруги, рівного напрузі пробою, в середовищі між електродом і заготівлею з`являється канал провідності у вигляді заповненої плазмою циліндричної області малого перетину з щільністю струму 8000 - 10000 А / мм2. Найвища щільність струму, підтримувана протягом 10-5 - 10-8с, забезпечує температуру на поверхні заготовки до 10000 - 12000˚С.

Електроерозійна обробка металівВіддалений з поверхні заготовки метал охолоджується діелектричної рідиною і застигає у вигляді сферичних гранул діаметром 0,01 - 0,005 мм. У кожен наступний момент часу імпульс струму пробиває міжелектродний зазор в тому місці, де проміжок між електродами виявився мінімальним. Безперервне підведення імпульсів струму і автоматичне зближення електрода-інструменту з електродом-заготовкою забезпечують продовження ерозії до того часу, поки не буде, досягнутий даний розмір заготовки або не буде видалений весь метал заготовки в міжелектродному зазорі.



Режими електроерозійної обробки діляться на електроіскрові і електроімпульсні.

Електроіскрові режими характеризуються впровадженням розрядiв з малою тривалістю (10-5 ... 10-7с) при прямій полярності підключення електродів (заготовка "+", інструмент ";").

Залежно від потужності іскрових розрядів режими діляться на жорсткі і середні (для попередньої обробки), м`які і особливо м`які (для кінцевої обробки). Впровадження м`яких режимів забезпечує відхилення розмірів деталі до 0,002 мм при параметрі шорсткості обробленої поверхні R а = 0.01 мкм. Електроіскрові режими вживають при обробці твердих сплавів, важкооброблюваних металів і сплавів, танталу, молібдену, вольфраму і т.д.- обробляють наскрізні і найглибші отвори будь-якого поперечного перерізу, отвори з криволінійними осямі- використовуючи дротові і стрічкові електроди, вирізують деталі з листових заготовок - нарізають зуби і резьби- шліфують і таврують деталі.

Електроерозійна обробка металів

Для проведення обробки на електроіскрових режимах вживають верстати (див. Рис.), Споряджені RC-генераторами, що складається з зарядженого і розрядженого контуру. Зарядний контур включає конденсатор С, що заряджається через опір R від джерела струму з напругою 100 - 200 В, а в розрядний контур паралельно конденсатору С включені електроди 1 (інструмент) і 2 (заготівля).

Як напруга на електродах домагається пробійної, через міжелектродний зазор відбувається іскровий розряд енергії, накопиченої в конденсаторі С. Продуктивність ерозійного процесу може бути збільшена зменшенням опору R. сталості межелектродного зазору підтримується спеціальною стежить системою, що управляє механізмом автоматичного руху подачі інструменту, зробленого з міді, латуні або углеграфітних матеріалів.

Електроімпульсні режими характеризуються застосуванням імпульсів великої тривалості (0,5 ... 10 с), відповідних дугового рівню між електродами і більше насиченого руйнування катода. У зв`язку з цим при електроімпульсних режимах катод з`єднується з заготівлею, що забезпечує більш високу продуктивність ерозії (в 8-10 разів) і найменшою, ніж при електроіскрових режимах, знос інструменту.

електроімпульсні режими

Більш доцільною областю впровадження електроімпульсних режимів є підготовча обробка заготовок сложнопрофільних деталей (штампи, турбіни, лопатки і т.д.), зроблених з важкооброблюваних сплавів і сталей.

Електроімпульсні режими реалізуються установками (див рис), в яких на електроди 1 і 2 подаються уніполярні імпульси від електромашинного 3 або електричного генератора. Поява Е.Д.С. індукції в намагніченому тілі пересуваються під якимсь кутом до напрямку осі намагнічування дозволяє отримувати струм більшої величини.

Променева обробка металів

Електронно-променева обробка металівРізновидами променевої обробки в машинобудуванні є електронно-променева або світлопроменевих обробка.

Електронно-променева обробка металів заснована на термічному впливі потоку пересуваються електронів на опрацьований матеріал, який в місці обробки плавиться і випаровується. Настільки насичений нагрів викликається тим, що кінетична енергія рухомих електронів при наголосу об поверхню оброблюваної заготовки практично стовідсотково перебігає в термічну, яка будучи сконцентрована на майданчику малих розміром (менше 10 мкм), викликає її розігрівання до 6000˚С.

При розмірної обробці, як відомо, відбувається локальне вплив на оброблюваний матеріал, що при електроннонно-променевої обробці забезпечується імпульсним режимом потоку електронів з тривалістю імпульсів 10-4 ... 10-6 с і частотою f = 50 ... 5000 Гц.

Найвища концентрація енергії при електронно-променевої обробці в купе з імпульсною дією забезпечують умови обробки, при яких поверхні заготовки, що знаходяться на відстані 1 мкм від кромки електричного променя, розігріваються до 300˚С. Це дозволяє використовувати електронно-променеву обробку для різання заготовок, виробництва сіток з фольги, вирізання пазів і обробки отворів діаметром 1 - 10 мкм в деталях з важкооброблюваних матеріалів.

Електронно-променева обробка металів

Як устаткування для проведення електронно-променевої обробки використовують спеціальні електровакуумні пристрої, іменовані електричними гарматами (див рис). Вони генерують, прискорюють і фокусують електричний промінь. Електрична гармата складається з вакуумної камери 4 (з розрідженням 133 · 10-4), в який встановлений живиться джерелом високої напруги 1 вольфрамовий катод 2, що забезпечує емісію вільних електронів, які розганяються електронним полем, зробленим між катодом 2 і анодної діафрагмою 3.

Далі електричний промінь проходить через систему магнітних лінз 9, 6, пристрій електронної юстирування 5 і фокусується на поверхні оброблюваної заготовки 7, встановленої на координатному столі 8. Імпульсний режим роботи електричної гармати забезпечується системою складається з імпульсного генератора 10 і трансформатора 11.

Електронно-променева обробка металлов3

Спосіб світлопроменевий обробки заснований на використанні термічного впливу світлового променя високої енергії, що випромінюється оптичним квантом генератором (лазером) на поверхню заготовки.

Розмірна обробка за допомогою лазерів полягає в освіті отворів діаметром 0,5 ... 10 мкм в важкооброблюваних матеріалах, виготовленні сіток, вирізання з листа сложнопрофільних деталей і т.д.

Поділися в соціальних мережах:


Схожі