Elektrofiziniai metalų apdirbimo metodai

Plačiai paplitęs sunkiai apdirbamų medžiagų naudojimas mašinų dalių gamybai, šių dalių projektavimo sudėtingumas, kartu su augančiais reikalavimais sumažinti išlaidas ir didinti produktyvumą, paskatino elektrofizinio apdorojimo metodų kūrimą ir pritaikymą.

Elektrofiziniai metalo apdirbimo metodai yra pagrįsti specifinių reiškinių, atsirandančių veikiant elektros srovei, panaudojimu medžiagai pašalinti arba ruošinio formai pakeisti.

Pagrindinis elektrofizinių metalo apdirbimo metodų privalumas yra galimybė juos panaudoti keičiant dalių, pagamintų iš medžiagų, kurių negalima apdoroti pjaunant, formą, o šie metodai apdorojami esant minimalioms jėgoms arba visiškai jų nesant.

Svarbus elektrofizinių metalų apdirbimo metodų privalumas yra daugumos jų produktyvumo nepriklausomybė nuo apdirbamos medžiagos kietumo ir trapumo.Šių padidinto kietumo (HB> 400) medžiagų apdirbimo metodų darbo intensyvumas ir trukmė yra mažesni nei pjovimo darbo intensyvumas ir trukmė.

Elektrofiziniai metalo apdirbimo metodai apima beveik visas apdirbimo operacijas ir nenusileidžia daugumai jų pasiektu šiurkštumu ir apdirbimo tikslumu.

Metalų apdorojimas elektros iškrovomis

Elektros iškrovos apdorojimas yra elektrofizinio apdorojimo rūšis, kuriai būdinga tai, kad dėl elektros iškrovų keičiasi detalės forma, dydis ir paviršiaus kokybė.

Elektros iškrovos atsiranda, kai impulsinė elektros srovė praeina per 0,01 - 0,05 mm pločio tarpą tarp ruošinio elektrodo ir įrankio elektrodo. Veikiant elektros iškrovoms, ruošinio medžiaga išsilydo, išgaruoja ir pašalinama iš tarpelektrodų tarpo skysta arba garų būsenoje. Panašūs elektrodų (detalių) sunaikinimo procesai vadinami elektrine erozija.

Siekiant sustiprinti elektrinę eroziją, tarpas tarp ruošinio ir elektrodo užpildomas dielektriniu skysčiu (žibalu, mineraline alyva, distiliuotu vandeniu). Kai elektrodo įtampa lygi gedimo įtampai, viduryje tarp elektrodo ir ruošinio susidaro laidus kanalas, kurio forma yra plazma užpildyta cilindrinė sritis, kurios skerspjūvis yra mažas, srovės tankis 8000-10000 A. / mm2. Didelis srovės tankis, palaikomas 10-5 - 10-8 s, užtikrina ruošinio paviršiaus temperatūrą iki 10 000 - 12 000˚C.

Metalas, pašalintas iš ruošinio paviršiaus, atšaldomas dielektriniu skysčiu ir sukietėja sferinių granulių pavidalu, kurių skersmuo 0,01–0,005 mm.Kiekvienu paskesniu laiko momentu srovės impulsas pramuša tarpelektrodų tarpą toje vietoje, kur tarpas tarp elektrodų yra mažiausias. Nuolatinis srovės impulsų tiekimas ir automatinis įrankio elektrodo priartėjimas prie ruošinio elektrodo užtikrina nuolatinę eroziją, kol pasiekiamas iš anksto nustatytas ruošinio dydis arba pašalinamas visas ruošinio metalas tarpelektrodiniame tarpelyje.

Elektros išlydžio apdorojimo režimai skirstomi į elektros kibirkštį ir elektros impulsą.

Elektrosparo režimai, kuriems būdingi trumpalaikiai (10-5 ... 10-7 s) kibirkštiniai išlydžiai su tiesiu elektrodų poliškumu (detalė "+", įrankis "-").

Priklausomai nuo kibirkštinio išlydžio stiprumo, režimai skirstomi į kietus ir vidutinius (išankstiniam apdorojimui), minkštus ir itin minkštus (galutiniam apdorojimui). Minkštųjų režimų naudojimas suteikia detalės matmenų nuokrypį iki 0,002 mm, kai apdirbamo paviršiaus šiurkštumo parametras Ra = 0,01 μm. Elektrinių kibirkščių režimai naudojami apdorojant kietuosius lydinius, sunkiai apdirbamus metalus ir lydinius, tantalą, molibdeną, volframą ir kt. Jie apdoroja bet kokio skerspjūvio kiaurymes ir gilias skyles, skyles su lenktomis ašimis; naudojant vielos ir juostos elektrodus, supjaustyti dalis iš lakštų ruošinių; suskilę dantys ir siūlai; dalys poliruotos ir firminės.

Apdorojimui elektros kibirkšties režimais naudojamos mašinos (žr. pav.), kuriose yra RC generatoriai, susidedantys iš įkrautos ir iškrautos grandinės.Įkrovimo grandinėje yra kondensatorius C, kuris įkraunamas per varžą R iš srovės šaltinio, kurio įtampa yra 100-200 V, o elektrodai 1 (įrankis) ir 2 (dalis) yra prijungti prie iškrovos grandinės lygiagrečiai su kondensatoriumi. C.

Kai tik įtampa ant elektrodų pasiekia pramušimo įtampą, per tarpelektrodų tarpą atsiranda kondensatoriuje C susikaupusios energijos kibirkštinis išlydis Erozijos proceso efektyvumą galima padidinti sumažinus varžą R. Tarpelektrodinio tarpo pastovumas palaikoma specialia sekimo sistema, kuri valdo įrankio, pagaminto iš vario, žalvario ar anglies, automatinio padavimo mechanizmą.

Elektrinė kibirkšties mašina:

Elektrosparkinis krumpliaračių pjovimas su vidiniu tinkleliu:

Elektros impulsų režimai, būdingi ilgos trukmės (0,5 ... 10 s) impulsų naudojimu, atitinkančiu lankinį išlydį tarp elektrodų ir intensyvesnį katodo sunaikinimą. Atsižvelgiant į tai, elektros impulsų režimuose katodas yra prijungtas prie ruošinio, o tai užtikrina didesnį erozijos efektyvumą (8-10 kartų) ir mažesnį įrankių nusidėvėjimą nei elektros kibirkšties režimuose.

Tikslingiausia elektros impulsų režimų taikymo sritis – sudėtingų formų detalių (matricų, turbinų, mentių ir kt.) ruošinių, pagamintų iš sunkiai apdorojamų lydinių ir plieno, išankstinis apdirbimas.

Elektros impulsų režimai įgyvendinami instaliacijomis (žr. pav.), kuriose vienpoliai impulsai iš elektros mašinos 3 arba elektroninis generatorius… E.D.S.indukcija įmagnetintame kūne, judanti tam tikru kampu įmagnetinimo ašies kryptimi, leidžia gauti didesnio dydžio srovę.

Radiacinis metalų apdorojimas

Radiacinio apdirbimo tipai mechaninėje inžinerijoje yra elektronų pluošto arba šviesos pluošto apdirbimas.

Metalų apdirbimas elektroniniu pluoštu pagrįstas judančių elektronų srauto terminiu poveikiu apdirbamai medžiagai, kuri apdirbimo vietoje tirpsta ir išgaruoja. Tokį intensyvų kaitinimą lemia tai, kad judančių elektronų kinetinė energija, jiems atsitrenkus į ruošinio paviršių, beveik visiškai virsta šilumine energija, kuri, susikoncentravusi į nedidelį plotą (ne daugiau kaip 10 mikronų), sukelia. įkaitinti iki 6000˚C.

Matmenų apdorojimo metu, kaip žinoma, apdorojamai medžiagai atsiranda vietinis poveikis, kurį apdorojant elektronų pluoštu užtikrina elektronų srauto impulsinis režimas, kurio impulso trukmė yra 10-4 ... 10-6 s ir dažnis. iš f = 50 … 5000 Hz.

Didelė energijos koncentracija apdirbant elektronų pluoštą kartu su impulsiniu poveikiu sukuria apdirbimo sąlygas, kai ruošinio paviršius, esantis 1 mikrono atstumu nuo elektronų pluošto krašto, įkaista iki 300˚C. Tai leidžia naudoti elektronų pluošto apdirbimą detalėms pjaustyti, tinklinėms folijoms, išpjauti griovelius ir apdirbti 1–10 mikronų skersmens skylutes dalyse, pagamintose iš sunkiai apdirbamų medžiagų.

Kaip elektronų pluošto apdorojimo įranga naudojami specialūs vakuuminiai įtaisai, vadinamieji elektroniniai ginklai (žr. pav.).Jie generuoja, pagreitina ir sufokusuoja elektronų pluoštą. Elektronų pistoletas susideda iš vakuuminės kameros 4 (su vakuumu 133 × 10-4), kurioje sumontuotas volframo katodas 2, maitinamas aukštos įtampos šaltinio 1, kuris užtikrina laisvųjų elektronų, kurie pagreitėja elektrinis laukas, sukurtas tarp katodo 2 ir anodo membranos 3.

Tada elektronų pluoštas praeina per magnetinių lęšių 9, 6 sistemą, elektrinio išlygiavimo įtaisą 5 ir sufokusuojamas į ruošinio 7 paviršių, sumontuotą ant koordinačių lentelės 8. Elektronų pistoleto impulsinį veikimo režimą užtikrina sistema, kurią sudaro impulsų generatorius 10 ir transformatorius 11.

Šviesos pluošto apdorojimo metodas pagrįstas didelės energijos skleidžiamo šviesos pluošto šiluminio poveikio panaudojimu optinis kvantinis generatorius (lazeris) ant ruošinio paviršiaus.

Matmenų apdorojimas lazerių pagalba susideda iš 0,5 ... 10 mikronų skersmens skylių formavimo sunkiai apdorojamose medžiagose, tinklų gamybos, lakštų pjaustymo iš sudėtingų profilių dalių ir kt.