Při zpracování dílů s vysokými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi se používá metoda rozměrového zpracování – tzv elektrické výbojové obrábění, který je založen na efektu tavení a vypařování mikročástí kovu pod tepelným vlivem pulzů elektrické energie. Uvolňuje se v kanálu elektrického jiskrového náboje mezi povrchem součásti a elektrodovým nástrojem ponořeným v kapalném dielektriku (petrolej, motorová nafta). Pulzní výboje dané doby trvání a tvaru, jeden po druhém, způsobují tavení a vypařování mikročástí kovu.

Obrábění elektrickým výbojem umožňuje zpracovávat vodivé materiály jakékoli mechanické pevnosti, viskozity a křehkosti, získávat díly složitých tvarů a provádět operace, které nelze provádět jinými metodami. Tento způsob výrazně snižuje pracnost oproti řezání a vyznačuje se možností mechanizace a automatizace za účelem hluboké regulace parametrů procesu.

Obrábění elektrickým výbojem má přitom řadu závažných nevýhod: produktivita při takovém zpracování oceli, neželezných kovů atd. je výrazně nižší než při řezání a spotřeba energie je vyšší; Pro získání vysoké čistoty ošetřovaného povrchu je nutné věnovat více času než např. abrazivnímu zpracování.

Schéma fyzikálních procesů probíhajících v mezielektrodové mezeře při obrábění elektrickým výbojem je na Obr. 1.1. Přes výsledný vodivý kanál – streamer 3 (obr. 1.1, a) – se elektrická energie nahromaděná v IP uvolňuje ve formě impulsu (obr. 1.1, b). V tomto případě dojde k elektrickému výboji 5, který se vyznačuje dobou trvání 10-6-10-4 s a klesající charakteristikou proud-napětí. Během vybíjení proces prochází fázemi jiskry a oblouku. V důsledku vysoké koncentrace energie ve výbojové zóně a v oblastech blízkých elektrodám vznikají vysoké teploty, pod jejichž vlivem se vytváří paro-plynová dutina 7.

Schéma fyzikálních procesů v mezielektrodové mezeře při obrábění elektrickým výbojem

Obr. 1.1. Schéma fyzikálních procesů v mezielektrodové mezeře při obrábění elektrickým výbojem: a – kanál průchozí vodivosti; b – impuls uvolněné energie; c – vymrštěné kapky tekutého kovu ze zóny zpracování; 1 – obrobek; 2 – nevodivá kapalina; 3 – streamer; 4 – elektroda-nástroj; 5 – elektrický výboj; 6 – tekutý kov; 7 – paroplynová dutina; 8 – oblast blízké elektrodě; 9 – kulovité částice

V oblastech 8 blízkých elektrodě dochází na povrchu elektrodové části k tavení a odpařování mikročástí kovu. V důsledku vzniklého tlaku jsou kapky tekutého kovu 6 vymrštěny z výbojové zóny a tuhnou v kapalném médiu na malé kulovité částice 9 (obr. 1.1, c).

Po dokončení průrazu se elektrická pevnost mezielektrodové mezery obnoví. K dalšímu výboji dochází na jiném místě mezi ostatními nepravidelnostmi povrchů elektrod. Během procesu může být nástrojová elektroda zapuštěna do obrobku.

Energie uvolněná ve výbojové koloně se spotřebuje na odpařování kapaliny a představuje ztrátu energie. To vedlo ke snížení délky mezielektrodových mezer mezi elektrodami (1-10 μm), což je také diktováno bezpečnostními podmínkami pro snížení provozního napětí instalace.

Výsledná elektrická eroze elektrod je charakterizována procesy probíhajícími v oblastech blízkých elektrodě na hranici výboje na jedné straně a na anodě nebo katodě na straně druhé. Intenzita elektrické eroze je dána tepelnými a elektrickými vlastnostmi kovů.

1.2. Charakteristika pulzních výbojů a napájecích zdrojů

Hlavním požadavkem na generátory pulsů (PG) je potřeba dosáhnout vysoké efektivity procesu. Impulsy jsou také určeny vlastnostmi mezielektrodové mezery (IEG), která je vysoce nelineárním prvkem elektrického obvodu.

Stabilita proudového pulzu — stabilita jejich trvání závisí na stálosti vlastností mezielektrodové mezery a strmosti náběžné hrany napěťového impulsu. Čím větší je tato strmost, tím stabilnější jsou proudové impulsy. To je další požadavek na pulzní generátory – vysoký stupeň strmosti náběžná hrana napěťového impulsu.

Přívod energetických impulsů do mezielektrodové mezery při obrábění elektrickým výbojem se provádí podle blokového schématu na Obr. 1.2. V čase t je spínač K sepnut a zdroj napájení dodává zátěži (MEP) výkon Pu, který je nkrát vyšší než průměrný výkon za periodu opakování pulzu T.

Blokové schéma zařízení na elektrický výboj

Obr. 1.2. Blokové schéma zařízení na elektrický výboj, poskytující pulzní provoz se zařízením pro uchovávání energie

Při zavádění akumulačního zařízení do obvodu lze tedy výkon zdroje snížit nkrát.

Blokové schéma elektroerozivní instalace, která zajišťuje pulzní provoz se zásobníkem energie, je znázorněno na Obr. 1.2. Během pauzy t je přepínač K v poloze 1 a výkon P/n odebírá akumulační zařízení ze zdroje přes omezovač proudu. V této době akumulační zařízení ukládá energii (ve formě elektrického pole kondenzátoru nebo elektromagnetického pole indukčnosti) a poté, když je přepínač K přepnut do polohy 2 po dobu trvání impulsu ti, uvolní přijatý výkon. Tento obvod tedy umožňuje transformovat výkon zdroje na výkon zátěže.

ČTĚTE VÍCE
Co je lepší použít v kuchyni: lustr nebo reflektory?

Impulsní generátory se vyznačují principem činnosti, konstrukcí a parametry pulsů a běžně se dělí na závislé, omezeně závislé a nezávislé. V prvních dvou jsou parametry generovaných impulsů určeny fyzikálním stavem mezielektrodové mezery. V nezávislých generátorech se impulsy nevztahují ke stavu MET.

1.3. Oblasti použití elektroerozivního obrábění

Elektroerozivní obrábění dílů (EDM) lze provádět profilovanou nebo neprofilovanou nástrojovou elektrodou (ET). Rozměry a tvar pracovních ploch profilovaného EI jsou provedeny v souladu se zadaným povrchem součásti.

Neprofilovaná nástrojová elektroda má jednoduchou konfiguraci (drátová, kotoučová nebo tyčová) a její rozměry jen částečně souvisí s rozměry elektrody obrobku.

Tvarování při zpracování součásti metodou elektrického výboje je možné podle tří schémat:

1) kopírování tvaru elektrody-nástroje, což je inverzní mapování tvary dílů. Podle daného schématu zpracování se během translačního pohybu elektroda-nástroj zavádí do obrobku, když je kov odstraňován ze zóny zpracování pod vlivem pulzů. Přesnost tvaru výsledného dílu v tomto případě závisí na přesnosti výroby elektrodového nástroje a jeho opotřebení;

2) vzájemný pohyb obrobku a elektrody-nástroje po daném obrysu. Schéma tváření má podobné operace jako při obrábění. K odstranění kovu z obrobku dochází v důsledku eroze odstraněného kovu pod vlivem aplikovaných impulzů elektrické energie;

3) kombinace obou tvarovacích schémat. Vzájemným pohybem speciálního nástroje a obrobku podle určitého algoritmu se vyrobí tvarově složitý díl. Tento obvod vyžaduje speciální vybavení a elektrodové nástroje.

První schéma je nejpoužívanější. Operace prováděné podle tohoto schématu se nazývají kopírování a sešívání. Elektroerozivní děrování kulatých otvorů nástrojem s pevnou elektrodou je nejčastěji používanou operací ve strojírenství. Jeho speciálním případem je technologie prošívání otvorů se zakřivenou osou.

Stroje určené pro elektroerozivní obrábění jsou dvojího typu: kopírovací a děrovací a pro obrábění neprofilovanými nástroji.

Elektroerozivní kopírovací a protahovací stroj určené k vytváření dutin složitých tvarů. Má rám, pracovní stůl pro instalaci dílu, vanu s pracovní kapalinou, zařízení pro vertikální, příčné a podélné pohyby elektrodového nástroje, generátor impulzů, řídicí jednotku stroje, nádobu s pracovní kapalinou a přídavná zařízení .

Elektrovýbojové stroje pro řezání drátu vybavena elektrickým systémem kopírování kontaktů. Jako sonda se zde používá samotná drátěná elektroda. Strojem tohoto typu může být elektrický jiskrový profilový řezací stroj model 4531, používaný k výrobě dílů se složitými obrysy. Jeho modifikace – model stroje 4531P má číslicové řízení, tj. pracuje v automatickém režimu.

V elektroerozivních strojích pro zpracování neprofilovanými nástroji tenký měděný, mosazný nebo wolframový drát je navíjen z jedné cívky na druhou. Elektroda obrobku (EB) je instalována na pracovním stole a může se pohybovat po souřadnicích X a Y. Jedna ze svorek generátoru impulzů je připevněna k nástrojové elektrodě (obvykle záporná), druhá k elektrodě obrobku.

Pohyb elektrody-nástroje zajišťuje elektrický pohon. Proces je monitorován pomocí voltmetru a ampérmetru. Kromě regulace elektrického režimu v instalacích elektrického výbojového obrábění se provádí automatické řízení pohybu elektrodového nástroje. K tomuto účelu se používají automatické regulátory mezielektrodové mezery, které musí přesně udržovat nastavenou mezeru, mít malou setrvačnost všech prvků, být malé a ekonomické, výrobně nenáročné a provozně spolehlivé.

Nejčastěji se používají regulátory váženého typu. Tíhová síla nosné elektrody-nástroje je částečně nebo zcela vyvážena silou elektromagnetu, která závisí na úbytku napětí na výbojové mezeře. U regulátorů tuhého typu pohybuje elektromotor podle přijatého signálu elektrodovým nástrojem nahoru nebo dolů.

U elektrických výbojových strojů je napětí až 250 V přiváděno přímo na elektrody. Přestože jsou obě elektrody během provozu nepřístupné, části stroje pod proudem musí být omezeny kovovým uzemněným tělem. Při napájení strojů z pulzního generátoru jsou zdroje vybaveny pulzními transformátory a mají nízké vybíjecí napětí. Je však nutné mít alespoň jednu z elektrod uzemněnou, aby se na nich neobjevilo vysoké napětí.

Na strojích s kondenzátorovými bateriemi je nutné instalovat odpory pro odstranění nábojů. U strojů s vysokým napětím jsou na kondenzátorech instalována blokování, která při otevření dveří skříně automaticky vybijí baterii pomocí stykače. Když je řídicí obvod napájen ze síťového napětí 220-380 V, zámek nainstalovaný na dveřích skříně při jejich otevření odpojí všechny řídicí obvody od sítě.

ČTĚTE VÍCE
Jaké 4 metody používají instalatéři pro připojení měděných trubek?

1.4. Vlastnosti zpracování elektrických kontaktů

V současné době se k odstraňování materiálu z elektricky vodivých obrobků používá elektrické kontaktní obrábění (ECM). Tento typ zpracování využívá elektroerozivní princip tvarování, proto se ECO vyznačuje mnoha zákonitostmi elektroerozivního obrábění.

Napětí Uc ze sítě je přivedeno do transformátoru 1 (obr. 1.3). Ze sekundárního vinutí je přiváděno napětí 40 V na dvě elektrody, z nichž jedna – kotouč 2 – je vyrobena z elektricky vodivého materiálu, druhá – obrobek 3. Disk EI se otáčí z pohonu s frekvencí n. Mechanický zařízení vytváří tlak na kotouč k obrobku

síla Gpp. Spolu s rotací zažívá disk translační pohyb podél pracovní plochy rychlostí Vin. Mezielektrodová mezera je vyplněna nevodivým pracovním médiem – vzduchem, kapalinou, směsí plyn-kapalina.

Při tomto procesu jsou elektrody současně pod mechanickým a elektrickým vlivem.

Schéma zpracování elektrického kontaktu

Obr. 1.3. Schéma zpracování elektrického kontaktu

Vztahy mezi mechanickými a elektrickými výkony umožňují získat různé způsoby zpracování elektrických kontaktů. Pokud mechanický výkon převyšuje elektrický výkon, pak je energie v MEP a ECO převážně mechanické povahy. Při vysokých napětích a nepatrné mechanické síle Gпp převažuje při zpracování elektrických kontaktů proces elektrické eroze. Ve druhém případě se elektrická energie přeměňuje na tepelnou energii podle Joule-Lenzova zákona v oblasti krátkodobého elektrického kontaktu mezi sekcemi elektrod v důsledku výskytu elektrických výbojů mezi elektrodami, jako při obrábění elektrickým výbojem.

V obecném případě existují tři zdroje energie: mechanická, elektrický kontakt a elektrická eroze. Za specifických podmínek jsou možné různé kombinace těchto zdrojů, které ve své fyzikální podstatě poskytují širokou škálu procesů. Při nízkém napětí (1-2 V) tedy převládá mechanické tření. Při napětí 2-10 V se elektrická energie přeměňuje v důsledku přechodového odporu na energii tepelnou (nedochází k elektrickým výbojům). Při napětí nad 10 V již probíhá proces elektrické eroze. Tento typ zpracování elektrického kontaktu se nazývá zpracování elektrického kontaktního oblouku.

Pro zpracování elektrických kontaktů se používá jednoduché zařízení. Stroje pro elektrické kontaktní obrábění jsou obvykle vyráběny na bázi kovoobráběcích strojů. V případě zpracování elektrických kontaktů na střídavý proud není nutný vývoj speciálních zdrojů energie. Zdroje používané pro tyto účely obsahují snižovací transformátory, z jejichž sekundárního vinutí je přiváděno napětí na elektrody.

Pro zpracování elektrických kontaktů se výkon použitých transformátorů pohybuje od 30 do 500 kV*A s napětím na sekundárním vinutí 30-70 V (značky STE-34, TSD-10-3, TK-16-31, TSU -120/05 a řada speciálních typů). Ve strojích ECO dosahují proudy při vysokém napětí až 15 kA. V takových režimech je důležitá správná volba vodičů k elektrodám. U stacionárního elektrodového obrobku je přívod proudu tvořen dvěma prvky: posuvným kartáčem, který dodává proud elektrodovému nástroji, a kontaktem pevně spojeným s elektrickým prvkem. Při současném pohybu nástrojové elektrody a elektrody obrobku je k nim přiváděn proud ze svorek sekundárního vinutí transformátoru také kartáčovými zařízeními. Při řezání obrobku se dvěma nezávislými kotouči jsou svorky transformátoru připojeny pomocí kartáčů ke každému kotouči samostatně.

Zpracování elektrických kontaktů pomocí střídavého proudu je efektivnější než použití stejnosměrného proudu: šetří energii, snižuje náklady na zařízení a instalovaný výkon a také snižuje obsazenou užitnou plochu. Použití střídavého proudu výrazně zlepšuje elektrickou bezpečnost při zpracování elektrických kontaktů.

Výhoda elektrického výbojového obrábění je schopnost zpracovávat kovy bez ohledu na jejich mechanické vlastnosti. Tato metoda umožňuje získat součásti složitých tvarů, které jednoduše nelze vyrobit jiným způsobem, například zakřivený otvor nebo kanál v masivní části. Jednou z nevýhod elektroerozivního obrábění je jeho nízká produktivita a značná spotřeba energie ve srovnání s mechanickou metodou. Tyto ukazatele lze výrazně zlepšit elektrochemicko-mechanickým zpracováním kovových dílů.

Elektroeroze – Jedná se o zničení povrchu výrobku vlivem elektrického výboje. Zakladateli technologie jsou sovětští vědci-technologové B.R. Lazarenko a N.I. Lazarenko.

Elektroerozivní obrábění (EDM) je široce používáno ke změně rozměrů kovových výrobků – k výrobě otvorů různých tvarů, tvarových dutin, profilových drážek a drážek v dílech z tvrdých slitin, k kalení nástrojů, k elektrotisku, broušení, řezání, broušení, broušení, řezání, broušení, řezání, broušení, broušení, broušení, řezání atd. atd.

ČTĚTE VÍCE
Mohu vařit na pánvi s poškozeným keramickým povlakem?

Schéma elektrického výbojového zpracování materiálů

Obr. 1.9. Schéma elektrického výbojového zpracování materiálů: 1 – elektroda-nástroj, 2 – obrobek, 3 – médium, ve kterém vzniká výboj, 4 – kondenzátor, 5 – reostat, 6 – zdroj energie, 1р – režim elektrojiskrového obrábění, 2р – režim elektropulzního obrábění

Schéma elektrického výbojového zpracování materiálů je na Obr. 1.9. Obvod je napájen pulzním napětím různé polarity, které odpovídá režimu elektrické jiskry (1p) a režimu elektrického pulzu (2p). Napájecí napětí nabíjí kondenzátor (4), paralelně se kterým je mezi elektrodou-nástrojem (1) a obrobkem (2), které jsou umístěny v kapalině s nízkou dielektrickou konstantou, vybíjecí mezera. Když napětí na kondenzátoru překročí potenciál zapálení výboje, dojde k průrazu kapaliny. Kapalina se zahřeje k bodu varu a z kapalné páry se vytvoří bublina plynu. Dále se elektrický výboj vyvíjí v plynném prostředí, což vede k intenzivnímu lokálnímu zahřívání součásti, povrchové vrstvy materiálu se taví a produkty taveniny ve formě kuliček tuhnou v proudící kapalině a jsou odstraněny ze zpracování pásmo.

2. Etapy elektroerozivního obrábění Režim elektrojiskrového obrábění

Obrobek je anoda (+), to znamená, že v tomto případě je obrobek zpracováván proudem elektronů, to znamená, že pracuje proudový proud elektronů, který taví objem anodové části ve formě díry. Aby se zajistilo, že proud iontů nezničí elektrodový nástroj, používají se napěťové impulzy s trváním maximálně 10 -3 s. Režim elektrické jiskry se používá pro dokončovací, přesné zpracování, protože úběr kovu je v tomto případě malý.

Režim zpracování elektrických impulzů

Obrobek je katoda, to znamená, že je na něj aplikován negativní impuls s dobou trvání delší než 10 -3 s. Při zpracování elektrického pulsu se mezi elektrodami zapálí obloukový výboj a díly se zpracují pomocí toku iontů. Tento režim se vyznačuje vysokou rychlostí úběru kovu, převyšující produktivitu režimu elektrické jiskry 8-10krát, ale čistota zpracování je výrazně horší. V obou režimech se jako pracovní kapalina obvykle používá petrolej nebo izolační oleje.

3. Fyzika elektroerozivního obrábění

Jevy vyskytující se v mezielektrodové mezeře jsou velmi složité a jsou předmětem speciálního výzkumu. Zde budeme zvažovat nejjednodušší schéma odstraňování kovu z oblasti zpracování pomocí elektrické eroze.

Jak je znázorněno na Obr. 1.10 je na elektrody 1 přivedeno napětí, které vytváří elektrické pole v mezielektrodové mezeře. Když se elektrody přiblíží kritické vzdálenosti, dojde k elektrickému výboji ve formě vodivého kanálu. Pro zvýšení intenzity výboje se elektrody ponoří do dielektrické kapaliny 2 (petrolej, minerální olej apod.) Na povrchu elektrod jsou různě velké mikrodrsnosti. Síla elektrického pole bude největší mezi dvěma výčnělky nejblíže k sobě na povrchu elektrod, takže zde vznikají vodivé můstky z částic nečistot kapaliny. Proud přes můstky ohřívá kapalinu, dokud se neodpaří a vznikne plynová bublina (4), uvnitř které vzniká mohutný jiskrový nebo obloukový výboj doprovázený rázovou vlnou. Vznikají toky elektronů a iontů (pozitivní a negativní streamery), které bombardují elektrody. Vytvoří se plazmový výbojový kanál. Díky vysoké koncentraci energie ve výbojové zóně dosahuje teplota tisíců a desetitisíců stupňů. Kov na povrchu elektrod se taví a odpařuje. V důsledku pohybu toku kapaliny v pracovní oblasti jsou kapky roztaveného kovu vrhány mimo elektrody a tuhnou v kapalině obklopující elektrody ve formě malých kulovitých částic (5).

Z interakce kapaliny s úseky elektrod zahřátými na teplotu 100-400 0C dochází k pyrolýze dielektrické kapaliny na hranicích kanálu plazmového výboje. V důsledku toho se v kapalině tvoří plyny a asfaltově pryskyřičné látky. Uhlík se uvolňuje z plynného prostředí a ukládá se na zahřátých plochách elektrod ve formě tenkého filmu krystalického grafitu. V místě působení proudového impulsu zůstávají na površích elektrod malé prohlubně – otvory vzniklé v důsledku odstranění určitého množství kovu výbojem.

V tabulce Obrázek 1.2 ukazuje závislost velikosti eroze ocelové elektrody na energii a době trvání jednoho pulzu.

Závislost velikosti eroze ocelové elektrody (anody) na energii a době trvání jednoho pulzu

Pulzní charakteristika

Rozměry otvoru

Energie, J

Doba trvání, μs

Hloubka, mm

Průměr, mm

Objem, m3

Režim obrábění elektrickým výbojem

Obr. 1.10. Režim obrábění elektrickým výbojem: 1 – elektrody, 2 – kapalina, 3 – otvory, 4 – bublina plynu, 5 – produkty eroze

ČTĚTE VÍCE
Je možné připojit dvě vnitřní jednotky k jedné venkovní jednotce klimatizace?

Po výboji se sloupec kanálu po určitou dobu ochladí a plazmová látka se v mezielektrodové mezeře deionizuje. Elektrická pevnost mezielektrodové mezery je obnovena. Doba deionizace kapalného dielektrika je 10 6 -10 -2 s. K dalšímu výboji obvykle dochází na novém místě, mezi dvěma dalšími blízkými elektrodovými body.

Doba trvání intervalů mezi pulsy musí být dostatečná k odstranění produktů eroze z výbojové zóny, jakož i plynové bubliny, která je hlavní překážkou vzniku dalšího výboje. V tomto ohledu frekvence výbojů klesá s rostoucí energií.

To se děje, dokud výboje neodstraní z povrchu elektrod všechny oblasti kovu, které jsou v průrazné vzdálenosti při velikosti aplikovaného napětí. Když vzdálenost mezi elektrodami překročí průraznou vzdálenost, musí se elektrody přiblížit k sobě, aby se obnovily výboje. Obvykle jsou elektrody během celé doby ošetření přibližovány k sobě, aby se elektrické výboje nezastavily.

Parametry pracovního pulzusovy Hlavními parametry elektrických impulsů přiváděných do mezielektrodové mezery jsou jejich opakovací frekvence, doba trvání, amplituda a pracovní cyklus a také jejich tvar, které určují maximální výkon a energii. Tvar a parametry pulsů mají významný vliv na opotřebení elektrody-nástroje, produktivitu a drsnost obrobeného povrchu.

Frekvenci opakování pulzů, tedy jejich počet za sekundu, označme f. Pak T = 1/f bude perioda. Určuje dobu, po které následuje další impuls.

Puls je charakterizován hodnotou amplitudy (neboli amplitudy) napětí a proudu Um a Im. Toto jsou maximální hodnoty, které napětí a proud získávají během pulzu. Během obrábění elektrickým výbojem se amplituda napětí mění od několika voltů do několika stovek voltů a amplituda proudu od zlomku ampéru do desítek tisíc ampér. Rozsah pulsních pracovních cyklů během obrábění elektrickým výbojem je od 1 do 30.

Polární efekt a polarita pulzu. Vysoká teplota ve výbojovém kanálu a probíhající dynamické procesy způsobují erozi obou elektrod. Zvýšená eroze jedné elektrody vzhledem k druhé elektrodě se nazývá polární efekt. Polární efekt je určen materiálem elektrod, energií a trváním pulzů a znaménkem potenciálu aplikovaného na elektrodu.

Procesy změn napětí a proudu mají oscilační charakter vzhledem k jejich nulové hodnotě. Při obrábění elektrickým výbojem se obecně uznává, že pracovní nebo přímá polarita pulsu je ta jeho část, která způsobuje největší účinek eroze zpracovávaného obrobku, a obrácená polarita je část pulsu, která způsobuje zvýšenou erozi. elektrodového nástroje. Zpracovávaný obrobek je připevněn k tyči, jejíž erozní účinek je za daných podmínek větší. K opačnému pólu je připojen nástroj elektroda. Například při krátkých impulsech elektrického jiskrového obrábění je energie převážně přiváděna do anody, k čemuž by zde měl být použit obrobek (přímá polarita). Jak se doba trvání pulsu prodlužuje, dochází k redistribuci tepelného toku na elektrodách. To vede ke skutečnosti, že za určitých podmínek ošetření elektrickým impulsem je eroze anody menší než eroze katody. V tomto případě by měla být použita obrácená polarita s použitím obrobku jako katody.

Elektroerozivní obrobitelnost. Erozní účinek různých kovů a slitin, produkovaný elektrickými impulsy se stejnými parametry, je odlišný. Závislost intenzity eroze na vlastnostech kovů se nazývá obrobitelnost elektrickou erozí.

Různé účinky pulzních výbojů na kovy a slitiny závisí na jejich termofyzikálních konstantách: – teplota tání a varu, tepelná vodivost, tepelná kapacita. Vezmeme-li obrobitelnost oceli elektrickým výbojem za jednu, pak obrobitelnost ostatních kovů elektrickým výbojem (za stejných podmínek) lze prezentovat v následujících relativních jednotkách: wolfram – 0,3; tvrdá slitina – 0,5; titan – 0,6; nikl – 0,8; měď – 1,1; mosaz – 1,6; hliník – 4; hořčík – 6 (uvedené údaje platí pouze za specifických podmínek: energie pulzu 0,125 J, doba trvání 1.4-10 -5 s, frekvence 1200 1/s, amplituda proudu 250 A).

Pracovní prostředí. Většina EDM operací se provádí v kapalině. Zajišťuje podmínky nezbytné pro odstraňování produktů eroze z mezielektrodové mezery, stabilizuje proces a ovlivňuje elektrickou pevnost mezielektrodové mezery. Kapaliny vhodné pro elektrojiskrové zpracování musí mít vhodnou viskozitu, elektrické izolační vlastnosti a chemickou odolnost vůči výbojům.

S rostoucí frekvencí pulzů a snižováním provozního proudu se zhoršuje stabilita pracovního procesu. To vyžaduje zvýšení pracovního cyklu impulsů. Použití pravoúhlých impulsů výrazně zvyšuje produktivitu.

ČTĚTE VÍCE
Co je lepší, horizontální nebo vertikální mrazák?

Produktivitu zpracování lze zvýšit, pokud se použije nucené odstraňování produktů eroze z mezielektrodové mezery. K tomu je do mezielektrodové mezery pod tlakem čerpána kapalina (obr. 1.11).

Schéma přivádění kapaliny do mezielektrodové mezery dutou elektrodou při šití otvoru

Obr. 1.11. Schéma přivádění kapaliny do mezielektrodové mezery dutou elektrodou při šití otvoru

Dobrých výsledků se dosahuje působením vibrací na elektrodový nástroj a také otáčením jedné nebo obou elektrod. Tlak kapaliny závisí na hloubce otvoru a velikosti mezielektrodové mezery. Vibrace jsou zvláště nutné při elektrojiskrovém obrábění hlubokých otvorů o malém průměru a úzkých štěrbin. Většina EDM strojů je vybavena speciální vibrační hlavou.

Kvalita povrchu a přesnost zpracování. Kov elektrod je vystaven sice lokálnímu, krátkodobému, ale velmi intenzivnímu elektrotermickému účinku. Nejvyšší teplota existuje na ošetřovaném povrchu a v určité vzdálenosti od povrchu rychle klesá. Většina roztaveného kovu a jeho par je odstraněna z výstupní zóny, ale část zůstává v otvoru (obr. 1.12). Při tuhnutí kovu se na povrchu otvoru vytvoří film, který se svými vlastnostmi liší od obecného kovu.

Díra vzniklá jediným pulzem

Obr. 1.12. Díra získaná v důsledku vystavení jedinému impulsu: 1 – prostor zbývající po roztavení kovu; 2 – bílá vrstva; 3 – váleček kolem otvoru; 4 – opracovávaný obrobek; BL, NL – průměr a hloubka otvoru

Povrchová vrstva v roztaveném stavu aktivně vstupuje do chemické interakce s parami a produkty rozkladu pracovní tekutiny vznikající ve vysokoteplotní zóně. Výsledkem této interakce je intenzivní nasycení kovu složkami obsaženými v kapalném médiu, jakož i látkami obsaženými ve složení elektrodového nástroje. Do povrchové vrstvy tak může být přidán titan, chrom, wolfram atd. Při elektroerozivním obrábění ocelových obrobků v prostředí tvořeném kapalnými uhlovodíky (petrolej, olej) je povrchová vrstva nasycena uhlíkem, tedy karbidy železa. jsou vytvořeny. V důsledku toho se při obrábění elektrickým výbojem povrch součásti vytvrzuje.

Intenzivní odvod tepla z výbojové zóny přes přilehlé masy studeného kovu a pracovní tekutiny vytváří podmínky pro ultravysokorychlostní kalení, které současně s nauhličováním vede k vytvoření velmi tvrdé vrstvy. Kalená povrchová vrstva oceli má zvýšenou odolnost proti oděru a nižší koeficient tření než tepelně nezpracovaná ocel. Struktura povrchové vrstvy se výrazně liší od struktury základního kovu a je podobná struktuře bělené vrstvy, která se objevuje na povrchu některých litin. Proto se tato vrstva nazývá „bílá vrstva“. Hloubka bílé vrstvy závisí na energii pulsů, jejich trvání a termofyzikálních vlastnostech zpracovávaného materiálu. Při dlouhodobých vysokoenergetických proudových impulsech je hloubka bílé vrstvy rovna desetinám milimetru a při krátkých impulsech – setinám milimetru a mikronu.

Zpevnění povrchové vrstvy kovů (elektroerozivní legování). Jednou z výhod elektrojiskrové metody zpracování materiálů je to, že za určitých podmínek se prudce zvyšují pevnostní vlastnosti povrchu obrobku: tvrdost, odolnost proti opotřebení, tepelná odolnost a odolnost proti erozi. Tato vlastnost se používá ke zvýšení odolnosti proti opotřebení řezných nástrojů, zápustek, forem a součástí strojů, zpevnění kovových povrchů pomocí metody elektrické jiskry.

Při elektrojiskrovém legování se používá obrácená polarita (obrobkem je katoda, nástrojem anoda), zpracování se obvykle provádí v prostředí vzduchu a zpravidla za vibrace elektrody. Zařízení používané k provádění procesu kalení je malé a velmi snadno se používá. Hlavní výhody metody elektrojiskrového lakování jsou následující: povlaky mají větší přilnavost k základnímu materiálu; povrchy, které mají být natřeny, nevyžadují předběžnou přípravu; Je možné aplikovat nejen kovy a jejich slitiny, ale i jejich složení. Procesy probíhající při elektrojiskrovém kalení jsou složité a jsou předmětem pečlivého výzkumu. Podstatou kalení je, že při elektrickém jiskrovém výboji ve vzdušném prostředí dochází k polárnímu přenosu materiálu elektrody na obrobek. Přenesený elektrodový materiál leguje kov obrobku a po chemickém spojení s disociovaným atomárním dusíkem vzduchu, uhlíkem a materiálem obrobku vytváří difúzně odolnou vytvrzenou vrstvu. V tomto případě se ve vrstvě objevují složité chemické sloučeniny, vysoce odolné nitridy a karbonitridy a také tvrdnoucí struktury. Podle odborníků dochází při elektrojiskrovém kalení v povrchové vrstvě např. oceli k procesům uvedeným v tabulce 1.3. XNUMX.

Materiál ke zpevnění

Proces

Vlastnosti

Uhlíková ocel obsahující uhlík v množství větším než 0,6 %, stejně jako legující prvky ve velkém množství