Elektrofysiske metoder til bearbejdning af metaller

Den udbredte brug af materialer, der er svære at bearbejde, til fremstilling af maskindele, kompleksiteten af ​​designet af disse dele, kombineret med de voksende krav til at reducere omkostninger og øge produktiviteten, førte til udvikling og indførelse af elektrofysiske bearbejdningsmetoder.

Elektrofysiske metoder til metalbearbejdning er baseret på brugen af ​​specifikke fænomener, der opstår fra virkningen af ​​elektrisk strøm for at fjerne materiale eller ændre formen på emnet.

Den største fordel ved elektrofysiske metoder til metalbearbejdning er evnen til at bruge dem til at ændre formen på dele lavet af materialer, der ikke kan behandles ved skæring, og disse metoder behandles under forhold med minimale kræfter eller i deres fuldstændige fravær.

En vigtig fordel ved elektrofysiske metoder til forarbejdning af metaller er uafhængigheden af ​​produktiviteten af ​​de fleste af dem fra hårdheden og skørheden af ​​det forarbejdede materiale.Arbejdsintensiteten og varigheden af ​​disse metoder til bearbejdning af materialer med øget hårdhed (HB> 400) er mindre end arbejdsintensiteten og varigheden af ​​skæringen.

Elektrofysiske metoder til metalbearbejdning dækker næsten alle bearbejdningsoperationer og er ikke ringere end de fleste af dem med hensyn til opnået ruhed og nøjagtighed af behandlingen.

Elektrisk udladningsbehandling af metaller

Elektrisk udladningsbearbejdning er en type elektrofysisk bearbejdning og er karakteriseret ved, at ændringer i delens form, størrelse og overfladekvalitet sker under påvirkning af elektriske udladninger.

Elektriske udladninger opstår, når en pulserende elektrisk strøm passerer gennem et mellemrum på 0,01 - 0,05 mm mellem emneelektroden og værktøjselektroden. Under påvirkning af elektriske udladninger smelter emnematerialet, fordamper og fjernes fra interelektrodegabet i væske- eller damptilstand. Lignende processer til ødelæggelse af elektroder (detaljer) kaldes elektrisk erosion.

For at øge elektrisk erosion fyldes mellemrummet mellem emnet og elektroden med en dielektrisk væske (petroleum, mineralolie, destilleret vand). Når elektrodespændingen er lig med gennemslagsspændingen, dannes en ledende kanal i midten mellem elektroden og emnet i form af et plasmafyldt cylindrisk område med et lille tværsnit med en strømtæthed på 8000-10000 A / mm2. Den høje strømtæthed, der opretholdes i 10-5 - 10-8 s, sikrer en temperatur på emnets overflade op til 10.000 - 12.000˚C.

Metallet fjernet fra overfladen af ​​emnet afkøles med en dielektrisk væske og størkner i form af sfæriske granuler med en diameter på 0,01 - 0,005 mm.Ved hvert efterfølgende tidspunkt gennemborer en strømimpuls interelektrodegabet på det punkt, hvor mellemrummet mellem elektroderne er det mindste. Den kontinuerlige tilførsel af strømimpulser og den automatiske tilnærmelse af værktøjselektroden til emneelektroden sikrer kontinuerlig erosion, indtil en forudbestemt emnestørrelse er nået, eller alt emnemetal i interelektrodegabet er fjernet.

Behandlingstilstande for elektrisk udladning er opdelt i elektrisk gnist og elektrisk puls.

Elektrospar-tilstande karakteriseret ved brugen af ​​gnistutladninger af kort varighed (10-5 ... 10-7s) med lige polaritet til at forbinde elektroderne (detalje "+", værktøj "-").

Afhængigt af styrken af ​​gnistudladningerne er tilstandene opdelt i hård og medium (til foreløbig behandling), blød og ekstrem blød (til endelig behandling). Brugen af ​​bløde tilstande giver en afvigelse af delens dimensioner op til 0,002 mm med en ruhedsparameter for den behandlede overflade Ra = 0,01 μm. De elektriske gnister bruges til forarbejdning af hårde legeringer, metaller og legeringer, der er svære at bearbejde, tantal, molybdæn, wolfram osv. De behandler gennem og dybe huller af ethvert tværsnit, huller med buede akser; ved hjælp af tråd- og tapeelektroder, skær dele fra pladeemner; afhuggede tænder og tråde; dele er poleret og mærket.

For at udføre forarbejdning i elektrospark-tilstande bruges maskiner (se fig.), der er udstyret med RC-generatorer, bestående af et opladet og afladet kredsløb.Ladekredsløbet inkluderer en kondensator C, som oplades gennem en modstand R fra en strømkilde med en spænding på 100-200 V, og elektroderne 1 (værktøj) og 2 (del) er forbundet til afladningskredsløbet parallelt med kondensatoren C.

Så snart spændingen på elektroderne når nedbrydningsspændingen, sker der en gnistutladning af energi akkumuleret i kondensatoren C gennem interelektrodegabet. Erosionsprocessens effektivitet kan øges ved at reducere modstanden R. Interelektrodegabets konstantitet vedligeholdes af et specielt sporingssystem, som styrer mekanismen for den automatiske fremføringsbevægelse af et værktøj lavet af kobber, messing eller kulstofmaterialer.

Elektrisk gnistmaskine:

Elektroparkskæring af gear med indvendig indgreb:

Tilstande af elektriske impulser karakteriseret ved brugen af ​​impulser af lang varighed (0,5 ... 10 s), svarende til en bueudladning mellem elektroderne og mere intens ødelæggelse af katoden. I denne forbindelse er katoden i elektriske pulstilstande forbundet til emnet, hvilket giver højere erosionsydelse (8-10 gange) og mindre værktøjsslid end i elektriske gnisttilstande.

Det mest hensigtsmæssige anvendelsesområde for elektriske impulstilstande er den indledende bearbejdning af emner af komplekse formede dele (matricer, turbiner, vinger osv.) lavet af svære at behandle legeringer og stål.

Elektriske impulstilstande implementeres af installationer (se fig.), hvor unipolære impulser fra en elektrisk maskine 3 eller elektronisk generator… Fremkomsten af ​​E.D.S.induktion i et magnetiseret legeme, der bevæger sig i en bestemt vinkel i forhold til retningen af ​​magnetiseringsaksen, gør det muligt at opnå en strøm af større størrelse.

Strålebehandling af metaller

Typerne af strålingsbearbejdning i maskinteknik er elektronstråle- eller lysstrålebearbejdning.

Elektronstrålebehandling af metaller er baseret på den termiske effekt af en strøm af bevægelige elektroner på det forarbejdede materiale, som smelter og fordamper på forarbejdningsstedet. En sådan intens opvarmning er forårsaget af det faktum, at den kinetiske energi af de bevægelige elektroner, når de rammer overfladen af ​​emnet, næsten fuldstændigt omdannes til termisk energi, som koncentreret på et lille område (ikke mere end 10 mikron) forårsager den varmes op til 6000˚C.

Under dimensionsbehandling er der som bekendt en lokal effekt på det bearbejdede materiale, som under elektronstrålebehandling er tilvejebragt af en pulstilstand af elektronstrøm med en pulsvarighed på 10-4 ... 10-6 s og en frekvens af f = 50 … 5000 Hz.

Den høje koncentration af energi under elektronstrålebearbejdning i kombination med pulsvirkning giver bearbejdningsforhold, hvor overfladen af ​​emnet placeret i en afstand af 1 mikron fra kanten af ​​elektronstrålen opvarmes til 300˚C. Dette muliggør brugen af ​​elektronstrålebearbejdning til at skære dele, fremstille mesh-folier, skære riller og bearbejde huller med en diameter på 1-10 mikrometer i dele fremstillet af materialer, der er svære at bearbejde.

Særlige vakuumanordninger, såkaldte elektronkanoner (se fig.), anvendes som udstyr til elektronstrålebehandling.De genererer, accelererer og fokuserer en elektronstråle. Elektronkanonen består af et vakuumkammer 4 (med et vakuum på 133 × 10-4), hvori der er installeret en wolframkatode 2, drevet af en højspændingskilde 1, som sikrer emissionen af ​​frie elektroner, der accelereres vha. et elektrisk felt dannet mellem katoden 2 og anodemembranen 3.

Elektronstrålen passerer derefter gennem et system af magnetiske linser 9, 6, en elektrisk justeringsindretning 5 og fokuseres på overfladen af ​​emnet 7, der er monteret på koordinatbordet 8. Elektronkanonens impulsfunktion er tilvejebragt af en system bestående af en generator af impulser 10 og transformer 11.

En lysstrålebehandlingsmetode er baseret på brugen af ​​de termiske effekter af den udsendte lysstråle med høj energi optisk kvantegenerator (laser) på overfladen af ​​emnet.

Dimensionsbearbejdning ved hjælp af lasere består i dannelse af huller med en diameter på 0,5 ... 10 mikron i vanskelige at bearbejde materialer, produktion af netværk, skæring af plader fra komplekse profildele mv.