Elektrofüüsikalised meetodid metallide töötlemiseks

Raskesti töödeldavate materjalide laialdane kasutamine masinaosade tootmiseks, nende osade disaini keerukus koos kasvavate kulude vähendamise ja tootlikkuse suurendamise nõudmistega tõi kaasa elektrofüüsikaliste töötlemismeetodite väljatöötamise ja kasutuselevõtu.

Metalli töötlemise elektrofüüsikalised meetodid põhinevad elektrivoolu toimel tekkivate spetsiifiliste nähtuste kasutamisel materjali eemaldamiseks või tooriku kuju muutmiseks.

Metallitöötlemise elektrofüüsikaliste meetodite peamine eelis on võimalus nende abil muuta materjalidest valmistatud osade kuju, mida ei saa lõigata lõikamise teel, ning neid meetodeid töödeldakse minimaalsete jõudude tingimustes või nende täieliku puudumisel.

Metallide töötlemise elektrofüüsikaliste meetodite oluline eelis on enamiku metallide tootlikkuse sõltumatus töödeldava materjali kõvadusest ja rabedusest.Nende kõrgendatud kõvadusega (HB> 400) materjalide töötlemise meetodite töömahukus ja kestus on väiksemad kui lõikamise töömahukus ja kestus.

Metalli töötlemise elektrofüüsikalised meetodid hõlmavad peaaegu kõiki töötlemistoiminguid ega jää saavutatud kareduse ja töötlemise täpsuse poolest alla enamikule neist.

Metallide elektrilahendustöötlus

Elektrilahendustöötlus on elektrofüüsikalise töötluse liik ja seda iseloomustab asjaolu, et elektrilahenduste mõjul toimuvad detaili kuju, suuruse ja pinnakvaliteedi muutused.

Elektrilahendus tekib siis, kui impulss-elektrivool läbib töödeldava detaili elektroodi ja tööriista elektroodi vahelise 0,01–0,05 mm laiuse pilu. Elektrilahenduste mõjul töödeldava detaili materjal sulab, aurustub ja eemaldatakse elektroodidevahelisest pilust vedelas või aurus. Sarnaseid elektroodide (detailide) hävitamise protsesse nimetatakse elektriliseks erosiooniks.

Elektrilise erosiooni suurendamiseks täidetakse tooriku ja elektroodi vahe dielektrilise vedelikuga (petrooleum, mineraalõli, destilleeritud vesi). Kui elektroodi pinge on võrdne läbilöögipingega, moodustub elektroodi ja tooriku keskele juhtiv kanal väikese ristlõikega plasmaga täidetud silindrilise piirkonna kujul voolutihedusega 8000-10000 A / mm2. Suur voolutihedus, mida hoitakse 10-5 - 10-8 s, tagab töödeldava detaili pinna temperatuuri kuni 10 000 - 12 000˚C.

Töödeldava detaili pinnalt eemaldatud metall jahutatakse dielektrilise vedelikuga ja tahkub sfääriliste graanulite kujul läbimõõduga 0,01–0,005 mm.Igal järgneval ajahetkel läbistab vooluimpulss elektroodidevahelise pilu kohas, kus elektroodide vahe on väikseim. Vooluimpulsside pidev etteandmine ja tööriista elektroodi automaatne lähenemine tooriku elektroodile tagavad pideva erosiooni, kuni saavutatakse etteantud tooriku suurus või eemaldatakse kogu elektroodidevahelises vahes olev tooriku metall.

Elektrilahenduse töötlemise režiimid jagunevad elektrisädeteks ja elektriimpulssideks.

Elektrospardi režiimid, mida iseloomustab lühiajaliste (10-5 ... 10-7 s) sädelahenduste kasutamine elektroodide ühendamise sirge polaarsusega (detail "+", tööriist "-").

Olenevalt sädelahenduste tugevusest jagunevad režiimid kõvaks ja keskmiseks (eeltöötluseks), pehmeks ja ülipehmeks (lõpptöötluseks). Pehmete režiimide kasutamine annab detaili mõõtmete kõrvalekalde kuni 0,002 mm töödeldava pinna kareduse parameetriga Ra = 0,01 μm. Elektrisädemete režiime kasutatakse kõvasulamite, raskesti töödeldavate metallide ja sulamite, tantaali, molübdeeni, volframi jne töötlemisel. Nad töötlevad mis tahes ristlõikega läbivaid ja sügavaid auke, kumerate telgedega auke; traat- ja lintelektroodide abil lõigake lehetoorikutest osad; lõhenenud hambad ja niidid; osad on poleeritud ja kaubamärgiga.

Elektrosädemerežiimides töötlemiseks kasutatakse masinaid (vt joonis), mis on varustatud RC-generaatoritega, mis koosnevad laetud ja tühjendatud vooluringist.Laadimisahel sisaldab kondensaatorit C, mis laetakse läbi takistuse R vooluallikast, mille pinge on 100-200 V, ning elektroodid 1 (tööriist) ja 2 (osa) on kondensaatoriga paralleelselt ühendatud tühjendusahelaga. C.

Niipea kui pinge elektroodidel jõuab läbilöögipingeni, tekib läbi elektroodidevahelise pilu kondensaatorisse C kogunenud energia sädelahendus. Erosiooniprotsessi efektiivsust saab tõsta takistuse R vähendamisega. Elektroodidevahelise pilu püsivus seda hoiab spetsiaalne jälgimissüsteem, mis juhib vasest, messingist või süsinikmaterjalist valmistatud tööriista automaatse etteande liikumise mehhanismi.

Elektriline sädemasin:

Sisevõrguga hammasrataste elektriparki lõikamine:

Elektriimpulsside režiimid, mida iseloomustab pika kestusega (0,5 ... 10 s) impulsside kasutamine, mis vastavad elektroodide vahelisele kaarlahendusele ja katoodi intensiivsemale hävitamisele. Sellega seoses on elektriimpulsi režiimides katood ühendatud töödeldava detailiga, mis tagab suurema erosioonivõime (8-10 korda) ja väiksema tööriista kulumise kui elektrisädemete režiimides.

Elektriimpulssrežiimide otstarbekaim kasutusvaldkond on raskesti töödeldavatest sulamitest ja terasest keeruka kujuga detailide (maatriksid, turbiinid, labad jne) toorikute eeltöötlemine.

Elektriimpulsi režiime rakendatakse paigaldistega (vt joonis), milles elektrimasina unipolaarsed impulsid 3 või elektrooniline generaator… E.D.S.induktsioon magnetiseeritud kehas, mis liigub magnetiseerituse telje suuna suhtes teatud nurga all, võimaldab saada suuremat voolu.

Metallide kiiritustöötlus

Kiirgustöötluse tüübid masinaehituses on elektron- või valguskiirega töötlemine.

Metallide töötlemine elektronkiirega põhineb liikuvate elektronide voo termilisel mõjul töödeldavale materjalile, mis sulab ja aurustub töötlemiskohas. Selline intensiivne kuumenemine on tingitud asjaolust, et liikuvate elektronide kineetiline energia, kui nad puutuvad kokku tooriku pinnaga, muundub peaaegu täielikult soojusenergiaks, mis väikesele alale (mitte rohkem kui 10 mikronile) koondudes põhjustab. seda soojendada kuni 6000 ˚C.

Mõõtmetöötluse ajal avaldab töödeldud materjalile teatavasti lokaalne mõju, mida elektronkiire töötlemisel tagab elektronide voolu impulssrežiim impulsi kestusega 10-4 ... 10-6 s ja sagedusega. f = 50 … 5000 Hz.

Energia kõrge kontsentratsioon elektronkiire töötlemisel koos impulsstegevusega tagab töötlemistingimused, kus töödeldava detaili pind, mis asub elektronkiire servast 1 mikroni kaugusel, kuumutatakse temperatuurini 300˚C. See võimaldab kasutada elektronkiirega töötlemist detailide lõikamiseks, võrkkilede valmistamiseks, soonte lõikamiseks ja 1-10 mikroni läbimõõduga aukude töötlemiseks raskesti töödeldavatest materjalidest valmistatud detailides.

Elektronkiire töötlemise seadmetena kasutatakse spetsiaalseid vaakumseadmeid, nn elektronkahureid (vt joon.).Nad genereerivad, kiirendavad ja fokuseerivad elektronkiire. Elektronpüstol koosneb vaakumkambrist 4 (vaakumiga 133 × 10-4), millesse on paigaldatud volframkatood 2, mida toidab kõrgepingeallikas 1, mis tagab vabade elektronide emissiooni, mida kiirendab katoodi 2 ja anoodimembraani 3 vahele tekkiv elektriväli.

Seejärel läbib elektronkiir magnetläätsede 9, 6, elektrilise joondusseadme 5 süsteemi ja fokusseeritakse koordinaatlauale 8 paigaldatud tooriku 7 pinnale. Elektronkahuri impulssrežiimi tagab süsteem, mis koosneb impulsside generaatorist 10 ja trafost 11.

Valguskiire töötlemise meetod põhineb kiiratava valguskiire suure energiaga soojusefektide kasutamisel optiline kvantgeneraator (laser) tooriku pinnale.

Mõõtmete töötlemine laserite abil seisneb 0,5 ... 10 mikroni läbimõõduga aukude moodustamises raskesti töödeldavatesse materjalidesse, võrkude tootmises, lehtede lõikamises keerukatest profiildetailidest jne.