Kaedah elektrofizikal untuk memproses logam

Penggunaan meluas bahan sukar untuk mesin untuk pengeluaran bahagian mesin, kerumitan reka bentuk bahagian ini, digabungkan dengan keperluan yang semakin meningkat untuk mengurangkan kos dan meningkatkan produktiviti, membawa kepada pembangunan dan penggunaan kaedah pemprosesan elektrofizik.

Kaedah elektrofizikal pemprosesan logam adalah berdasarkan penggunaan fenomena khusus yang timbul daripada tindakan arus elektrik untuk mengeluarkan bahan atau mengubah bentuk bahan kerja.

Kelebihan utama kaedah elektrofizik pemprosesan logam adalah keupayaan untuk menggunakannya untuk mengubah bentuk bahagian yang diperbuat daripada bahan yang tidak boleh diproses dengan memotong, dan kaedah ini diproses di bawah keadaan daya yang minimum atau dalam ketiadaan sepenuhnya.

Kelebihan penting kaedah elektrofizik untuk memproses logam ialah kebebasan produktiviti kebanyakannya daripada kekerasan dan kerapuhan bahan yang diproses.Keamatan buruh dan tempoh kaedah ini untuk memproses bahan dengan kekerasan meningkat (HB> 400) adalah kurang daripada intensiti buruh dan tempoh pemotongan.

Kaedah elektrofizikal pemprosesan logam meliputi hampir semua operasi pemesinan dan tidak kalah dengan kebanyakannya dari segi kekasaran dan ketepatan pemprosesan yang dicapai.

Rawatan nyahcas elektrik bagi logam

Pemprosesan nyahcas elektrik adalah sejenis pemprosesan elektrofizik dan dicirikan oleh fakta bahawa perubahan dalam bentuk, saiz dan kualiti permukaan bahagian berlaku di bawah pengaruh nyahcas elektrik.

Nyahcas elektrik berlaku apabila arus elektrik berdenyut melalui celah 0.01 - 0.05 mm lebar antara elektrod bahan kerja dan elektrod alat. Di bawah pengaruh nyahcas elektrik, bahan bahan kerja cair, mengewap dan dikeluarkan dari celah interelectrod dalam keadaan cecair atau wap. Proses pemusnahan elektrod (perincian) yang serupa dipanggil hakisan elektrik.

Untuk meningkatkan hakisan elektrik, jurang antara bahan kerja dan elektrod diisi dengan cecair dielektrik (minyak tanah, minyak mineral, air suling). Apabila voltan elektrod adalah sama dengan voltan pecahan, saluran konduktif terbentuk di tengah antara elektrod dan bahan kerja dalam bentuk kawasan silinder yang dipenuhi plasma dengan keratan rentas kecil dengan ketumpatan arus 8000-10000 A / mm2. Ketumpatan arus tinggi, dikekalkan selama 10-5 — 10-8 s, memastikan suhu permukaan bahan kerja sehingga 10,000 — 12,000˚C.

Logam yang dikeluarkan dari permukaan bahan kerja disejukkan dengan cecair dielektrik dan pejal dalam bentuk butiran sfera dengan diameter 0.01 - 0.005 mm.Pada setiap detik masa yang berikutnya, nadi arus menembusi jurang antara elektrod pada titik di mana jurang antara elektrod adalah yang paling kecil. Pembekalan denyutan arus yang berterusan dan pendekatan automatik elektrod alat ke elektrod bahan kerja memastikan hakisan berterusan sehingga saiz bahan kerja yang telah ditetapkan dicapai atau semua logam bahan kerja dalam celah interelektrod dikeluarkan.

Mod pemprosesan nyahcas elektrik dibahagikan kepada percikan elektrik dan nadi elektrik.

Mod electrospar dicirikan oleh penggunaan nyahcas percikan jangka pendek (10-5 ... 10-7s) dengan polariti lurus menyambung elektrod (perincian "+", alat "-").

Bergantung pada kekuatan nyahcas percikan, mod dibahagikan kepada keras dan sederhana (untuk pemprosesan awal), lembut dan sangat lembut (untuk pemprosesan akhir). Penggunaan mod lembut memberikan sisihan dimensi bahagian sehingga 0.002 mm dengan parameter kekasaran permukaan yang diproses Ra = 0.01 μm. Mod percikan elektrik digunakan dalam pemprosesan aloi keras, logam dan aloi keras mesin, tantalum, molibdenum, tungsten, dll. Mereka memproses melalui dan lubang dalam mana-mana keratan rentas, lubang dengan paksi melengkung; menggunakan wayar dan elektrod pita, potong bahagian dari kepingan kosong; gigi sumbing dan benang; bahagian digilap dan berjenama.

Untuk menjalankan pemprosesan dalam mod electrospark, mesin digunakan (lihat rajah.), dilengkapi dengan penjana RC, yang terdiri daripada litar yang dicas dan dilepaskan.Litar pengecasan termasuk kapasitor C, yang dicas melalui rintangan R dari sumber arus dengan voltan 100-200 V, dan elektrod 1 (alat) dan 2 (bahagian) disambungkan ke litar nyahcas selari dengan kapasitor C.

Sebaik sahaja voltan pada elektrod mencapai voltan pecahan, nyahcas percikan tenaga terkumpul dalam kapasitor C berlaku melalui celah antara elektrod. Kecekapan proses hakisan boleh ditingkatkan dengan mengurangkan rintangan R. Ketekalan celah antara elektrod. diselenggara oleh sistem penjejakan khas , yang mengawal mekanisme untuk pergerakan suapan automatik alat yang diperbuat daripada bahan tembaga, loyang atau karbon.

Mesin percikan elektrik:

Pemotongan gear electrospark dengan jaringan dalaman:

Mod denyutan elektrik yang dicirikan oleh penggunaan denyutan jangka masa panjang (0.5 ... 10 s), sepadan dengan pelepasan arka antara elektrod dan pemusnahan katod yang lebih sengit. Dalam hal ini, dalam mod nadi elektrik, katod disambungkan ke bahan kerja, yang memberikan prestasi hakisan yang lebih tinggi (8-10 kali) dan kurang haus alat daripada dalam mod percikan elektrik.

Bidang penggunaan mod nadi elektrik yang paling sesuai ialah pemprosesan awal bahan kerja bahagian berbentuk kompleks (matriks, turbin, bilah, dll.) yang diperbuat daripada aloi dan keluli yang sukar dirawat.

Mod nadi elektrik dilaksanakan oleh pemasangan (lihat rajah.), di mana denyutan unipolar daripada mesin elektrik 3 atau penjana elektronik… Kemunculan E.D.S.aruhan dalam jasad bermagnet yang bergerak pada sudut tertentu ke arah paksi kemagnetan memungkinkan untuk memperoleh arus yang lebih besar.

Rawatan sinaran logam

Jenis-jenis pemesinan sinaran dalam kejuruteraan mekanikal ialah pemesinan pancaran elektron atau pancaran cahaya.

Pemprosesan rasuk elektron logam adalah berdasarkan kesan haba aliran elektron yang bergerak pada bahan yang diproses, yang mencair dan menyejat di tapak pemprosesan. Pemanasan sengit sedemikian disebabkan oleh fakta bahawa tenaga kinetik elektron yang bergerak, apabila ia menyentuh permukaan bahan kerja, hampir sepenuhnya berubah menjadi tenaga haba, yang, tertumpu pada kawasan kecil (tidak lebih daripada 10 mikron), menyebabkan ia memanaskan sehingga 6000˚C.

Semasa pemprosesan dimensi, seperti yang diketahui, terdapat kesan tempatan pada bahan yang diproses, yang semasa pemprosesan rasuk elektron disediakan oleh mod nadi aliran elektron dengan tempoh nadi 10-4 ... 10-6 s dan frekuensi daripada f = 50 … 5000 Hz.

Kepekatan tenaga yang tinggi semasa pemesinan rasuk elektron dalam kombinasi dengan tindakan nadi menyediakan keadaan pemesinan di mana permukaan bahan kerja yang terletak pada jarak 1 mikron dari tepi rasuk elektron dipanaskan hingga 300˚C. Ini membolehkan penggunaan pemesinan pancaran elektron untuk memotong bahagian, membuat kerajang jaringan, memotong alur, dan mesin lubang diameter 1-10 mikron pada bahagian yang diperbuat daripada bahan yang sukar dimesin.

Peranti vakum khas, yang dipanggil senapang elektron (lihat rajah.), digunakan sebagai peralatan untuk rawatan pancaran elektron.Mereka menjana, mempercepat dan memfokuskan pancaran elektron. Pistol elektron terdiri daripada ruang vakum 4 (dengan vakum 133 × 10-4), di mana katod tungsten 2 dipasang, dikuasakan oleh sumber voltan tinggi 1, yang memastikan pelepasan elektron bebas yang dipercepatkan oleh medan elektrik yang dicipta antara katod 2 dan membran anod 3.

Rasuk elektron kemudiannya melalui sistem kanta magnet 9, 6, peranti penjajaran elektrik 5 dan difokuskan pada permukaan bahan kerja 7 yang dipasang pada jadual koordinat 8. Mod nadi operasi pistol elektron disediakan oleh sistem yang terdiri daripada penjana denyutan 10 dan pengubah 11.

Kaedah pemprosesan pancaran cahaya adalah berdasarkan penggunaan kesan haba pancaran cahaya yang dipancarkan dengan tenaga tinggi penjana kuantum optik (laser) pada permukaan benda kerja.

Pemprosesan dimensi dengan bantuan laser terdiri daripada pembentukan lubang dengan diameter 0.5 ... 10 mikron dalam bahan yang sukar diproses, pengeluaran rangkaian, pemotongan helaian dari bahagian profil kompleks, dll.