Fémek feldolgozásának elektrofizikai módszerei

A nehezen megmunkálható anyagok széleskörű elterjedése a gépalkatrészek gyártásához, ezen alkatrészek tervezésének bonyolultsága, a költségek csökkentésére és a termelékenység növelésére irányuló növekvő igényekkel párosulva elektrofizikai feldolgozási módszerek kidolgozásához és elfogadásához vezetett.

A fémfeldolgozás elektrofizikai módszerei az elektromos áram hatására fellépő specifikus jelenségek felhasználásán alapulnak az anyag eltávolítására vagy a munkadarab alakjának megváltoztatására.

A fémmegmunkálás elektrofizikai módszereinek fő előnye, hogy lehetőség van a vágással nem feldolgozható anyagokból készült alkatrészek alakjának megváltoztatására, és ezeket a módszereket minimális erők mellett vagy teljes hiányuk mellett dolgozzák fel.

A fémek feldolgozására szolgáló elektrofizikai módszerek egyik fontos előnye, hogy legtöbbjük termelékenysége független a feldolgozott anyag keménységétől és ridegségétől.A megnövelt keménységű (HB> 400) anyagok feldolgozására szolgáló ezen eljárások munkaintenzitása és időtartama kisebb, mint a vágás munkaintenzitása és időtartama.

A fémfeldolgozás elektrofizikai módszerei szinte minden megmunkálási műveletet lefednek, és a megmunkálás elért érdessége és pontossága tekintetében nem alacsonyabbak a legtöbbnél.

Fémek elektromos kisüléses kezelése

Az elektromos kisülési feldolgozás az elektrofizikai feldolgozás egyik fajtája, és az a tény, hogy az alkatrész alakja, mérete és felületi minősége megváltozik az elektromos kisülés hatására.

Elektromos kisülések akkor lépnek fel, amikor impulzusos elektromos áram halad át a munkadarab elektródája és a szerszám elektródája közötti 0,01-0,05 mm széles résen. Elektromos kisülések hatására a munkadarab anyaga megolvad, elpárolog, és folyékony vagy gőz állapotban kikerül az elektródák közötti résből. Az elektródák (részletek) megsemmisítésének hasonló folyamatait elektromos eróziónak nevezik.

Az elektromos erózió fokozása érdekében a munkadarab és az elektróda közötti rést dielektromos folyadékkal (kerozin, ásványolaj, desztillált víz) töltik fel. Ha az elektróda feszültsége megegyezik az áttörési feszültséggel, az elektróda és a munkadarab között középen vezető csatorna képződik kis keresztmetszetű, 8000-10000 A áramsűrűségű, plazmával töltött hengeres tartomány formájában. / mm2. A 10-5 - 10-8 másodpercig fenntartott nagy áramsűrűség 10 000 - 12 000˚C-ig biztosítja a munkadarab felületének hőmérsékletét.

A munkadarab felületéről eltávolított fémet dielektromos folyadékkal lehűtik, és 0,01-0,005 mm átmérőjű gömb alakú szemcsék formájában megszilárdul.Minden következő pillanatban egy áramimpulzus átüti az elektródák közötti rést azon a ponton, ahol az elektródák közötti rés a legkisebb. Az áramimpulzusok folyamatos betáplálása és a szerszámelektródának a munkadarab elektródához való automatikus közeledése folyamatos eróziót biztosít mindaddig, amíg el nem éri az előre meghatározott munkadarab méretet, vagy az elektródák közötti résben lévő összes munkadarab fémet el nem távolítja.

Az elektromos kisülési feldolgozási módok elektromos szikrára és elektromos impulzusra oszthatók.

Az elektrospar módozatai rövid időtartamú (10-5 ... 10-7 s) szikrakisülésekkel jellemezhetők, az elektródák egyenes polaritásával (részlet "+", "-" eszköz).

A szikrakisülések erősségétől függően az üzemmódok kemény és közepes (előzetes feldolgozáshoz), lágy és rendkívül lágy (végső feldolgozáshoz) módokra oszthatók. A lágy módok használata az alkatrész méreteinek eltérését 0,002 mm-ig biztosítja, a megmunkált felület érdességi paramétere Ra = 0,01 μm. Az elektromos szikra módozatait keményötvözetek, nehezen megmunkálható fémek és ötvözetek, tantál, molibdén, volfrám stb. Bármilyen keresztmetszetű átmenő és mély furatokat, íves tengelyű furatokat dolgoznak fel; huzal- és szalagelektródák segítségével vágja le az alkatrészeket a lapokból; csorba fogak és cérnák; az alkatrészek polírozottak és márkásak.

Elektroszikra üzemmódban történő feldolgozáshoz RC-generátorokkal felszerelt gépeket használnak (lásd az ábrát), amelyek feltöltött és kisütött áramkörből állnak.A töltőáramkör tartalmaz egy C kondenzátort, amelyet 100-200 V feszültségű áramforrásból egy R ellenálláson keresztül töltenek fel, és az 1 (szerszám) és 2 (rész) elektródák a kondenzátorral párhuzamosan csatlakoznak a kisülési áramkörhöz. C.

Amint az elektródák feszültsége eléri az áttörési feszültséget, az elektródák közötti résen keresztül a C kondenzátorban felgyülemlett energia szikrakisülése következik be Az eróziós folyamat hatékonysága az R ellenállás csökkentésével növelhető. Az elektródák közötti rés állandósága egy speciális nyomkövető rendszer tartja karban, amely vezérli a rézből, sárgarézből vagy szénből készült szerszám automatikus előtolási mozgásának mechanizmusát.

Elektromos szikragép:

Fogaskerekek elektromos parkos vágása belső hálóval:

Az elektromos impulzusok módjai, amelyeket hosszú időtartamú (0,5 ... 10 s) impulzusok használata jellemez, amelyek megfelelnek az elektródák közötti ívkisülésnek és a katód intenzívebb megsemmisítésének. Ebben a tekintetben az elektromos impulzus üzemmódokban a katód a munkadarabhoz kapcsolódik, ami nagyobb eróziós teljesítményt (8-10-szeres) és kisebb szerszámkopást biztosít, mint az elektromos szikra üzemmódokban.

Az elektromos impulzus üzemmódok legcélravezetőbb alkalmazási területe a nehezen kezelhető ötvözetek és acélok összetett formájú részek (mátrixok, turbinák, lapátok stb.) munkadarabjainak előfeldolgozása.

Az elektromos impulzus üzemmódokat olyan berendezésekkel valósítják meg (lásd az ábrát), amelyekben egy elektromos gép egypólusú impulzusai 3 ill. elektronikus generátor… Az E.D.S. megjelenésea mágnesezett testben a mágnesezési tengely irányához képest bizonyos szögben mozgó indukció lehetővé teszi nagyobb áramerősség elérését.

Fémek sugárkezelése

A sugárzásos megmunkálás típusai a gépészetben az elektronsugaras vagy fénysugaras megmunkálás.

A fémek elektronsugaras feldolgozása a mozgó elektronok áramának a feldolgozott anyagra gyakorolt ​​hőhatásán alapul, amely a feldolgozás helyén megolvad és elpárolog. Az ilyen heves felmelegedést az okozza, hogy a mozgó elektronok mozgási energiája, amikor a munkadarab felületét érintik, szinte teljesen átalakul hőenergiává, amely kis területre (legfeljebb 10 mikronnál) koncentrálva felmelegszik 6000 C-ra.

A dimenziós feldolgozás során, mint ismeretes, lokális hatás éri a feldolgozott anyagot, amelyet az elektronsugaras feldolgozás során egy 10-4 ... 10-6 s impulzusidőtartamú és frekvenciájú elektronáramlás impulzus üzemmódja biztosít. f = 50 … 5000 Hz.

Az elektronsugaras megmunkálás során fellépő magas energiakoncentráció impulzusműködéssel kombinálva olyan megmunkálási feltételeket biztosít, ahol az elektronnyaláb szélétől 1 mikron távolságra lévő munkadarab felülete 300˚C-ra melegszik fel. Ez lehetővé teszi az elektronsugaras megmunkálás használatát alkatrészek vágására, hálófóliák készítésére, hornyok vágására, valamint 1-10 mikron átmérőjű furatok megmunkálására a nehezen megmunkálható anyagokból készült alkatrészeken.

Az elektronsugaras kezeléshez speciális vákuumeszközöket, úgynevezett elektronágyúkat (lásd az ábrát) használnak.Elektronsugarat generálnak, gyorsítanak és fókuszálnak. Az elektronágyú egy 4 vákuumkamrából áll (133 × 10-4 vákuummal), amelybe 2 wolfram katód van beépítve, nagyfeszültségű 1 forrásból táplálva, amely biztosítja a szabad elektronok kibocsátását, amelyeket felgyorsítanak. a 2 katód és a 3 anódmembrán között létrejövő elektromos mező.

Az elektronsugár ezután áthalad egy mágneses lencsékből álló 9, 6 rendszeren, egy 5 elektromos beállító eszközön, és a 8 koordinátaasztalra szerelt 7 munkadarab felületére fókuszál. Az elektronágyú impulzusüzemmódját egy rendszer, amely a 10 impulzusgenerátorból és a 11 transzformátorból áll.

A fénysugár-feldolgozási módszer a nagy energiájú kibocsátott fénysugár hőhatásainak felhasználásán alapul optikai kvantumgenerátor (lézer) a munkadarab felületén.

A lézerek segítségével történő méretfeldolgozás 0,5 ... 10 mikron átmérőjű lyukak kialakításából áll nehezen feldolgozható anyagokban, hálózatok gyártásából, lemezek kivágásából összetett profilrészekből stb.