Электрофизикохимические методы обработки материалов
Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки основаны на различных процессах непосредственного энергетического или химического воздействия на обрабатываемую заготовку. Характерной особенностью этих методов является возможность обработки заготовок вне зависимости от твердости обрабатываемого материала. При этом обрабатывающий инструмент может иметь твердость значительно меньшую. В процессе обработки инструмент не оказывает силового воздействия на заготовку, что исключает образование наклепанного поверхностного слоя.
В зависимости от вида физико-химических процессов эти методы подразделяют на следующие группы:
– электроэрозионные методы, основаны на разрушении материала заготовки с помощью элетроразрядов, возникающих между инструментом и заготовкой. В зависимости от длительности разряда и принятой схемы обработки различают электроискровой, электроимпульсный, электроконтактный и анодномеханический методы.
– химические и электрохимические методы, основаны на удалении металла с заданных участков заготовки за счет протекания либо химических, либо электрохимических процессов, при которых металл заготовки превращается в химические соединения, легко удаляемые с поверхности заготовки.
– ультразвуковые методы, основаны на снятии с заготовки припуска за счет импульсных воздействий абразивных частиц, которые они совершают под действием ультразвуковых колебаний инструмента.
– лучевые методы, основаны на воздействии на заготовку высококонцентрированной энергии светового или электронного луча. которая в месте падения преобразуется в тепловую энергию.
На станках электрофизикохимических методов обработки изготавливаются сложные штампы из жаропрочных сталей и твердых сплавов, пресс-формы и другие детали, имеющие в том числе не круглые отверстия и отверстия малого диаметра (порядка 0,05 мм).
Электроискровой метод
1 – инструмент (катод)
2 – рабочая жидкость
3 – обрабатываемая деталь (анод)
4 – источник постоянного тока.
Конденсатор С заряжается через сопротивление R от источника постоянного тока напряжением 100-200 В. При достижении на подключенных параллельно конденсатору электродах 1 и 3 напряжения равного пробойному образуется канал сквозной проводимостью, через который осуществляется разряд электричества. Применяют импульсы длительностью от 20 до 200 мкс. Температура в анодном пятне (на заготовке) до 10000 С, потому вместе с катодом разрушается и анод. Рабочая жидкость – 50% масла индустриального и 50% керосина. Метод применяют для изготовления пуансонов и матриц штампов профилированным и не профилированным (проволокой) инструментом. Метод применяют для прошивания отверстий диаметром от 0,15 до 0,35 мм. В том числе с криволинейной осью, гравирования, нанесения покрытий. Точность обработки до 0,002 мм на 100 мм длины. Съем металла по стали до 600 мм3/мин, по твердому сплаву до 100 мм3/мин. При прошивании отверстий инструменту дополнительно сообщается вибрация вдоль оси амплитудой 0,2 мм.
Электроимпульсный метод
В основе метода положение о том, что при импульсах большой длительности катод разрушается интенсивнее анода, поэтому в отличие от электроискровой обработке применяют обратную полярность подключения.
1 – деталь
2 – электрод-инструмент
3 – рабочая жидкость
4 – машинный генератор импульсов
Применяются машинные и электронные генераторы. Длительность импульсов от 500 до 2000 мкс. Износ инструмента составляет 0,1 – 0,2 % от массы снятого металла. В качестве материала инструмента используют углеграфитовые композиции, реже медные электроды. Обработка ведется в соляровом или трансформаторном масле. Сила тока от 10 до 1000 А частотой 50 или 400 Гц. Электроимпульсная обработка применяется для прошивания полостей и отверстий различной формы, прорезания каналов сложной формы диаметром до 0,1 мм, выжигания сломанного инструмента. Точность обработки 7 – 12 квалитет, шероховатость Ra от 100 до 3,2 мкм. Производительность по стали – 25 000 мм3/мин, по твердому сплаву – 120 мм3/мин.