60.Электроискровая обработка материала.
Электроискровая обработка заключается в использовании явления электролитической эрозии и переносе металла инструмента на наращиваемую поверхность детали при прохождении искровых разрядов между ними.
В электрических установках (рубильниках, контакторах, выключателях) в моменты замыкания и размыкания электрической цепи образуются искры, которые постепенно разрушают поверхность контактов. Это явление называется электрической эрозией. Особенно сильная эрозия наблюдается в цепях постоянного тока. Объясняется это тем, что между электродами, находящимися под напряжением, происходит ионизация воздуха, и тем самым создается узкий канал, проводящий ток. Электронная лавина (в виде искры), пробивая воздушный промежуток, переносит значительное количество электричества в очень короткий промежуток времени с катода на анод. При этом происходит нагрев небольшой части поверхности анода до очень высокой температуры (10 000°С…15 000°С), что приводит к расплавлению и даже испарению металла, который выбрасывается из искрового промежутка в виде жидких капель.
Рассмотрим электроискровую обработку (рис. 1). Обрабатываемая деталь является в электрической цепи анодом, а инструмент — катодом. Для того чтобы капельки металла не наращивались на инструменте и не изменяли его формы, процесс обработки ведут в жидкой среде (масло, керосин), не проводящей электрический ток. Инструмент закреплен в ползуне, совершающем вертикальные движения вверх-вниз с помощью соленоидного регулятора. Электрическая цепь состоит из источников постоянного тока, сопротивления, регулирующего напряжение и силу тока, и конденсатора, препятствующего превращению искры в электрическую дугу. Когда электрод опускается настолько, что между ним и изделием образуется небольшой зазор, проскакивает электрическая искра и происходит эрозия изделия. Затем электрод немного приподнимается, и цикл обработки, длящийся доли секунды, повторяется.
Рис. 1. Схема электроискровой обработки (прошивки) 1 — соленоид; 2 — источник тока; 3 — сопротивление; 4 — конденсатор; 5 — деталь; 6 — жидкая среда (масло, керосин); 7 —инструмент; 8 — ползун
Рис. 2. Схема установки электроискрового наращивания металла 1— переключатель; 2 — трансформатор; 3— выпрямитель; 4— конденсатор; 5 —вибратор; 6 — обрабатываемая деталь
Электрод изготовляют из мягкой латуни или медно-графитовой массы, которым легко можно придавать любые формы и размеры. Этим методом можно обрабатывать как мягкие, так и самые твердые металлы (закаленные стали, твердые сплавы и т. п.).
Технологические показатели электроискровой обработки металлов зависят от применяемого режима в виде обработки. Так, при прошивке на жестком режиме (напряжение 150…200 В, сила тока короткого замыкания 10…60 А и емкость конденсатора 400…600 мкВ) можно получить чистоту, поверхности I и II классов, а объем металла 150…300 мм3/мин; при прошивке на мягком режиме (напряжение 25…40 В, сила тока 0,1…1 А и емкость конденсатора до 10 мкФ) можно достичь чистоты поверхности, соответствующей VI и VII классам, однако съем металла в этом случае составит менее 20 мм3/мин.
Электроискровая обработка металлов применяется для прошивки отверстий различной формы и размеров, извлечения остатков сломанного инструмента и крепежных деталей из изделий, поверхностного упрочнения и наращивания слоя металла при небольших износах.
Электроискровое наращивание (рис. 69) позволяет наносить покрытия из любых металлов и сплавов независимо от их твердости. Это, а также низкая температура детали при обработке создают благоприятные условия для наращивания слоя металла на изношенных, закаленных поверхностях. Электроискровым наращиванием восстанавливают шейки осей опорных катков, посадочные места под подшипники на валах, стаканы подшипников, шейки под подшипники на осях и другие аналогичные поверхности деталей в неподвижных и переходных посадках.
При соприкосновении электрода (анода), закрепленного в зажимах вибратора, с поверхностью детали (катода) образуется искровой разряд, который переносит металл с анода на катод. Перенос металла протекает в воздухе и в отличие от установок для прошивочных работ не требует применения рабочих жидкостей и ванн.
Износостойкость и усталостная прочность деталей машин, упрочненных электроискровым способом, в значительной степени зависит от применяемых режимов и упрочняющего материала.
Для электроискрового наращивания металла на детали используют установки УПР-ЗМ, ЭФИ-25.
~