Sähköfysikaaliset menetelmät metallien käsittelyyn

Vaikeasti työstettävien materiaalien laaja käyttö koneenosien valmistuksessa, näiden osien suunnittelun monimutkaisuus yhdistettynä kasvaviin vaatimuksiin kustannusten vähentämiseksi ja tuottavuuden lisäämiseksi johtivat sähköfysikaalisten prosessointimenetelmien kehittämiseen ja käyttöönottoon.

Metallin käsittelyn sähköfysikaaliset menetelmät perustuvat tiettyjen sähkövirran vaikutuksesta syntyvien ilmiöiden käyttöön materiaalin poistamiseksi tai työkappaleen muodon muuttamiseen.

Metallinkäsittelyn sähköfysikaalisten menetelmien tärkein etu on kyky käyttää niitä muuttamaan sellaisten osien muotoa, jotka on valmistettu materiaaleista, joita ei voida käsitellä leikkaamalla, ja nämä menetelmät käsitellään minimaalisten voimien olosuhteissa tai niiden täydellisessä poissa ollessa.

Metallien käsittelyssä käytettävien sähköfysikaalisten menetelmien tärkeä etu on useimpien metallien tuottavuuden riippumattomuus käsitellyn materiaalin kovuudesta ja hauraudesta.Näiden menetelmien työvoiman intensiteetti ja kesto kovemman kovuuden (HB> 400) materiaalien käsittelyssä ovat pienempiä kuin työvoimaintensiteetti ja leikkausaika.

Metallin käsittelyn sähköfysikaaliset menetelmät kattavat lähes kaikki työstötoimenpiteet eivätkä ole huonompia kuin useimmat niistä saavutetun karheuden ja käsittelyn tarkkuuden suhteen.

Metallien sähköpurkauskäsittely

Sähköpurkauskäsittely on eräänlainen sähköfysikaalinen prosessointi, ja sille on tunnusomaista, että osan muodon, koon ja pinnan laadun muutokset tapahtuvat sähköpurkausten vaikutuksesta.

Sähköpurkauksia syntyy, kun pulssivirta kulkee työkappaleelektrodin ja työkaluelektrodin välisen 0,01 - 0,05 mm leveän raon läpi. Sähköpurkausten vaikutuksesta työkappaleen materiaali sulaa, höyrystyy ja poistuu elektrodien välisestä raosta neste- tai höyrytilassa. Samanlaisia ​​elektrodien (yksityiskohtien) tuhoutumisprosesseja kutsutaan sähköeroosioksi.

Sähköeroosion tehostamiseksi työkappaleen ja elektrodin välinen rako täytetään dielektrisellä nesteellä (kerosiini, mineraaliöljy, tislattu vesi). Kun elektrodin jännite on yhtä suuri kuin läpilyöntijännite, elektrodin ja työkappaleen väliin muodostuu sähköä johtava kanava plasmatäytteisen lieriömäisen alueen muodossa, jonka poikkileikkaus on pieni ja jonka virrantiheys on 8000-10000 A / mm2. Suuri virrantiheys, jota ylläpidetään 10-5 - 10-8 s, varmistaa työkappaleen pinnan lämpötilan jopa 10 000 - 12 000 ˚C.

Työkappaleen pinnalta poistettu metalli jäähdytetään dielektrisellä nesteellä ja jähmettyy pallomaisten rakeiden muodossa, joiden halkaisija on 0,01 - 0,005 mm.Jokaisella myöhemmällä ajanhetkellä virtapulssi lävistää elektrodien välisen raon kohdassa, jossa elektrodien välinen rako on pienin. Jatkuva virtapulssien syöttö ja työkaluelektrodin automaattinen lähestyminen työkappaleelektrodille varmistavat jatkuvan eroosion, kunnes saavutetaan ennalta määrätty työkappaleen koko tai kaikki työkappaleen metalli elektrodien välisestä raosta poistetaan.

Sähköpurkauksen käsittelytilat jaetaan sähkökipinään ja sähköpulssiin.

Sähkösälön muodot, joille on ominaista lyhytkestoisten (10-5 ... 10-7 s) kipinäpurkausten käyttäminen suoralla napaisella elektrodien liittämisellä (yksityiskohta "+", työkalu "-").

Kipinäpurkausten voimakkuudesta riippuen tilat jaetaan koviin ja keskikokoisiin (esikäsittelyyn), pehmeisiin ja erittäin pehmeisiin (lopulliseen käsittelyyn). Pehmeiden tilojen käyttö mahdollistaa osan mittojen poikkeaman 0,002 mm:iin asti käsitellyn pinnan karheusparametrilla Ra = 0,01 μm. Sähkökipinöitä käytetään kovien metalliseosten, vaikeasti työstettävien metallien ja metalliseosten, tantaalin, molybdeenin, volframin jne. Ne käsittelevät minkä tahansa poikkileikkauksen läpi olevia ja syviä reikiä, reikiä kaarevilla akseleilla; leikkaa osia levyaihioista lanka- ja teippielektrodien avulla; hampaat ja langat; osat ovat kiillotettuja ja merkkituotteita.

Prosessoinnin suorittamiseksi sähkökipinätiloissa käytetään koneita (katso kuva), jotka on varustettu RC-generaattoreilla, jotka koostuvat ladatusta ja puretusta piiristä.Latauspiiri sisältää kondensaattorin C, joka ladataan resistanssin R kautta virtalähteestä, jonka jännite on 100-200 V, ja elektrodit 1 (työkalu) ja 2 (osa) on kytketty purkauspiiriin kondensaattorin rinnalla. C.

Heti kun elektrodien jännite saavuttaa läpilyöntijännitteen, syntyy kondensaattoriin C kertyneen energian kipinäpurkaus elektrodien välisen raon kautta. Eroosioprosessin tehokkuutta voidaan lisätä vähentämällä vastusta R. Elektrodien välisen raon vakio sitä ylläpitää erityinen seurantajärjestelmä, joka ohjaa kuparista, messingistä tai hiilimateriaaleista valmistetun työkalun automaattisen syöttöliikkeen mekanismia.

Sähköinen kipinäkone:

Sähkösparkleikkaus hammaspyöristä sisäverkoilla:

Sähköpulssien muodot, joille on tunnusomaista pitkäkestoisten (0,5 ... 10 s) pulssien käyttö, jotka vastaavat elektrodien välistä kaaripurkausta ja katodin voimakkaampaa tuhoa. Tässä suhteessa sähköpulssitiloissa katodi on kytketty työkappaleeseen, mikä tarjoaa paremman eroosion suorituskyvyn (8-10 kertaa) ja vähemmän työkalun kulumista kuin sähkökipinätiloissa.

Sähköpulssimoodien tarkoituksenmukaisin käyttöalue on monimutkaisten muotoiltujen osien (matriisit, turbiinit, siivet jne.) esikäsittely vaikeasti käsiteltävästä metalliseoksesta ja teräksestä.

Sähköpulssitilat toteutetaan asennuksilla (ks. kuva), joissa sähkökoneen yksinapaiset pulssit 3 tai elektroninen generaattori… E.D.S.Induktio magnetoidussa kappaleessa, joka liikkuu tietyssä kulmassa magnetointiakselin suuntaan, mahdollistaa suuremman virran saamisen.

Metallien säteilykäsittely

Konetekniikan säteilytyöstötyypit ovat elektronisuihku- tai valonsädetyöstö.

Metallien elektronisuihkukäsittely perustuu liikkuvien elektronien virran lämpövaikutukseen prosessoitavassa materiaalissa, joka sulaa ja haihtuu käsittelypaikalla. Tällainen voimakas kuumennus johtuu siitä, että liikkuvien elektronien kineettinen energia, kun ne osuvat työkappaleen pintaan, muuttuu lähes kokonaan lämpöenergiaksi, joka pienelle alueelle (enintään 10 mikronia) keskittyneenä se lämpenee 6000 asteeseen.

Mittakäsittelyn aikana prosessoituun materiaaliin kohdistuu, kuten tiedetään, paikallinen vaikutus, joka elektronisuihkukäsittelyn aikana saadaan aikaan elektronivirran pulssimoodilla, jonka pulssin kesto on 10-4 ... 10-6 s ja taajuus. f = 50 … 5000 Hz.

Korkea energiapitoisuus elektronisuihkukoneistuksen aikana yhdessä pulssitoiminnan kanssa tarjoaa työstöolosuhteet, joissa 1 mikronin etäisyydellä elektronisuihkun reunasta oleva työkappaleen pinta kuumennetaan 300˚C:een. Tämä mahdollistaa elektronisuihkukoneistuksen käytön osien leikkaamiseen, verkkokalvojen valmistukseen, urien leikkaamiseen ja halkaisijaltaan 1-10 mikronin reikien koneistamiseen vaikeasti työstettävistä materiaaleista valmistettuihin osiin.

Elektronisuihkukäsittelyssä käytetään erityisiä tyhjiölaitteita, ns. elektronitykkejä (ks. kuva).Ne synnyttävät, kiihdyttävät ja fokusoivat elektronisäteen. Elektroniase koostuu tyhjiökammiosta 4 (tyhjiöllä 133 × 10-4), johon on asennettu volframikatodi 2, joka saa virtansa suurjännitelähteestä 1, joka varmistaa vapaiden elektronien emission, joita kiihdytetään katodin 2 ja anodikalvon 3 väliin muodostuva sähkökenttä.

Elektronisuihku kulkee sitten magneettisten linssien 9, 6, sähköisen kohdistuslaitteen 5 läpi ja fokusoituu koordinaattipöytään 8 kiinnitetyn työkappaleen 7 pinnalle. Elektronipistoolin pulssitoiminto saadaan aikaan järjestelmä, joka koostuu pulssigeneraattorista 10 ja muuntajasta 11.

Valosäteen prosessointimenetelmä perustuu säteilevän valonsäteen lämpövaikutusten käyttöön suurella energialla optinen kvanttigeneraattori (laser) työkappaleen pinnalla.

Mittakäsittely lasereiden avulla koostuu halkaisijaltaan 0,5 ... 10 mikronin reikien muodostamisesta vaikeasti prosessoitaviin materiaaleihin, verkkojen valmistukseen, levyjen leikkaamiseen monimutkaisista profiiliosista jne.