Обработка металлов электрическим током

 

Министерство  транспорта РФ

Костромской автотранспортный техникум 

Специальность 1705 
 
 
 
 

Реферат

На тему:

«Обработка  материалов электрическим током  и лазером» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент

Группы 23а

Козин А.Н. 

Проверил:

Голев Н.Г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кострома 2002

 

Содержание 
 
 

Введение 3 

 

ВВЕДЕНИЕ  

       К электротехнологии относятся электрические способы обработки металлов, получившие большое развитие за последнее десятилетие.

       Электрическими  способами обработки называются такие виды обработки, при осуществлении  которых съем металла или изменение  структуры и качества поверхностного слоя детали являются следствием термического, химического или комбинированного действия электрического тока, подводимого непосредственно (гальваническая связь) к детали и инструменту. При этом преобразование электрической энергии в другие виды энергии происходит в зоне обработки, образованной взаимодействующими поверхностями инструмента и обрабатываемой детали.  

 

Технология электроэрозионной  обработки 

Сущность  электроэрозионной  обработки 

     Разрушение  поверхностных слоев материала  под влиянием внешнего воздействия электрических разрядов называется электрической эрозией. На этом явлении основан принцип электроэрозионной обработки (ЭЭО).

     Электроэрозионная обработка заключается в изменении  формы, размеров, шероховатости и  свойств поверхности заготовки под воздействием электрических разрядов в результате электрической эрозии (ГОСТ 25331-82).

     Под воздействием высоких температур в  зоне разряда происходят нагрев, расплавление, и частичное испарение металла. Для получения высоких температур в зоне разряда необходима большая концентрация энергии. Для достижения этой цели используется генератор импульсов. Процесс ЭЭО происходит в рабочей жидкости, которая заполняет пространство между электродами; при этом один из электродов — заготовка, а другой — электрод-инструмент.

     Под действием сил, возникающих в  канале разряда, жидкий и парообразный материал выбрасывается из зоны разряда  в рабочую жидкость, окружающую его, и застывает в ней с образованием отдельных частиц. В месте действия импульса тока на поверхности электродов появляются лунки. Таким образом осуществляется электрическая эрозия токопроводящего материала, показанная на примере действия одного импульса тока, и образование одной эрозионной лунки.

     Материалы, из которых изготавливается электрод-инструмент, должны иметь высокую эрозионную стойкость. Наилучшие показатели в отношении эрозионной стойкости ЭИ и обеспечения стабильности протекания электроэрозионного процесса имеют медь, латунь, вольфрам, алюминий, графит и графитовые материалы.

Рабочая среда 

     Рабочие жидкости (РЖ) должны удовлетворять следующим требованиям:

— обеспечение высоких технологических показателей ЭЭО;

— термическая стабильность физико-химических свойств при воздействии электрических разрядов с параметрами, соответствующими применяемым при электроэрозионной обработке;

— низкая коррозионная активность к материалам ЭИ и обрабатываемой заготовки;

— высокая температура вспышки и низкая испаряемость;

— хорошая фильтруемость;

— отсутствие запаха и низкая токсичность.

     При электроэрозионной обработке применение получили низкомолекулярные углеводородистые жидкости различной вязкости; вода и в незначительной степени кремнийорганические жидкости, а также водные растворы двухатомных спиртов.

     Для каждого вида ЭЭО применяют рабочие  жидкости, обеспечивающие оптимальный режим обработки. На черновых режимах рекомендуется применять рабочие жидкости с вязкостью (смесь керосин-масло индустриальное), а на чистовых (керосин, сырье углеводородное). 
 
 

Электроды-инструменты 

     Электроды-инструменты (ЭИ) должны обеспечивать стабильную работу во всем диапазоне рабочих режимов ЭЭО и максимальную производительность при малом износе. Электроды-инструменты должен быть достаточно жестким и противостоять различным условиям механической деформации (усилиям прокачки РЖ) и температурным деформациям.

     На  поверхности ЭИ не должно быть вмятин, трещин, царапин и расслоения. Поверхность  ЭИ должна иметь шероховатость 

     При обработке углеродистых, инструментальных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе используют графитовые и медные ЭИ. Для черновой ЭЭО заготовок из этих материалов применяются ЭИ из алюминиевых сплавов и чугуна, а при обработке отверстий — ЭИ из латуни. При обработке твердых сплавов и тугоплавких материалов на основе вольфрама, молибдена и ряда других материалов широко применяют ЭИ из композиционных материалов, так как при использовании графитовых ЭИ не обеспечивается высокая производительность из-за низкой стабильности электроэрозионного процесса, а ЭИ из меди имеют большой износ, достигающий десятка процентов, и высокую стоимость.

     Износ ЭИ зависит от материала, из которого он изготовлен, от параметров рабочего импульса, свойств РЖ, площади обрабатываемой поверхности, а также от наличия вибрации.

     На  выбор материала и конструкции ЭИ существенное влияние оказывают материал заготовки, площадь обрабатываемой поверхности, сложность ее формы, требования к точности и серийности изделия. 
 
 

Электроэрозионные станки 

     По  технологическому назначению эти станки классифицируют на универсальные, специализированные и специальные.

     В таблице 2.1 приведены характеристики некоторых электроэрозионных станков.

Таблица 1 — Электроэрозионные  станки. 

 

Общая характеристика процесса

электроэрозионной обработки 

     Типовой технологический процесс ЭЭО  на копировально-прошивочных станках заключается в следующем:

• заготовку фиксируют и жестко крепят на столе станка или в приспособлении. Тяжелые установки (весом выше 100 кг) устанавливают без крепления. Устанавливают и крепят в электродержателе ЭИ. Положение ЭИ относительно обрабатываемой заготовки выверяют по установочным рискам с помощью микроскопа или по базовым штифтам. Затем ванну стакана поднимают и заполняют РЖ выше поверхности обрабатываемой заготовки.
• Устанавливают требуемый электрический режим обработки на генераторе импульсов, настраивают глубинометр и регулятор подачи. В случае необходимости включают вибратор и подкачку РЖ.
• В целях повышения производительности и обеспечения заданной шероховатости поверхности обработку производят в три перехода: предварительный режим — черновым ЭИ и окончательный — чистовым и доводочным.

Типовые операции

электроэрозионной обработки 

     По  технологическим признакам устанавливаются  следующие виды ЭЭО:

• отрезка (ЭЭОт)
• объемное копирование (ЭЭОК)
• вырезание (ЭЭВ)
• прошивание (ЭЭПр)
• шлифование (ЭЭШ)
• доводка (ЭЭД)
• маркирование (ЭЭМ)
• упрочнение (ЭЭУ)

 

Прошивание  отверстий 

     При ЭЭО прошивают отверстия на глубину  до 20 диаметров с использованием стержневого ЭИ и до 40 диаметров  — трубчатого ЭИ. Глубина прошиваемого отверстия может быть значительно  увеличена, если вращать ЭИ, или обрабатываемую поверхность, или и то и другое с одновременной прокачкой РЖ через ЭИ или с отсосом ее из зоны ОбРаБотки. Скорость ЭЭПр достигает 2-4 мм/мин. 

Маркирование 

     Маркирование  выполняется нанесением на изделие  цифр, букв, фирменных знаков и др. Электроэрозионное маркирование обеспечивает высокое качество, не вызывает деформации металла и не создает зоны концентрации внутреннего напряжения, которое возникает при маркировании ударными клеймами. Глубина нанесения знаков может колебаться в пределах от 0,1 до 1 мм.

     Операция  может выполняться одним ЭИ и  по многоэлектродной схеме. Изготавливаются ЭИ из графита, меди, латуни, алюминия.

     Производительность  составляет около 3-8 мм/с. Глубина знаков зависит от скорости движения электрода. При скорости движения электрода более 6 мм/с четкость знаков ухудшается. В среднем на знак высотой 5 мм затрачивается около 4 с.

Вырезание 

     В основном производстве ЭЭВ применяют  при изготовлении деталей электро-вакуумной  и электронной техники, ювелирных изделий и т.д. в инструментальном производстве, при изготовлении матриц, пуансонов, пуансонодержателей и других деталей, а также вырубных штампов, копиров, шаблонов, цанг, лекал, фасонных резцов и др. 
 

Шлифование 

     Этот  процесс шлифования применяют для  чистовой обработки труднообрабатываемых материалов, магнитных и твердых  сплавов.

     Отклонение  размеров профиля после электроэрозионного шлифования находится в пределах от 0,005 до 0,05 мм, шероховатость R_a = 2,5¸0,25, производительность — 260 мм²/мин. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Электроискровая и электроимпульсная  обработка 

       Электрическими  способами обработки называются такие виды обработки, при осуществлении  которых съем металла или изменение  структуры и качества поверхностного слоя детали являются следствием термического, химического или комбинированного действия электрического тока, подводимого непосредственно (гальваническая связь) к детали и инструменту. При этом преобразование электрической энергии в другие виды энергии происходит в зоне обработки, образованной взаимодействующими поверхностями инструмента и обрабатываемой детали.

       Электрическая обработка включает в себя электроэрозионные, электрохимические, комбинированные  электроэрозионно-химические и электромеханические способы обработки (схема 1).

       При электроэрозионных способах обработки  съем металла и изменение свойств поверхности детали являются результатом термического действия электрического тока.