Принцип електроерозійної обробки металів

Електроерозійна обробка

В основі процесу електроерозійного різання металів є вплив на деталь іскрових розрядів, що утворюються внаслідок протікання імпульсного струму з частотою в районі 240 кГц між електродом-дротом і деталлю, що знаходяться в безпосередній близькості один від одного в середовищі рідкого діелектрика. В результаті цих розрядів з матеріалу деталі вибиваються мікрочастинки, які виносяться з міжелектродного зазору (GAP) струменем діелектрика. Крім цього, діелектрик відіграє роль каталізатора процесу розпаду, так як при високій температурі розряду діелектрик в зоні ерозії перетворюється в пар. Відбувається додатковий мікровибух пара, яка не може відразу вийти з міжелектродного зазору.

Обробка металуЗа останні роки електроерозійна обробка не тільки остаточно закріпила свої позиції в сучасному інструментальному виробництві, а й продовжує розвиватися швидкими темпами в напрямку поліпшення якісних показників і пропозиції нових конструктивних рішень.

Відкриття формотворного впливу електричної ерозії на струмопровідні матеріали відбулося в 1943 році і належить нашим співвітчизникам – подружжю Б. і Н. Лазаренко. Коли всюди в світі в 50-х роках кращі уми серйозно взялися за цю технологію, чиясь радянська керівна воля згорнула перспективні розробки і привела нас в відставання на багато десятків років в області електроерозійної обробки. Ну що ж, як це не гірко, поговоримо про успіхи інших.

Діелектрик в електроерозійної обробці

Радянські дослідники, подружжя Лазаренко, які вперше і відкрили можливість використання явища електричної ерозії для обробки токопровідних матеріалів, в якості діелектрика спочатку використовували навколишнє повітря. Однак скоро з’ясувалося, що похідні мінеральних масел мають в цьому плані незрівнянні переваги: ​​сила розряду – більше, можна працювати з меншими іскровими проміжками, що покращує точність операції. Новий матеріал діелектрика також дозволив збільшити частоту розрядів і краще вимивати частинки еродованого металу.

З 1960 року на ринок стали виходити хімічні компанії, що пропонують спеціальні склади для використання в електроерозійних установках.

Суть електроерозійної обробки металу

Електроди – інструмент і заготовка – закріплені оснащенням верстата і не стикаються один з одним. Генератор електричних імпульсів задає періодичність і напруженість електричного поля навколо електродів. Під час процесу електроіскрового впливу серія періодичних блукаючих електричних розрядів знімає найтонший шар матеріалу з заготовки.

приклад електроерозійної обробкиУ точці, де напруженість електричного поля досягає максимуму, відбувається електричний розряд – блискавка в “мікроатюрі”. Під дією електричного поля електрони і вільні позитивні іони розганяються до високих швидкостей і моментально утворюють іонізаційний тунель, що володіє електричною провідністю. Виникає електрострум, і між електродом і заготівлею утворюється іскровий розряд, що призводить до зіткнень елементарних частинок. Під час цього процесу утворюється газова бульбашка, тиск якого безупинно наростає до створення плазмової зони. Плазмова зона швидко досягає надвисоких температур – від 8000 до 12000 ° С – завдяки наростаючому числу зіткнень елементарних частинок. Цей процес призводить до моментального плавлення мікрошарів речовини у електрода. При зникненні електричного поля раптове зниження температури призводить до вибуху плазмової бульбашки, що супроводжується відривом частини матеріалу з заготовки, і до утворення на цьому місці мікроскопічного кратера. Еродований матеріал потім формується заново у вигляді маленьких сфер, які вимиваються рідиною-діелектриком. При дуже короткому розрядному імпульсі в рух приводиться більше негативно заряджених частинок, ніж позитивно заряджених.

Чим більше частинок певного заряду рухаються до електрода, тим більше тепла виробляється на його поверхні. Через більший розмір позитивні частинки сприяють виробленню більшого тепла при тих же швидкостях бомбардування електрода-мети. Щоб мінімізувати зняття матеріалу заготовки або знос інструменту, полярність вибирається таким чином, щоб якомога більше тепла вивільнялося з боку заготовки до завершення розряду. Для чого при коротких розрядах електрод-інструмент з’єднується з негативною клемою і, таким чином, має негативну полярність. При тривалих розрядах, навпаки, електрод-інструмент підключається до позитивного полюса. На протяжність імпульсу, при якій повинна змінитися полярність на заготівлі та електроді-інструменті. впливає цілий ряд факторів, в більшій мірі залежать від фізичних параметрів інструменту і властивостей матеріалу електрода. Коли йде обробка сталі мідним електродом, тривалість періодичного генеруючого імпульсу становить близько 8 мікросекунд.