Электрические процессы

Такие процессы, как электроконтактный и электроэрозионный, при­меняют для изготовления деталей из токопроводящих полуфабрикатов и жаропрочных, нержавеющих, высоколегированных и закаленных ста­лей, титановых и других сплавов, трудно поддающихся обработке ре­занием.

Электроконтактный метод

Электроконтактный метод обработки основан на том, что проходя­щий через место контакта инструмента и полуфабриката электрический ток разогревает, размягчает и плавит металл, облегчая удаление послед­него из зоны обработки. Для предотвращения плавления инструмента ему придают большую скорость перемещения либо применяют искусст­венное охлаждение. Обработка производится преимущественно на переменном токе 100—1200 А при напряжении до 36 В в воздушной среде или водной суспензии каолина. Удельное давление инструмента (например, диска, вращающегося с окружной скоростью 15—20 м/сек) на полуфаб­рикат 0, 2—1 кГ/см2 (19, 6—98, 1 кн/м2), интенсивность съема металла 1000—5000 мм3/мин, чистота поверхности VI — \73. С увеличением производительности снижается чистота поверхности и увеличиваются терми­ческие изменения металла в зоне обработки.

Электроконтактная обработка применяется для удаления излишне­го металла взамен обточки или фрезерования, для сглаживания шерохо­ватостей взамен шлифования, а также для упрочнения поверхностей и нанесения металлических покрытий наплавкой.

Электроэрозионный метод

Электроэрозионный метод заключается в последовательном разру­шении металла на небольших участках находящегося в жидкой среде по­луфабриката под действием импульсного электрического разряда. Фор­мы и размеры разрушенного участка одного электрода воспроизводят форму и размеры другого, что и используется для направленной размер­ной обработки. Продукты разрушения ударной волной выбрасываются в межэлектродное пространство.

Электрический разряд состоит из неравновесной искровой и равно­весной дуговой стадий. При импульсах малой длительности с превали­рующей искровой стадией анод вследствие локального испарения (спо­койного или взрывного) разрушается больше, чем катод. При длитель­ных импульсах преобладает дуговая стадия и процесс эрозии катода (пу­тем локального плавления) происходит более интенсивно, чем анода при искровой стадии разряда. В соответствии с этим электроэрозионную обработку можно разделить на две разновидности: электроискровую и электроимпульсную или импульсно-дуговую (рис. 60).

Электроискровая обработка производится в минеральном масле (индустриальном «12», трансформаторном и др.) или керосине при регламентированных диапазонах величин напряжения, силы тока и емкости; меньшие в диапазонах значения соответствуют мягким режи­мам, обеспечивающим в случае весьма малой длительности разрядов (Ю-7—Ю-6 сек)получение поверхностей с чистотой 8— 10> а боль­шие— жестким режимам с максимальной интенсивностью съема ме­талла до 1000 мм3/мини чистотой обрабатываемых поверхностей не выше 3.

Электроискровую обработку применяют для получения точных внеш­них и внутренних контуров, узких щелей и отверстий небольшого диа­метра с прямой и криволинейной осью в деталях из высокопрочных лю­бой твердости электропроводных материалов.

Особой областью электроискровой обработки является упрочнение поверхностей, где ее используют не для удаления металла заготовки, а для теплового воздействия на поверхность и перенесения на нее мате­риала электрода. При этом жидкая среда отсутствует: анодом служит инструмент, материал которого выбирают исходя из наличия в нем эле­ментов, необходимых для упрочнения поверхности.

Для предотвращения травматизма при работе на электроискровых установках запрещается проводить какие бы то ни было наладки станка под током. По окончании работы конденсаторы необходимо разрядить.

Электроимпульсная обработка более производительна (съем металла до 5000—10 000 мм3/мин), но чистота получаемых поверх­ностей при этом не превышает 1 — 3.

Применяют электроимпульсную обработку для получения фасонных полостей в крупных стальных заготовках, внутренних соединительных каналов в деталях гидроаппаратуры и т. п.

Пакеты листов из жаропрочных сплавов, и нержавеющих сталей разделяют на заготовки и детали с большим периметром электро­импульсным способом по многоконтурной схеме, состоящей из несколь­ких контуров. Электрические режимы при одновременной работе всех контуров поддерживаются одной следящей системой. Толщина пакета ограничена. С увеличением толщины его затрудняется удаление продук­тов эрозии из зоны обработки и уменьшается интенсивность съема ме­талла.

Для вырезных работ применяют инструмент из медной ленты опре­деленных размеров.

Электроимпульсную обработку можно использовать для вырезных работ по копиру тонким медным или вольфрамовым проволочным элек­тродом, перематывающимся в процессе обработки с одной катушки на другую.

Точность электрозрозионной обработки заготовок зависит от точно­сти установки электрода-инструмента и электрических режимов, которыми определяется межэлектродный зазор, образующийся в процессе об­работки между инструментом и заготовкой.

Размеры инструмента выбирают с учетом бокового зазора между инструментом и обрабатываемой поверхностью, который в зависимости от режима обработки и жидкой среды составляет 0, 00'8—0, 75 мм.

Рис. 60. Принципиальные схемы вырезки заготовок из пакета листов (карточек) электроэрозионным методом:

а—релаксационная (конденсаторная) схема электроискровой одноконтурной вырезки; б—схема электроимпульсной многокон­турной вырезки с питанием от низкочастотного (400 имп/сек) машинного генератора униполярных импульсов типа МГИ-2М или МГИ-ЗМ. С1, С2, С3—секции конденсаторных батарей; R, R1 R2, R3—токоограничивающие сопротивления; 1—электрододержатель; 2—электрод-инструмент; 3—боковой межэлектродный зазор; 4— пакет листов (карточек); 5—ванна с жидкостью; 6—отстойник; 7—фильтр; 8—насос; 9—твердый выпрямитель; 10—регулятор подачи

Характерный недостаток электроэрозионной обработки — неравно­мерный износ инструмента, особенно небольшой толщины. Поэтому точ­ные поверхности обрабатывают в два прохода: первый на жестком ре­жиме, а второй — на мягком, применяя или один комбинированный электрод, или два с разными размерами. Электроды соответствующего профиля изготовляют из меди, латуни, чугуна или меднографитной мас­сы. Электроды из этой массы имеют большую стойкость и в несколько раз меньшую трудоемкость в изготовлении по сравнению с электродами из других материалов.

Электроэрозионный способ является наиболее перспективным при обработке сотовых блоков, сваренных из нержавеющих сталей и титано­вых сплавов, так как не требует технологического наполнителя для уве­личения жесткости тонкостенных ячеек, что в значительной мере уско­ряет и упрощает процесс.