Электрические методы обработки материалов - Могорян Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
это преимущество имеет при обработке таких материалов, как благородные,
редкие, полупроводниковые, рубин, алмаз и другие монокристаллы. С
использованием новых методов также сокращается необходимость в абразивах,
алмазах, твердых сплавах, инструментальных сталях;
- высокая точность изготовления деталей даже в тех случаях, когда
механическая обработка невозможна или трудновыполнима;
- пригодность для осуществления ряда операций, не выполнимых
механическими методами. Относительная несложность оборудования и простота
эксплуатации;
- возможность полной механизации и автоматизации;
- улучшение условий труда и сохранение окружающей среды.
9
В табл. 1 представлены некоторые технологические характеристики
источников, позволяющих концентрировать и выделять в. ограниченном объеме
значительные потоки энергии [3-5].
Каждый из способов преобразования электрической энергии (кроме первого)
(табл. 1) представляет самостоятельный практический интерес для
современной промышленной технологии.
Глава I
ЭЛЕКТР0ЭР03И0ННАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ
Основными разновидностями электроэрозионной обработки являются
электроискровая, электроимпульс-ная, электроконтактная и плазменная. Все
четыре метода объединены в одну группу, так как электрическая эрозия в
значительной степени определяет скорость их протекания. Однако ввиду
того, что между ними имеются принципиальные различия, каждый из них
анализируется отдельно. Ограничимся рассмотрением лишь электроискрового и
электроимпульсного способов обработки, которые позволяют обрабатывать
поверхности с классом чистоты до 11-12. Последние два способа не
позволяют получить чистоту поверхности, обозначенную каким-либо классом,
и применяются для предварительной обработки или в заготовительных
операциях.
I. 1. Электроискровая обработка материалов. Физическая сущность процесса
электроискровой обработки материалов
Известно, что любая самостоятельная форма электрического разряда между
электродами в газовой среде сопровождается эрозией их поверхности. Это
вредное явление сопутствует работе всех коммутирующих электротехнических
устройств. Однако если электроды, между которыми осуществляется разряд,
поместить в диэлектрическую жидкость, то величина эрозии заметно
возрастает, причем в зависимости от параметров импульса '(а
следовательно, и от его формы - дугового или искрового разряда)
преобладает эрозия катода или
11
анода. Это явление было от--крыто и положено в основу эи разработанного Б.
Р. и
'j Н. И. Лазаренко электро-
ы искрового способа обработ-
ки материалов [3].
Принципиальная электрическая схема реализации указанного процесса
приведена на рис. 2. При достижении на конденсаторе С (или на электродах
ЭИ - электрод-инструмент, ЭД - электрод-деталь) напряжения, равного
напряжению пробоя межэлектродного ' промежутка (МЭП), погруженного в
жидкую диэлектрическую среду, между электродами происходит разряд
накопленной конденсатором энергии. В результате пробоя МЭП на поверхности
электродов остаются углубления (лунки), т. е. часть металла оказывается
выброшенной в окружающую среду.
Физическая теория механизма процесса электрической эрозии металлов в
импульсном разряде, несмотря на экспериментальные трудности исследования
этого сложного явления, в настоящее время сложилась и получила признание
большинства ученых и специалистов.
Прежде всего очевидно, что процесс прохождения электрического разряда
будет осуществляться в две фазы. Первая из них - фаза подготовительная,
протекающая за 10_3-10-8 с, заключается в ионизации диэлектрика,
Находящегося между электродами, и в образовании канала проводимости.
Вторая фаза сводится к передаче через образовавшийся канал проводимости
энергии, запасенной в системе [3].
Известно, что при протекании электрохимических процессов ион обычно
рассматривается как заряженное тело. Аналогичным образом ведут себя под
влиянием электрического поля твердые и жидкие частицы, взвешенные в
непроводящей ток жидкости (электрофорез). Таким образом, механизм
прохождения электрического тока через жидкий диэлектрик начинается с
того, что при нарастании электрического поля частички, взвешенные в
жидкости, втягиваются действием электрического подя в область наибольшей
напряженности.
Это состояние МЭП схематически представлено на. рис 3, а.
Когда напряженность электрического поля достигнет необходимой величины,
от катода отделяется стриммер, который через взвешенные частички
устремляется к аноду, испаряя и ионизируя на своем пути жидкость (рис. 3,
б). Электронный пучок, идущий вслед за стриммером, испытывает радиальное
сжимающее действие
13
/"
ионов, уменьшающих его поперечное сечение и направляющих его движение, т.
е. он оказывается "отшнуро-ванным" от окружающего пространства (рис. 3,
в).
Таким образом, в момент подхода стриммера к аноду объем жидкости
становится разорванным. В образовавшемся пространстве находятся пар, газ,
плазма и электронный пучок. При этом градиент температур весьма велик.
