6.2.2 Специальные методы обработки Электроискровой метод

Изучая пути уменьшения разрушающего действия электрической эрозии, советские ученые Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко в 1943 году предложили применять этот процесс с полезной целью – для размерной обработки деталей. За открытие электроэрозионного способа обработки супруги Лазаренко были удостоены Государственной премии СССР.

Рис. 36 Схема электроискровой обработки.

Конденсатор С заряжается от источника постоянного тока. Разрядка конденсатора происходит в зазоре между электрод-инструментом и заготовкой. В результате разряда происходит разрушение металла матрицы путем постоянного плавления и частичного испарения металла. Под действием ударной волны расплавленный металл выбрасывается в межэлектродное пространство, где и застывает в среде диэлектрика. Длительность разряда 10^-4-10^-7сек. Температура поверхностных слоев 10000⁰С,R_a=2,5-0,63мкм, точность 0,02-0,20 мм, удельный расход электроэнергии 15-70 кВт час/кг.

Причины сдерживающие развитие электроискрового метода:

1. Форма электрода должна соответствовать форме наружного контура детали, а изготовление электрода сложной конфигурации трудоемко.

2. Электрод должен изготавливаться точнее обрабатываемой детали.

3. Быстрый износ электрода.

Физика процесса обработки такова:

Поверхность анода нагревается в результате бомбардировки ее электронами в процессе разряда, а поверхность катода – положительными ионами. В начальной стадии разряд обусловлен электронами и ионами рабочей жидкости, даже ионами и электронами материалов электродов.

При действии коротких 10^-7…10^-4с мощных импульсов преобладает процесс испарения материалов электродов. Энергия разряда передается на анод главным образом электронами с катода, которые образуются за счет термо- и автоэлектронной эмиссии. Более тяжелые ионы не успевают приобрести необходимую энергию, следовательно больший разогрев, больший съем металла наблюдается на аноде, в качестве которого и используют деталь. То есть обработка ведется за счет бомбардировке анода электронами с катода. Такую полярность включения называют прямой: анод - обрабатываемая заготовка, катод - инструмент.

Сувеличением длительности импульсов до 10^-1….10^-3с большую роль в распределении энергии разряда между электродами начинают играть положительные ионы. Они успевают разогнаться в течение длительного разряда, при этом энергия отдаваемая положительными ионами катоду увеличивается, что съем металла (оплавление) с катода становится больше чем с анода. В этом случае более целесообразно выбирать заготовкой катод. Такая полярность включения электродов обратная анод - инструмент, катод - заготовка. Поскольку ионы более тяжелые и переносят больше энергии, то интенсивность обработки по этой схеме выше. Такой метод обработки реализован в электроимпульсном методе.

Электроимпульсный метод

Полярность изменена на обратную. Съем металла в основном в жидко-капельном состоянии. Температура на поверхности снижена до 3000-4000 ⁰С. Производительность в 30 раз выше, чем у электроискрового метода, R_z=200…500 мкм, точность 0,1-0,5 мм. Удельный расход электроэнергии 8-25 кВт час/кг.

Рис. 37 Схема электроимпульсной обработки

Область применения:

Формообразование полостей ковочных штампов, пресс-форм, при пошивке пазов, отверстий малого сечения, фасонных отверстий, карманов. Электроэрозионной обработкой клеймят детали, проводят фасонную вырезку, извлекают из отверстия сломанные сверла, метчики, упрочняют поверхностей деталей.