Тема 22. Электрические методы обработки изделий.

Вопросы:

1. Сущность способов электроискровой и электроимпульсной обработки.

2. Понятие об анодно-механическом и электроконтактном способах обработки.

3. Ультразвуковая обработка материалов.

4. Лазерная и электронно - лучевая обработка.

1. Электроискровая обработка наиболее эффективна для закаленных металлов, твердых сплавов и других труднообрабатываемых токопроводящих материалов. Сущность метода заключается в том, что между двумя металлическими электродами, находящимися под на­пряжением и сближенными до пробивного промежутка, происходит мгновенный (искровой) разряд. При этом на положительно заряженном электроде (аноде) наблю­дается разрушение (эрозия) металла, а на отрицательно заряженном электроде (катоде) частицы металла осе­дают. Если обрабатываемую заготовку присоединить к положительному полюсу источника тока и подвести к ней инструмент, соединенный с отрицательным полю­сом так, чтобы между ними проходил электроискровой разряд, то в результате эрозии будут происходить мест­ные разрушения поверхности металла обрабатываемой заготовки. К достоинствам электроискровой обработки можно отнести возможность извлечения из заготовок сломавшихся сверл, метчиков, разверток, а также упроч­нения и наращивания деталей при ремонте (рис.66).

Электроимпульсная обработка является разновид­ностью электроискровой и имеет ряд преимуществ: вы­сокая производительность, меньший износ электродов и меньшая затрата электрической энергии. Улучшение технологических характеристик обусловлено примене­нием специальных высококачественных генераторов им­пульсов.

2. Анодно-механическая обработка металлов основана на снятии слоя, образующегося в электролите на поверхности детали, включенной в цепь в качестве анода (рис.67). Электролитом служит раствор жидкого стек­ла или глины. Электроинструмент, имеющий форму диска, вращается и снимает образующуюся на поверх­ности детали пленку. Направленное разрушение метал­ла связано с совместным электрохимическим и электро­термическим действием тока, проходящего между заго­товкой и диском.

Рис.66. Схема электроискро­вой установки Рис.67. Схема анодно-меха­нической обработки: 1 – деталь; 2 – диск; 3 – трубка для подвода электролита

Электроконтактная обработка заключается в том, что между обрабатываемой заготовкой и инструментом, изготовленным обычно из тугоплавкого материала, создается электрический контакт с очень большой плот­ностью тока (рис.68). Возникающие термические про­цессы размягчают материал заготовки, а тугоплавкий электрод снимает размягченные слои ме­талла.

Рис.68.Схема электрокон­тактной обработки:

1 – диск; 2 – деталь; 3 – трансформатор

3. Одно из важных преимуществ ультразвуко­вого метода обработки в отличие от электроэрозионного метода заключается в том, что им можно обрабатывать отверстия любого профиля в материалах как токопроводящих, так и изоляционных. При ультразвуковой об­работке используют магнитострикционные излучатели. Принцип работы их основан на том, что под действием магнитного поля такие металлы, как железо, кобальт, никель и их сплавы, уменьшаются по длине, а при сня­тии магнитного поля первоначальный их размер восста­навливается. Это свойство металлов называется магнитострикцией. Оно используется для получения ультра­звуковых колебаний. Ультразвуковые колебания вибра­тора через присоединенный к нему инструмент могут быть переданы любой другой среде. Под действием ультразвука частицы жидкости с абразивным порошком получают большие ускорения. Если под инструмент по­местить обрабатываемый материал, то частицы абра­зива, ударяя по нему с большой силой и большой час­тотой в соответствии с частотой колебания вибратора, будут вырывать из заготовки частицы материала.

4. Электронно-лучевая обработка основана на использовании кинетической энергии сфокусированного пучка электронов, который в точке соприкосновения нагревает поверхность обрабатываемой заготовки до 6000°С в результате преобразования кинетической энер­гии в тепловую. При этой температуре материал пла­вится и испаряется, что позволяет получать прорези и отверстия с диаметром до 0,001 мм. Установка для элек­тронно-лучевой обработки состоит из электронной пушки, в которой формируется мощный электронный луч, вакуумной (рабочей) камеры, высоковольтного источника энергии и системы для контроля и управления процессом.

Лазерная обработка основана на использовании внутренней энергии атомов и молекул некоторых веществ. Лазеры работают в импульсном режиме, и энергия их светового импульса невелика. Если же эту энергию сфокусировать в луче диаметром около 0,01 мм и выделить в миллионные доли секунды, то обрабатываемый материал расплавится и испарится. Наибольшее распространение получили лазеры, в которых активным элементом является синтетический рубин или неодимовое стекло. Данный способ применяют для сверления, разрезки, сварки.