Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 48
Текст из файла (страница 48)
40): электроразрядные; электрохимические; ультразвуковые; лучевые; комбинированные.В этих методах удаление припуска происходит не за счетбольших пластических деформаций (как это имеет место прирезании), а путем электрической или химической эрозии.Применение физико-химических методов обеспечивает частичную или полную автоматизацию процессов, упрощениеручных операций, связанных с обслуживанием станка. Особенно эффективны они при изготовлении таких изделий, какштампы, пресс-формы, турбинные лопатки, камеры сгорания,фасонный твердосплавный инструмент, электронная аппаратура и др.324Рис.
40. Основные разновидностифизико-химических методов обработки325Технико-экономический эффект их применения тем выше,чем сложнее конфигурация обрабатываемых деталей: время изготовления обычных фасонных поверхностей снижается в2-3 раза, сложных – в 5-10 раз.В табл. 64 приведены основные особенности рабочих процессов физико-химических методов и процессов резания.12.1. Электроэрозионные(электроразрядные) методы обработкиЭлектроэрозионные методы основаны на использовании явления электрической эрозии – направленного локального разрушения электропроводящих материалов в результате теплового действия импульсных электрических разрядов между электродом-инструментом и электродом-заготовкой. Электрод-инструмент 1 (рис.
41) и обрабатываемая заготовка 2 погружены врабочую жидкость и соединены с генератором электрическихимпульсов 3. Все процессы, вызывающие обработку, протекаютв межэлектродном промежутке (МЭП) Δ. При подводе к электродам электрического импульса наибольшая электрическаянапряженность будет между наиболее близкими микровыступами: происходит пробой промежутка, возникают проводимость и импульсный разряд, сопровождающийся очень высокойтемпературой (до 104 °С), вызывающей плавление и испарениеметаллов. Количество теплоты, выделяющейся на электродах,неодинаково и зависит от их полярности и энергии импульсов.Заготовку 2 соединяют с тем полюсом, на котором выделяетсябольшая доля теплоты. В процессе обработки электрод-инструмент 1 перемещается и с помощью специального регулятора 4поддерживается постоянная величина МЭП (Δ=5…10 мкм).
Рабочий процесс протекает в жидкой диэлектрической среде (керосин, масло, дистиллированная вода).Рабочая жидкость при электроэрозионной обработке:1) способствует диспергированию продуктов эрозии, образованию гранул шаровидной формы, препятствует осаждениюпродуктов эрозии одного электрода на другой;326327328Рис. 41. Принципиальная схема электроискровой(электроэрозионной) обработки (ЭЭО)2) обеспечивает стабильное протекание процесса, удаляяпродукты эрозии и очищая межэлектродный промежуток;3) охлаждает электроды.Рабочая жидкость должна иметь невысокую вязкость ибезопасность в эксплуатации, химическую нейтральность к материалу инструмента и детали, нетоксичность и невысокуюстоимость.
Общий съем металла происходит под действиембольшого числа электроимпульсов, следующих с определеннойчастотой.Величина электрической эрозии определяется химическимсоставом материалов электрода-инструмента и заготовки, составом рабочей жидкости, а также энергетическими характеристиками импульсов.Процесс эрозии электродов содержит три основные фазы:3291) выделение энергии в канале разряда и передача ее поверхностям электродов;2) разрушение решетки металла (плавление, испарение);3) эвакуация продуктов эрозии из зоны разряда.Обрабатываемость материалов электроэрозионным методомзависит от их теплофизических свойств и условий протеканияпроцесса. Если обрабатываемость нормализованной стали принять за единицу, то для жаропрочных сплавов она равна1,3…1,4, а для тугоплавких металлов и твердых сплавов лишь0,4…0,5.
Обрабатываемость закаленных сталей на 25…30%выше, чем незакаленных, из-за их меньшей теплопроводности.Применяются несколько кинематических схем ЭЭО.1. Прошивание отверстий и полостей с прямой и криволинейной осью – в двух вариантах: а) прямое копирование, когдаэлектрод-инструмент находится над заготовкой; обработка бывает одно- и многоэлектродная; б) обратное копирование с расположением заготовки над электродом-инструментом (ЭИ).Движение подачи здесь может осуществляться заготовкой, приэтом улучшаются условия эвакуации продуктов эрозии и повышается точность обработки.2. Электроэрозионное шлифование, наиболее эффективноепри обработке внутренних фасонных поверхностей.3. Обработка непрофилированным электродом 3 – движущейся тонкой проволокой (d= 0,05…0,3 мм) – обычно по двумкоординатам (рис.
42). Эта схема позволяет вырезать сложноконтурные детали высокой точности при использовании коротких импульсов с малой энергией. Проволока получает непрерывное движение посредством роликового механизма 1, 2, 6.Обрабатываемая деталь 4 получает поперечную и продольнуюподачи (или по криволинейной траектории).4. Формообразование путем сочетания взаимного перемещения обрабатываемой детали 1 (рис. 43) и профилированногоЭИ 2 (огибание или обкатка). Такая схема используется приэлектроэрозионной правке фасонных алмазных кругов, обработке узких канавок (менее 0,5 мм) на стальных и твердосплавных роликах.330Рис.
42. Схема обработки непрофилированнымэлектродом-инструментом (проволокой):1 – катушка с проволокой; 2 – направляющие ролики;3 – проволока; 4 – обрабатываемая деталь;5 – подача рабочей жидкости; 6 – катушкаЭлектроэрозионный метод позволяет обрабатывать отверстия с криволинейными осями, тонкостенные детали, узкие каналы, соединительные отверстия в корпусах гидро- и пневмоаппаратуры. Преимущество этих методов – отсутствие заусенцев.Все станки для физико-химической обработки так же, как иобычные металлорежущие станки, делятся на универсальные,специализированные и специальные. Виды электроэрозионныхстанков, получивших наибольшее применение:331Рис. 43.
Схема электроэрозионногоформообразования методом обкатки1) универсальные прошивочные станки, работающие посхемам прямого и обратного копирования (мод. 4Г721М,4Д721АФ3, 4Д722АФ3, 4П724Ф3М;2) универсальные вырезные станки (мод. 4531Ф3, 4532Ф3,4535Ф3);3) универсальные станки для удаления сломанного инструмента и шпилек (мод. 4Б611);4) специализированные многопозиционные станки для перфорации лопаток ГТД, обработки роторов ТНА, форсунок и др.;3325) специализированные обкатные станки для обработкикольцевых и винтовых ручьев переменного сечения (МА4730А,МА4727);6) станки для электроконтактной обработки (МЭ301).Наиболее широкое применение получили универсальныепрошивочные и вырезные станки.12.2. Электрохимические методы обработки (ЭХО)Общие сведения. Все разновидности ЭХО основаны на использовании процесса электролитического полирования, разработанного в 1911 г.
русским химиком Е.И. Шпитальским. Электрохимическая обработка использует процессы электролиза,т.е. химические превращения на поверхности электродов в среде электролита. Заготовка является анодом, а инструмент – катодом.В основе ЭХО лежит процесс анодного растворения металлазаготовки. В рабочей среде – электролите – молекулы веществараспадаются на электрически заряженные частицы – ионы, каждый из которых переносит один или несколько электрическихзарядов, и без внешнего электрического поля ионы в электролите движутся хаотически. Если заготовку и инструмент соединить с источником постоянного тока (напряжением 6…12 В), тов электролите возникает направленное движение ионов: положительные ионы (катионы) двигаются к катоду, а отрицательные (анионы) – к аноду.
Вблизи электродов постепенно повышается концентрация ионов противоположного знака, и на катоде начнется восстановление катионов, а на аноде – окислениеметалла, т.е. анодное растворение.Характер электрохимических реакций зависит от состава,концентрации и температуры электролита. Наиболее распространенным электролитом при обработке сталей и жаропрочных сплавов является 10…20%-ный водный раствор NaCl.Применяются и 5…15%-ные водные растворы азотнокислогонатрия (Na2NO3) при обработке жаропрочных сплавов, алюми333ниевых и медных сплавов.
Хорошие результаты при ЭХО аустенитных сталей дает раствор сернокислого натрия, а при обработке вольфрама, молибдена, ниобия и тантала – растворыщелочей. Известны также более сложные системы, содержащиелимонную кислоту, бром, фтор и другие компоненты.Для обеспечения стабильности процесса необходимо поддерживать в определенных пределах величину водородного показателя pH. При pH=7 раствор химически нейтрален; при pH<7он обладает кислотными свойствами, при pH>7 – щелочными.В настоящее время применяется большое количество разновидностей ЭХО. Обработка при малых плотностях тока и в неподвижном электролите называется электрополированием.Схема электрополирования простая: обрабатываемую детальпомещают в электролит и соединяют с положительным полюсом источника постоянного тока.
Катодом служит пластина изметалла, не вступающего в химическую реакцию с электролитом. При прохождении тока наиболее интенсивно растворяютсявершины микронеровностей, появляется блеск и достигаетсяэффект полирования.Электрополирование используют перед проведением гальванических процессов, для снятия тонких слоев металла приизучении остаточных напряжений, для удаления наклепанногослоя после процессов резания и др. Наряду с электрополированием применяется и чисто химический процесс – размерноетравление («химическое фрезерование»), сплошное и избирательное. При избирательном травлении места, не подлежащиеобработке, защищают слоем лака. Травление ведется в водныхрастворах щелочей и кислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
