שיטות אלקטרופיזיות לעיבוד מתכות

השימוש הנרחב בחומרים קשים לעיבוד לייצור חלקי מכונות, מורכבות התכנון של חלקים אלו, בשילוב עם הדרישות ההולכות וגדלות להפחתת עלויות והגדלת הפרודוקטיביות, הביאו לפיתוח ואימוץ שיטות עיבוד אלקטרופיזיקליות.

שיטות אלקטרופיזיות לעיבוד מתכות מבוססות על שימוש בתופעות ספציפיות הנובעות מפעולת הזרם החשמלי להסרת חומר או שינוי צורת חומר העבודה.

היתרון העיקרי של שיטות אלקטרופיזיקליות לעיבוד מתכות הוא היכולת להשתמש בהן לשינוי צורת חלקים העשויים מחומרים שאינם ניתנים לעיבוד בחיתוך, ושיטות אלו מעובדות בתנאים של כוחות מינימליים או בהעדרם מוחלט.

יתרון חשוב של שיטות אלקטרופיזיקליות לעיבוד מתכות הוא עצמאות התפוקה של רובן מהקשיות והשבירות של החומר המעובד.עוצמת העבודה ומשך הזמן של שיטות אלה לעיבוד חומרים בעלי קשיות מוגברת (HB> 400) נמוכים מעוצמת העבודה ומשך החיתוך.

שיטות אלקטרופיזיות לעיבוד מתכות מכסות כמעט את כל פעולות העיבוד ואינן נחות מרובן מבחינת החספוס והדיוק של העיבוד.

טיפול בפריקה חשמלית של מתכות

עיבוד פריקה חשמלית הוא סוג של עיבוד אלקטרופיזי ומאופיין בכך ששינויים בצורה, גודל ואיכות פני השטח של החלק מתרחשים בהשפעת פריקות חשמליות.

פריקות חשמליות מתרחשות כאשר זרם חשמלי פועם עובר דרך מרווח של 0.01 - 0.05 מ"מ רוחב בין אלקטרודת חומר העבודה לאלקטרודת הכלי. בהשפעת פריקות חשמליות, חומר העבודה נמס, מתאדה ומוסר ממרווח הבין-אלקטרודה במצב נוזל או אדים. תהליכים דומים של הרס של אלקטרודות (פרטים) נקראים שחיקה חשמלית.

כדי לשפר את השחיקה החשמלית, הפער בין חומר העבודה לאלקטרודה מלא בנוזל דיאלקטרי (קרוסין, שמן מינרלי, מים מזוקקים). כאשר מתח האלקטרודה שווה למתח הפירוק, נוצרת תעלה מוליכה באמצע בין האלקטרודה לחומר העבודה בצורה של אזור גלילי מלא בפלזמה עם חתך קטן עם צפיפות זרם של 8000-10000 A / מ"מ. צפיפות הזרם הגבוהה, שנשמרת במשך 10-5 - 10-8 שניות, מבטיחה טמפרטורה של משטח העבודה של עד 10,000 - 12,000˚C.

המתכת שהוסרה מפני השטח של חומר העבודה מקוררת בנוזל דיאלקטרי ומתמצקת בצורה של גרגירים כדוריים בקוטר של 0.01 - 0.005 מ"מ.בכל רגע עוקב בזמן, דופק זרם חודר את הפער בין האלקטרודות בנקודה שבה הפער בין האלקטרודות הוא הקטן ביותר. האספקה ​​הרציפה של פולסי זרם והגישה האוטומטית של אלקטרודת הכלי אל אלקטרודת החלק מבטיחות שחיקה מתמשכת עד שמגיעים לגודל חלק קבוע מראש או שכל מתכת העבודה במרווח בין האלקטרודה מוסרת.

מצבי עיבוד פריקה חשמלית מחולקים לניצוץ חשמלי ולפולס חשמלי.

מצבים של electrospar מאופיינים בשימוש בפריקות ניצוץ של משך זמן קצר (10-5 ... 10-7s) עם קוטביות ישרה של חיבור האלקטרודות (פרט "+", כלי "-").

בהתאם לעוצמת פריקות הניצוץ, המצבים מחולקים לקשה ובינוני (לעיבוד מקדים), רך ורכה במיוחד (לעיבוד סופי). השימוש במצבים רכים מספק סטייה של ממדי החלק עד 0.002 מ"מ עם פרמטר חספוס של המשטח המעובד Ra = 0.01 מיקרומטר. האופנים של ניצוצות חשמליים משמשים בעיבוד של סגסוגות קשות, מתכות וסגסוגות קשות לעיבוד, טנטלום, מוליבדן, טונגסטן וכו'. הם מעבדים חורים דרך ועמוקים של כל חתך רוחב, חורים עם צירים מעוקלים; באמצעות אלקטרודות חוט וקלטת, חתכו חלקים מחסרי גיליון; שיניים וחוטים סדוקים; חלקים מלוטשים וממותגים.

כדי לבצע עיבוד במצבי electrospark, נעשה שימוש במכונות (ראה איור), המצוידות במחוללי RC, המורכבים ממעגל טעון ומשוחרר.מעגל הטעינה כולל קבל C, הנטען באמצעות התנגדות R ממקור זרם במתח של 100-200 V, ואלקטרודות 1 (כלי) ו-2 (חלק) מחוברות למעגל הפריקה במקביל לקבל. ג.

ברגע שהמתח על האלקטרודות מגיע למתח השבר, מתרחשת פריקת ניצוץ של אנרגיה המצטברת בקבל C. ניתן להגביר את יעילות תהליך השחיקה ע"י הפחתת ההתנגדות R. הקביעות של פער הבין-אלקטרודות. נשמרת על ידי מערכת מעקב מיוחדת, השולטת במנגנון תנועת ההזנה האוטומטית של כלי העשוי מחומרי נחושת, פליז או פחמן.

מכונת ניצוץ חשמלי:

חיתוך אלקטרו-פארק של גלגלי שיניים עם חיבור פנימי:

מצבים של פולסים חשמליים המאופיינים בשימוש בפולסים בעלי משך ארוך (0.5 ... 10 שניות), התואמים לפריקת קשת בין האלקטרודות והרס אינטנסיבי יותר של הקתודה. בהקשר זה, במצבי דופק חשמליים, הקתודה מחוברת לחומר העבודה, מה שמספק ביצועי שחיקה גבוהים יותר (פי 8-10) ופחות שחיקה של הכלים מאשר במצבי ניצוץ חשמלי.

תחום היישום המתאים ביותר של מצבי פעימה חשמליים הוא עיבוד מקדים של חלקי עבודה של חלקים מורכבים (מטריצות, טורבינות, להבים וכו') העשויים מסגסוגות ופלדות קשות לטיפול.

מצבי דופק חשמלי מיושמים על ידי מתקנים (ראה איור), שבהם פולסים חד-קוטביים ממכונה חשמלית 3 או גנרטור אלקטרוני… הופעתה של E.D.S.אינדוקציה בגוף ממוגנט הנע בזווית מסוימת לכיוון ציר המגנטיות מאפשרת להשיג זרם בגודל גדול יותר.

טיפול בקרינה של מתכות

סוגי עיבוד הקרינה בהנדסת מכונות הם עיבוד קרן אלקטרונים או קרן אור.

עיבוד אלומת אלקטרונים של מתכות מבוסס על ההשפעה התרמית של זרם אלקטרונים נע על החומר המעובד, הנמס ומתאדה באתר העיבוד. חימום אינטנסיבי כזה נגרם על ידי העובדה שהאנרגיה הקינטית של האלקטרונים הנעים, כאשר הם פוגעים במשטח היצירה, הופכת כמעט לחלוטין לאנרגיה תרמית, אשר מרוכזת בשטח קטן (לא יותר מ-10 מיקרון), גורמת זה להתחמם עד 6000˚C.

במהלך עיבוד ממדי, כידוע, יש השפעה מקומית על החומר המעובד, אשר במהלך עיבוד אלומת אלקטרונים מסופק על ידי מצב פולס של זרימת אלקטרונים עם משך פולס של 10-4 ... 10-6 שניות ותדר של f = 50 … 5000 הרץ.

הריכוז הגבוה של אנרגיה במהלך עיבוד קרן אלקטרונים בשילוב עם פעולת פעימה מספקים תנאי עיבוד שבהם פני השטח של חומר העבודה הממוקמים במרחק של 1 מיקרון מקצה קרן האלקטרונים מחוממים ל-300˚C. זה מאפשר שימוש בעיבוד שבבי קרן אלקטרונים כדי לחתוך חלקים, לייצר רדיד רשת, לחתוך חריצים ולמכונה חורים בקוטר 1-10 מיקרון בחלקים העשויים מחומרים קשים לעיבוד.

מכשירי ואקום מיוחדים, מה שנקרא אקדחי אלקטרונים (ראה איור), משמשים כציוד לטיפול בקרן אלקטרונים.הם יוצרים, מאיצים וממקדים קרן אלקטרונים. אקדח האלקטרונים מורכב מתא ואקום 4 (עם ואקום של 133 × 10-4), בו מותקנת קתודה טונגסטן 2, המופעלת על ידי מקור מתח גבוה 1, המבטיח פליטת אלקטרונים חופשיים המואצים על ידי שדה חשמלי שנוצר בין הקתודה 2 לממברנת האנודה 3.

לאחר מכן עוברת אלומת האלקטרונים דרך מערכת של עדשות מגנטיות 9, 6, מכשיר יישור חשמלי 5 וממוקדת על פני השטח של חומר העבודה 7 המותקן על טבלת הקואורדינטות 8. מצב פעולת הדופק של אקדח האלקטרונים מסופק על ידי א. מערכת המורכבת מגנרטור של פולסים 10 ושנאי 11.

שיטת עיבוד אלומת אור מבוססת על שימוש בהשפעות התרמיות של אלומת האור הנפלטת באנרגיה גבוהה מחולל קוונטי אופטי (לייזר) על פני חומר העבודה.

עיבוד מימדים בעזרת לייזרים מורכב מהיווצרות חורים בקוטר 0.5 ... 10 מיקרון בחומרים קשים לעיבוד, ייצור רשתות, חיתוך יריעות מחלקי פרופיל מורכבים וכו'.