Электроэрозионная обработка. Эрозионная обработка металла
Эрозионная обработка | Электроэрозионная обработка металла
ООО "ТЦМ" примает заявки на изготовление деталей из закаленных сталей, высокопрочных композитных сплавов, титана, графита и т. д., Главное условие - электропроводный материал . Максимальный размер детали 820*500*400
Электроэрозионная обработка представляет собой высокоточную технологию создания простых и сложных форм путем разрушения материала электрическими разрядами.Электроэрозионная обработка отличается особенно высоким качеством. Для заказчиков технология особенно интересна в тех случаях, когда надо изготовить детали с высокой точностью не ниже 0,01 мм.
Обрабатываемые материалы:• титан и сплавы на основе титана• алюминиевые сплавы• жаропрочные стали и сплавы• конструкционные стали
Требования к размерам заготовок:• размеры 500*500*400 мм• вес до 70 кг
В деятельности ООО «ТЦМ» электроэрозионная обработка является важным высокоэффективным производственным процессом
Эрозией называют процесс разрушения верхней поверхности металла. Поскольку данный процесс является регрессивным, то для предупреждения его возникновения используют множество особых способов защиты. Развитие современных технологий позволило извлечь пользу из свойства поверхностей металла к разрушению. Технология, которая делает это возможным, называется обработкой эрозионной. В наше время эта технология широко используется в большинстве отраслей промышленности. Данная обработка основана на воздействии на материал электрозаряда, возникающего между инструментом-электродом и заготовкой, при этом габариты, форма, прочие особенности поверхности последней постепенно изменяются. Электрозаряд обладает импульсным характером, подаётся время от времени, что является ключевым условием для восстановления среды, образуемой между электродами собственной электропрочности.
Какие характеристики заготовок можно изменить эрозионной обработкой?
С помощью эрозионной обработки изменяют следующие характеристики заготовок:
* Уровень стойкости;
* Уровень прочности;
* Размеры;
* Уровень шероховатости;
* Форму;
* Вес и прочее.
Универсальность эрозийной обработки позволяет ей заменить собой иные способы металлообработки. Кроме того благодаря тому, что инструмент-электрод в состоянии обладать какой угодно формой, с помощью его можно обрабатывать труднодоступные участки заготовок.
Какие материалы могут подвергаться эрозионной металлообработке?
Эрозионной металлообработке подвергают следующие разновидности материалов:
* Стали конструкционные;
* Жаропрочные сплавы, стали;
* Сплавы алюминиевые;
* Титан, а также различные сплавы, основанные на титане.
Технологические особенности электроэрозионной обработки
Электроразряды воздействуют на заготовку в особой среде, которая обязательно должна быть наполнена диэлектрической жидкостью либо газом. После подачи электрозаряда уровень температуры металлозаготовки поднимается до 10 000°С. Вследствие этого, она сразу плавится, полностью испаряется. Гранулы удалённого металла застывают в жидкости. В случае постоянного подведения импульсного электротока к электродам, эрозия будет длиться до полного удаления металла расположенного между электродами. Таким образом, эрозионная металлообработка даёт возможность сделать сквозные дыры в заготовках какой угодно толщины, разрезать их не нанося значительных повреждений всему материалу.
oootcm.ru
электроэрозия
Такие способы обработки как высокоскоростное фрезерование и электроэрозионная обработка, а в ряде случаев и генеративные технологии, например лазерное спекание или плавление очень часто дополняют друг друга. Однако развитие технического прогресса все чаще приводит к ситуациям, когда одна технология представляет собой угрозу для другой. Поэтому особый интерес представляет всеобъемлющее сравнение между собой возможностей таких технологий как высокоскоростная обработка (преимущественно фрезерование), электроэрозионная копировальная прошивка и вырезка, а также прямое лазерное спекание или плавление металла, причем в такой наиболее подходящей для них области как изготовление сложных инструментов, пресс-форм и штампов.
При сравнении сразу же становятся очевидными принципиальные различия между ними. Если высокоскоростная и электроэрозионная виды обработки представляют собой процессы снятия металла тем или иным способом, то лазерное спекание или плавление (DMLS) являются процессами наращивания металла. При этом решающее значение здесь имеют не столько скорость выполнения процесса, например или наращивания, сколько объем снимаемого или наращиваемого металла. На рис. 1 показано, что при больших удельных съемах металла генеративная технология оказывается более производительной. Для высокоскоростной и электроэрозионной обработки необходимо наличие заготовки, из которой, собственно, и получают готовую деталь, тогда как при технологии DMLS эту деталь послойно выращивают из металлического порошка (рис. 2). Если при копировальной прошивке в качестве формы детали получают зеркальное отображение используемого инструмента, расширяющегося относительно искрового промежутка, то при высокоскоростной обработке, вырезке и технологии DMLS используют геометрически нейтральные инструменты, создающие требуемую конечную геометрию посредством оптики или управляемого перемещения осей координат станка.
Резание до твердости 63 HRC
Рассмотрим в качестве первого критерия сравнения технологий свойства обрабатываемых материалов. Именно здесь проявляется основное преимущество электроэрозионной обработки, а именно - независимость от твердости и вязкости обрабатываемого материала, потому что при высокоскоростной обработке износ инструмента растет вместе с ростом твердости обрабатываемого материала. Если любой материал до твердости 58 HRC можно обрабатывать достаточно легко, то уже начиная с твердости 62-63 HRC наступает предел экономической эффективности высокоскоростной обработки. И все-таки постоянно продолжающиеся исследования режущих материалов и конструктивные разработки новых инструментов, при которых все усилия сосредоточены на твердой обработке, позволяют постепенно сдвигать вверх границу экономической эффективности высокоскоростной обработки до более высоких значений твердости заготовок. Генеративные технологии позволяют в настоящее время получать детали с максимальной твердостью лишь 42 HRC. Поэтому для достижения их более высокой твердости необходима дополнительная физико-химическая или термообработка.
Плотность детали при механической и электроэрозионной обработке остается такой же, какой была плотность заготовки. При прямом лазерном спекании металла плотность детали снижается до 92-98 % исходной плотности заготовки, а при плавлении составляет почти 100 %. Такие параметры вполне приемлемы для изготовления пресс-форм.
Другим важным критерием сравнения являются достигаемая точность и получаемое качество поверхности. Здесь высокоскоростная и электроэрозионная обработка имеют явное преимущество. Если при высокоскоростной обработке (пятикоординатное фрезерование) точность находится в пределах 15¸ 30 мкм, то при электроэрозионной она достигает (погрешность профиля) 10-20 мкм у копировальной прошивки и 4¸6 мкм у вырезки. Точность детали, полученной с использованием генеративной технологии, не превышает 0,1 мм. Такие же результаты и по качеству поверхности: в результате высокоскоростной и электроэрозионной обработки получают Ra не хуже 0,2 мкм, а для деталей, изготовленных методом DMLS технологии и не подвергнутых дальнейшей обработке (например, микродробеструйной и полированию) характерно значение Ra = 10 мкм.
Решающее слово за геометрией
Геометрические параметры заготовок при изготовлении пресс-форм и штампов накладывают определенные ограничения на использование той или иной технологии. Например, поддающиеся обработке внутренние радиусы заготовки, которую необходимо подвергнуть высокоскоростному фрезерованию, зависят от диаметра фрезы. Хотя сегодня уже выпускают стандартные фрезы диаметром 0,2 мм, отношение длина/диаметр (l/d), т.е. отношение между длиной вылета фрезы и ее диаметром ограничивает производительность высокоскоростного фрезерования. С ростом этого отношения надежность фрезерования снижается, поскольку фреза начинает вибрировать. При отношении l/d до 5 можно рассчитывать на стабильность фрезерования, а при больших его значениях необходимо применение специальных технологий, разработанных, например в дармштадтском Институте технологии и станков. Указанное отношение отражается также и на глубине обрабатываемых полостей. При обработке глубоких пазов с филигранными углами границы эффективности высокоскоростного фрезерования резко сужаются.
Для глубоких пазов - только электроэрозионная обработка
При большой глубине полостей рекомендуется их электроэрозионная обработка. Радиусы углов не должны быть больше, чем искровой промежуток между инструментом и заготовкой, а полости могут быть выполнены неограниченно глубокими. При использовании генеративных технологий могут быть получены радиусы углов в пределах точности детали, т.е. примерно 0,1 мм. Глубины полостей так же, как и при электроэрозионной обработке, не являются проблемой, хотя все-таки высота ребра ограничена 4 - 10 значениями его ширины.
Одним из решающих факторов выбора той или иной технологии является наличие (или отсутствие) возможности в случае ее применения закрепления сложных объемных контуров. Здесь и проявляется своеобразие генеративной технологии, применяя которую можно изготовить деталь практически любой сложности. Если при пятикоординатном фрезеровании еще существуют ограниченные возможности получения на заготовке без ее переустанова поверхностей с обратным наклоном, то при копировальной прошивке это практически невозможно.
Наряду с получаемым качеством поверхности детали другим решающим фактором выбора технологии является время ее изготовления. При высокоскоростном фрезеровании и электроэрозионной обработке оно определяется объемом снимаемого материала, при DMLS технологии – объемом наслаиваемого. Разумеется, фрезерование производительнее как электроэрозионной обработки (его производительность по закаленной стали достигает 3500 м3/мин, т.е. примерно вчетверо выше, чем при копировальной прошивке), так и тем более генеративной технологии (ее максимальная производительность составляет 960 мм3/мин, но сильно колеблется в зависимости от характеристик порошка). Тем не менее здесь следует руководствоваться темпами удаления или наращивания материала. Если темпы съема (например, степень срезания припуска) высоки, то получают незначительные темпы наращивания (генерируемый объем). Таким образом, если заготовка имеет очень сложный профиль, то может случиться так, что получение детали прямым лазерным спеканием займет меньше времени, чем высокоскоростной обработкой (рис. 1). Как показано в табл. 1, каждая из трех технологий имеет свою нишу и сегодня не может быть заменена другой. На первый взгляд в связи с необходимостью использования электродов определенного профиля копировальная прошивка является негибким методом обработки. Однако если твердость заготовки исключительна высока или в ней имеются очень глубокие полости, то прошивка будет единственным способом, которым эту заготовку можно обработать. Высокоскоростная обработка достигла сегодня больших успехов и вследствие большого разнообразия применяемых инструментов обладает большой гибкостью относительно геометрических параметров заготовок и их материала. Кроме того, такая высокая скорость обработки не может быть достигнута другими способами. Однако чем сложнее заготовка, тем больше трудностей возникает при ее высокоскоростной обработке. Конечно, по точности, качеству получаемой поверхности и твердости получаемого в результате материала металлических деталей генеративные технологии уступают пока остальным. Но уже сейчас существует немало деталей, которые невозможно получить классическими способами, поэтому приходится использовать генеративные технологии и они обладают достаточной экономической эффективностью.
Примечание. В случае очень большой твердости материала и наличия глубоких пазов и выемок нельзя обойтись без копировально-прошивочной обработки.
Источник: Form + Werkzeug, 2004, № 2. pp. 48-50, табл. 1 Переводчик В. А. Потапов
Электроэрозионная обработка - это... Что такое Электроэрозионная обработка?
Электроэрозионная обработка (аббр. ЭЭО) — контролируемое разрушение электропроводного материала под действием электрических разрядов между двумя электродами, то есть обработка через электрическую эрозию.
Один из электродов является обрабатываемой деталью, другой — электрод-инструментом. Разряды производятся периодически, импульсно, так чтобы среда между электродами восстановила свою электрическую прочность. Для уменьшения эрозии электрод-инструмента для разрядов используются униполярные импульсы тока. Полярность зависит от длительности импульса, поскольку при малой продолжительности импульса преобладает эрозия анода, а при большой длительности импульса преобладает эрозия катода. Поэтому на практике используются оба способа подачи униполярных импульсов: с подключением детали к положительному полюсу генератора импульсов (т. н. включение на прямую полярность), и с подключением детали к отрицательному полюсу (т. н. включение на обратную полярность).
Виды ЭЭО
- Электроискровая обработка (ЭИсО)
- Электроимпульсная обработка (ЭИмО)
- Электроконтактная обработка (ЭКО) — обработка в жидкой среде и обработка на воздухе.
- Легирование и восстановление деталей (ЛВ)
Характеристики электрического разряда при ЭЭО
Электрический разряд между электродами идёт в несколько этапов: сначала происходит электрический пробой, который может сопровождаться искровыми разрядами; затем устанавливается дуговой разряд. Поэтому многие генераторы способны выдавать многоступенчатую форму импульса.
Частота импульсов и их длительность выбирается исходя из технологических требований к обрабатываемой поверхности. Длительность импульса обычно лежит в диапазоне 0,1 .. 10−7 секунды, частота от 5 кГц до 0,5 МГц. Чем меньше длительность импульса, тем меньше шероховатость получаемой поверхности. Средний ток во время ЭЭО зависит от площади обрабатываемой поверхности. При площади 3600 мм² оптимальный ток приблизительно равен 100 А.
Особенности ЭЭО
Электрод-инструмент может иметь достаточно произвольную форму, что позволяет обрабатывать закрытые каналы, недоступные обычной механической обработке.
ЭЭО могут подвергаться любые токопроводящие материалы. Основные недостатки ЭЭО это невысокая производительность (скорость подачи обычно менее 1 мм/мин) и высокое энергопотребление.
История
В 1938 году советский инженер Л. А. Юткин показал, что серия электроискровых разрядов порождает формообразующие гидравлические удары, что положило начало электроискровой штамповке металлов, и стало следующим, после электродуговой сварки, шагом по развитию технологических методов формообразования электрическими разрядами.[1]
В 1943 году советские учёные — супруги Борис Романович Лазаренко и Наталия Иоасафовна Лазаренко, предложили[2] использовать электроэрозионные свойства разрядов в воздушном промежутке для формообразования. На изобретение было получено авторское свидетельство № 70010 от 3.04.1943 года, патент Франции № 525414 от 18.06.1946 года, патент Великобритании № 285822 от 24.09.1946 года, патент США № 6992718 от 23.08.1946 года, патент Швейцарии № 8177 от 14.07.1946 года, патент Швеции № 9992/46 от 1.11.1946 года.[источник не указан 535 дней] В 1946 году им была присуждена Сталинская премия, а 26 июня 1949 года Борису Романовичу Лазаренко была присуждена ученая степень доктора технических наук.
В 1948 году советский специалист М. М. Писаревский предложил более экономичный электроимпульсный метод обработки.[2]
В 1969 году швейцарская фирма Agie представила первый станок электроимпульсной обработки непрофилированным электродом с ЧПУ.[3]
См. также
Примечания
Ссылки
- Немилов Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов. — Л.: Машиностроение, 1983.
dik.academic.ru
