Теория электроэрозионных процессов

При обработке деталей с высокими физико-механическими свойствами используют метод размерной обработки − так называемую электроэрозионную обработку, которая базируется на эффекте расплавления и испарения микропорций металла под тепловым воздействием импульсов электрической энергии. Она выделяется в канале электроискрового заряда между поверхностью детали и электродом-инструментом, погруженным в жидкий диэлектрик (керосин, солярка). Идущие друг за другом импульсные разряды заданной длительности и формы вызывают выплавление и испарение микропорций металла.

Электроэрозионная обработка позволяет обрабатывать токопроводящие материалы любой механической прочности, вязкости и хрупкости, получать детали сложных форм и осуществлять операции, не выполняемые другими методами. Этот способ существенно снижает трудоемкость по сравнению с обработкой резанием и характеризуется возможностью механизации и автоматизации с целью глубокого регулирования параметров процесса.

При этом электроэрозионная обработка имеет ряд серьезных недостатков: производительность при такой обработке стали, цветных металлов и др. значительно ниже, чем при обработке резанием, а расход энергии выше; для получения высокой чистоты обрабатываемой поверхности приходится затрачивать больше времени, чем, например, при абразивной обработке.

Схема физических процессов, происходящих в межэлектродном зазоре, при электроэрозионной обработке показана на рис. 12.1. Через возникший канал проводимости − стример 3 (рис. 12.1, а) − в виде импульса выделяется электрическая энергия, накопленная в ИП (рис. 12.1, б). При этом происходит электрический разряд 5, для которого характерна дли-тельность10⁻⁶−10⁻⁴ с и падающая вольт-амперная характеристика. Во время разряда процесс проходит искровую и дуговую стадии. Ввиду высокой концентрации энергии в зоне разряда и при электродных областях возникают высокие температуры, под воздействием которых образуется парогазовая полость 7.

Рис. 12.1. Схема физических процессов в межэлектродном промежутке при электроэрозионной обработке: а − канал сквозной проводимости; б − импульс выделяющейся энергии; в − выброшенные капли жидкого металла из зоны обработки; 1 − обрабатываемая деталь; 2 − жидкость, не проводящая ток; 3 − стример; 4 − электрод-инструмент; 5 − электрический разряд; 6 − жидкий металл; 7 − парогазовая полость; 8 − приэлектродная область; 9 − сферические частицы

В приэлектродных областях 8 возникает плавление и испарение микропорций металла на поверхности электрода-детали. В результате возникшего давления капли жидкого металла 6 выбрасываются из зоны разряда и застывают в жидкой среде мелкими сферическими частицами 9 (рис. 12.1, в).

По завершении пробоя электрическая прочность межэлектродного промежутка восстанавливается. Очередной разряд возникает уже в другом месте между другими неровностями поверхностей электродов. Во время процесса электрод-инструмент может внедряться в обрабатываемую деталь.

Освобождающаяся в столбе разряда энергия расходуется на испарение жидкости и представляет собой потери энергии. Это обусловило уменьшение длины межэлектродных промежутков между электродами (1−10 мкм), что диктуется также условиями техники безопасности по снижению рабочего напряжения установки.

Возникающая электрическая эрозия электродов характеризуется процессами, проходящими в приэлектродных областях на границе разряда, с одной стороны, и анодом или катодом − с другой. Интенсивность электрической эрозии определяется тепловыми и электрофизическими свойствами металлов.

Қосымша ақпарат