Instalatii si tehnologii de prelucrare prin electroeroziune

Instalatii si tehnologii de prelucrare prin electroeroziune

1. Bazele fizice si tehnologice ale prelucrarii.

La baza prelucrarilor prin electroeroziune sta fenomenul descarcarii electrozive prin impulsuri electrice intre doi electrozi care sunt imersati intr-un lichid dielectric. Cei doi electrozi pozitionandu-se reciproc la o anumita distanta optima, care trebuie mentinuta in tot timpul prelucrarii.

Fig. 4.1

Schematic procesul de indepartare a metalului, fig. 4.1., consta din urmatoarele fenomene: in spatiul dintre electrodul-piesa si electrodul-scula se creeaza un camp electric care are intensitatea maxima pe directia ce trece prin proeminentele a doua asperitati, cele mai apropiate, una a electrodului-scula, cealalta a electrodului-piesa.

Cand intensitatea campului electric atinge o anumita valoare, rezistenta electrica a lichidului de lucru dielectric e strapunsa, formandu-se un canal conductor (datorita ionizarii, concentratia ionilor ajunge la 10³-10¹² ioni/cm³) in care se concentreaza o mare cantitate de energie electrica, care va conduce la declansarea unui impuls de descarcare electrica.

Ca efect are loc dezvoltarea unei temperaturi ridicate (20.000-50.000 K) practic formandu-se o microzona cu plasma datorita careia microneregularitatile de pe suprafata electrodului - piesa si mai putin de pe electrodul - scula se topesc si in parte se evapora producandu-se bule de gaz. Materialul topit venind in contact cu lichidul dielectric ce este termostatat, se va raci si va fi evacuat de circulatia fortata a lichidului spre sistemul de filtrare.

Randamentul prelucrarii prin electroeroziune este influentat si de lichidul dielectric, care trebuie sa umple complet spatiul dintre electrozi si sa indeplineasca urmatoarele conditii :

sa aiba o conductivitate termica si electrica redusa;

sa fie stabil in timp si sa nu isi modifice caracteristicile sub influenta descarcarilor electrice;

sa aiba punctul de inflamabilitate peste 40;

sa fie neutru din punct de vedere chimic.

Se utilizeaza ca lichide dielectrice de lucru uleiurile (siliconice si cele pentru transformatoare) petrolul lampant si apa deionizata. Circulatia lichidului in zona de lucru (pentru a asigura evacuarea reziduurilor rezultate in urma eroziunii si racirea electrozilor) se face prin injectie (continua sau intermitenta) sau prin aspiratie in functie de forma si complexitatea prelucrarii ce trebuie realizata.

Un exemplu de instalatie de prelucrat prin elctroeroziune :

instalatii de prelucrat cu electrodul scula profilat (lucreaza prin copierea profilului frontal al electrodului scula);

2.1.Instalatii de prelucrat cu electrod scula profilat

La aceste masini (fig. 4.3) electrodul scula -1, are forma negativului cavitatii ce trebuie prelucrata si este cuplat la catod (se lucreaza in curent continuu).

Electrodul piesa - 2, cuplat la anod este imersat in lichidul dielectric - 3 aflat in cuva - 4 ce este montata pe masa - 5 a masinii, care se poate deplasa pe directiile Ox si Oy, materializand miscarile de avans si .

Mentinerea interstitiului optim de lucru dinte electrodul piesa si electrodul scula se realizeaza cu ajutorul sistemului de actionare hidraulica 8-9 (miscarea s_T), intregul subansamblu - 10 putand executa miscarea de reglaj - apropiere de piesa - s_z, prin intermediul surubului-piulita - 11, actionat de motorul electric ME. Parametrii procesului de prelucrare cat si coordonarea celorlalte functii ale masinii sunt conduse si reglate de catre echipamentul electronic - 13, cuplat cu un microprocesor.

Principalul dezavantaj al procesului acesta este ca necesita mai multe treceri (de degrosare, semifinisare , finisare) cu utilizarea unor electrozi scula dimensionati corespunzator si regimuri de prelucrare adecvate. in fig. 4.4, este prezentat un electrod scula combinat, ce cuprinde cele 3 portiuni; a - zona prelucrarii de degrosare; b - portiunea de semifinisare si c - zona pentru finisarea orificiului prelucrat.

			Fig.4.4

4.3.Instalatii si tehnologii de prelucrare prin procedee electrochimice

4.3.1.Bazele fizico-chimice si tehnologice ale prelucrarii

La baza indepartarii adaosului de prelucrare prin procedee electrochimice sta un proces complex compus din actiunea electrochimica, electroeroziva si mecanica, exercitate de catre agentul chimic-electrolit, curentul electric si electrodul scula asupra materialului de prelucrat.

Prelucrarea electrochimica a metalelor cuprinde toate procesele fizico-chimice ce au loc la anod - piesa de prelucrat si care sunt dirijate si utilizate in vederea prelucrarii prin schimb de sarcini electrice intre anod-piesa, catod-scula si electrolitul in care sunt imersati.

In mod obisnuit procesul electrochimic este insotit de un fenomen de pasivizare (polarizare anodica) a suprafetei electrozilor care provoaca o limitare a procesului de dizolvare anodica, avand ca efect micsorarea vitezei de prelucrare.

Depasivizarea se poate realize pe poate realize pe mai multe cai :

1 Hidrodinamica

2 Mecanica - rectificare sau elizare

3 Inversarea polaritatii

4 Lustruire sau polisare elctrochimica - incalzirea/agitarea usoara a baii de lichid

1 Din curs

Instalatii de prelucrat cu depasivizare mecanica

In acest caz depasivizarea este rezultatul actiunii mecanice al unei scule abrazive de constructie speciala, fig. 4.9.; 4.10, procedeul fiind cunoscut si sub forma de elizare sau rectificare electrochimica. Grauntii abrazivi au dublu rol: de a realiza indepartarea stratului superficial si de a mentine interstitiul optim de lucru dintre e-s si e-p. Procedeul se utilizeaza la prelucrarea materialelor metalice dure, otelurilor de scule, carburilor metalice s.a.

Electrolitul, care trebuie sa aiba o circulatie turbulenta in zona de lucru realizeaza atat dizolvarea anodica cat si indepartarea gazelor, produsilor de reactie si materialului de prelucrat.

Instalatii pentru polisare-lustruire electrochimica

Prelucrarea are loc ca efect al formarii unei pelicule din materialul dizolvat la anod si gazele degajate, ce se acumuleaza cu precadere in golurile asperitatilor suprafetei piesei-anod, incetinind trecerea curentului electric. Ca efect intensitatea curentului pe varfurile microasperitatilor atinge valori foarte ridicate conducand la dizolvarea acestora in electrolit. In urma dizolvarii microneregularitatilor suprafata piesei ramane neteda cu un luciu pronuntat.

In fig. 4.7 este prezentata o instalatie de polisat electrochimic, unde piesa -1 este cuplata la anod, electrodul-scula - 2 legat la catod, cele doua elemente fiind imersate in electrolitul - 3. Intrucat cercetarile experimentale [6] au evidentiat ca temperatura si agitarea electrolitului influenteaza procesul de prelucrare, diminuand fenomenul de pasivizare anodica si reducand timpul de prelucrare (pentru anumite concentratii optime ale electrolitului), instalatia cuprinde un sistem -4 de incalzire al baii si un dispozitiv pentru agitarea electrolitului - 5. Agitatorul - 5 poate fi inlocuit si cu un generator cu ultrasunete al carui concentrator ultrasonic se cupleaza in exteriorul cuvei - 6, varianta in care se obtin rezultate mult mai bune din punct de vedere al procesului de depasivizare anodica.Prin acest procedeu se imbunatateste rugozitatea suprafetei piesei si creste duritatea ei.

LASER

Cumediu activ solid si cu mediu activ gazos din curs

FASCICUL DE ELCTRONI

4.5.Instalatii de prelucrat cu fascicul de electroni

4.5.1.Bazele fizice ale prelucrarii

Prelucrarea cu fascicul de electroni a materialelor metalice sau nemetalice se bazeaza pe transformarea energiei cinetice de mare densitate in energie termica, la impactul cu suprafata piesei, producand in zona de lucru incalzirea, topirea sau vaporizarea materialului piesei.

Emisia de electroni se realizeaza prin incalzirea unui filament 1, fig. 4.21. din wolfram sau tantal la o anumita temperatura (1800-2000^oC) aflat intr-o incinta vidata . Aplicand un camp electric, creat prin realizarea la catodul - 2, a unui inalt potential negativ in raport cu anodul - 3, electronii emisi - 4, vor fi puternic accelerati, cu viteze de pana la 150 km/h, apoi orientati-curatati de dispozitivul de diafragmare - 5, focalizati cu sistemul electromagnetic - 6 (diametrul fasciculului poate ajunge la 10-30 μm si pozitionati cu dispozitivul de reflectie - 7 pe piesa de prelucrat 8, rezultand densitati ale puterii de 103-109 W/cm², care pot topi sau vaporiza materialul piesei. Piesa - 8 se poate pozitiona in fata fasciculului cu un sistem - 10 ce asigura patru posibilitati de reglare - trei translatii s_x, s_y, s_z si rotatii - pozitionari in jurul axei Oz, toate componentele si dispozitivele 2-9 aflandu-se intr-o incinta vidata - 16, din otel inoxidabil, nemagnetic. Sistemul de vidare - 11 asigura atat realizarea vidului necesar (in incinta superioara - 12, in care se formeaza fasciculul de electroni, cat si in incinta - 16) de ordinul 10^-4 - 10^-5 torr, pentru evitarea dispersiei micsorarea energiei fasciculului de electroni in mediul de lucru.