Электрические методы обработки материалов - Могорян Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
электронов, поэтому за столь короткий промежуток времени из-за больших
значений момента инерции покоя они не успе-ващт приобрести заметных
значений кинетической энергии. Кроме того, ввиду того, что процесс
разряда при электроискровой обработке протекает в очень короткое время,
ток в импульсе достигает тысяч и миллионов ампер, что способствует
"отшнуровыванию" (фокусировке) потока электронов, в результате чего
существенно возрастает плотность мощности в нем.
При электроимпульсной обработке, как было отмечено, применяются импульсы
тока большой длительности, при этом ионы под действием приложенного
напряжения успевают разогнаться до больших скоростей, а следовательно,
приобрести заметные значения кинетической энергии, которая выделяется на
катоде и приводит к соответствующему материальному эффекту. В то же время
на аноде выделяется кинетическая энергия, запасенная электронами, однако
ввиду того, что плотность тока в потоке электронов на несколько порядков
меньше, чем в случае электроискровой обработ-
70
ки, эта энергия не приводит к заметному материальному эффекту.
С увеличением длительности импульсов изменяется и роль отдельных факторов
в механизме процесса, в частности падает плотность тепловой мощности и
снижается плотность тока вследствие расширения канала разряда.
При очень коротких импульсах (10~7 с) ионы можно считать "холодными",
поэтому вблизи электродов не успевают образоваться объемные заряды ионов,
ускоряющее электрическое поле не появляется, а ионная составляющая тока
мала. Чем выше длительность импульса, тем большую роль в распределении
тепловых потоков на электродах играют ионы; доля энергии, отдаваемая
ионами катоду, растет. Кроме того, при электроимпульсной обработке в
органических жидкостях с ростом длительности импульса наблюдаются
поверхностные химические (или электрохимические) реакции, в результате
которых вокруг электродного пятна на аноде из газового пузыря осаждается
защитная углеродная пленка, заметно снижающая износ анода, являющегося
электродом-инструментом.
Анализ межэлектродных процессов показывает, что при заданных свойствах
материалов электродов тот или иной механизм процесса определяется
параметрами импульсов - длительностью, частотой, скважностью, величиной
энергии. В свою очередь механизм процесса определяет не только
энергетические, но и технологические характеристики процесса. В основе
эффективного использования электроискрового или электроимпульс-ного
процесса должно лежать оптимальное согласование его энергетических и
технологических характеристик с размерами, формой, теплофизическими и
другими свойствами материала электродов. В обоих случаях согласование
заключается в выборе для заданной технологической операции и заданных
материалов деталей оптимальных параметров импульсов, межэлект-родной
среды и материала электрода-инструмента.
Энергетические и технологические характеристики электроимпульсной
обработки во многом аналогичны соответствующим характеристикам
электроискрового процесса.
71
Электроискровой и электроимпульсный процессы -. это не конкурирующие
между собой способы обработки (как пытаются представить некоторые авторы
[20]), а две разновидности электроэрозионного способа обработки
материалов, которые дополняют друг друга. Электроискровой способ
незаменим в тех случаях, когда требуются высокая точность, чистота и
стерильность процесса обработки. Применение электроимпульс-ного способа
целесообразно, когда обработке подвергаются большие площади и необходимы
высокие скорости обработки. Скорость съема металла при электроимпульсной
обработке достигает 20 000 мм3/мин, износ электрода-инструмента при этом
составляет около 0,5- 5% объема удаленного металла. Чистота обработанной
поверхности очень низкая - не выше 3-5-го класса. По этой причине
наиболее часто электроимпульсный способ обработки применяется для
предварительной обработки, а электроискровой - для финишной (чистовой)
доводки.
I. 10. Оборудование для электроэроэионной обработки
Для электроэрозионных станков характерны более высокие темпы развития,
чем для обычных металлорежущих, что обусловлено расширением области
применения электроискровых станков, совершенствованием и развитием
технологических процессов обработки.
На темпы развития и появления новых технологических приемов
электроэрозионной обработки существенно влияют следующие факторы:
- появление совершенных и универсальных генераторов импульсов;
- разработка новых структурных схем автоматического регулирования
процесса обработки с изменением технологических параметров по заданной
программе;
- применение устройств, полностью автоматизирующих процесс обработки.
Ведущей организацией в области разработки электроискровых установок
является Научно-исследовательский институт электронной техники, который
за последние два десятилетия разработал около 140 моделей установок,
генераторов, регуляторов, устройств про-
72
граммного управления и другого сопутствующего оборудования. В области
