Metode elektrofisika untuk memproses logam

Meluasnya penggunaan bahan yang sulit dikerjakan untuk produksi suku cadang mesin, kerumitan desain suku cadang ini, dikombinasikan dengan persyaratan yang meningkat untuk mengurangi biaya dan meningkatkan produktivitas, mengarah pada pengembangan dan penerapan metode pemrosesan elektrofisika.

Metode elektrofisika pemrosesan logam didasarkan pada penggunaan fenomena spesifik yang timbul dari aksi arus listrik untuk menghilangkan material atau mengubah bentuk benda kerja.

Keuntungan utama dari metode pemrosesan logam elektrofisika adalah kemampuan menggunakannya untuk mengubah bentuk bagian yang terbuat dari bahan yang tidak dapat diproses dengan pemotongan, dan metode ini diproses dalam kondisi gaya minimal atau tidak ada sama sekali.

Keuntungan penting dari metode elektrofisika untuk memproses logam adalah kemandirian produktivitas sebagian besar dari kekerasan dan kerapuhan bahan yang diproses.Intensitas tenaga kerja dan durasi metode ini untuk memproses bahan dengan peningkatan kekerasan (HB>400) kurang dari intensitas tenaga kerja dan durasi pemotongan.

Metode elektrofisika pemrosesan logam mencakup hampir semua operasi pemesinan dan tidak kalah dengan kebanyakan dari mereka dalam hal mencapai kekasaran dan akurasi pemrosesan.

Perawatan pelepasan listrik dari logam

Pemrosesan pelepasan listrik adalah jenis pemrosesan elektrofisika dan dicirikan oleh fakta bahwa perubahan bentuk, ukuran, dan kualitas permukaan bagian terjadi di bawah pengaruh pelepasan listrik.

Pelepasan listrik terjadi ketika arus listrik berdenyut melewati celah selebar 0,01 - 0,05 mm antara elektroda benda kerja dan elektroda alat. Di bawah pengaruh pelepasan listrik, bahan benda kerja meleleh, menguap dan dikeluarkan dari celah antarelektroda dalam keadaan cair atau uap. Proses penghancuran elektroda yang serupa (detail) disebut erosi listrik.

Untuk meningkatkan erosi listrik, celah antara benda kerja dan elektroda diisi dengan cairan dielektrik (minyak tanah, minyak mineral, air suling). Ketika tegangan elektroda sama dengan tegangan tembus, saluran konduktif terbentuk di tengah antara elektroda dan benda kerja dalam bentuk daerah silinder berisi plasma dengan penampang kecil dengan kerapatan arus 8000-10000 A / mm2. Kepadatan arus yang tinggi, dipertahankan selama 10-5 — 10-8 detik, memastikan suhu permukaan benda kerja hingga 10.000 — 12.000˚C.

Logam yang dikeluarkan dari permukaan benda kerja didinginkan dengan cairan dielektrik dan mengeras dalam bentuk butiran bulat dengan diameter 0,01 — 0,005 mm.Pada setiap momen waktu berikutnya, pulsa arus menembus celah antarelektroda pada titik di mana celah antara elektroda paling kecil. Pasokan pulsa arus yang terus-menerus dan pendekatan otomatis elektroda pahat ke elektroda benda kerja memastikan erosi terus menerus hingga ukuran benda kerja yang telah ditentukan tercapai atau semua logam benda kerja di celah antarelektroda dihilangkan.

Mode pemrosesan pelepasan listrik dibagi menjadi percikan listrik dan pulsa listrik.

Mode elektrospar dicirikan oleh penggunaan pelepasan percikan berdurasi pendek (10-5 ... 10-7 detik) dengan polaritas lurus yang menghubungkan elektroda (detail "+", instrumen "-").

Bergantung pada kekuatan pelepasan percikan, mode dibagi menjadi keras dan sedang (untuk pemrosesan awal), lunak dan sangat lunak (untuk pemrosesan akhir). Penggunaan mode lunak memberikan penyimpangan dimensi bagian hingga 0,002 mm dengan parameter kekasaran permukaan yang diproses Ra = 0,01 μm. Mode percikan listrik digunakan dalam pemrosesan paduan keras, logam dan paduan yang sulit dikerjakan dengan mesin, tantalum, molibdenum, tungsten, dll. Mereka memproses melalui dan lubang yang dalam dari setiap penampang, lubang dengan sumbu melengkung; menggunakan elektroda kawat dan selotip, potong bagian-bagian dari lembaran kosong; gigi dan benang terkelupas; bagian dipoles dan bermerek.

Untuk melakukan pemrosesan dalam mode percikan listrik, mesin digunakan (lihat gbr.), dilengkapi dengan generator RC, yang terdiri dari sirkuit yang diisi dan dikosongkan.Sirkuit pengisian termasuk kapasitor C, yang diisi melalui resistansi R dari sumber arus dengan tegangan 100-200 V, dan elektroda 1 (alat) dan 2 (bagian) dihubungkan ke sirkuit pelepasan secara paralel dengan kapasitor C.

Segera setelah tegangan pada elektroda mencapai tegangan tembus, percikan energi yang terakumulasi dalam kapasitor C terjadi melalui celah antarelektroda.Efisiensi proses erosi dapat ditingkatkan dengan mengurangi resistansi R.Keteguhan celah antarelektroda dikelola oleh sistem pelacakan khusus , yang mengontrol mekanisme pergerakan umpan otomatis dari alat yang terbuat dari bahan tembaga, kuningan atau karbon.

Mesin percikan listrik:

Pemotongan roda gigi Electrospark dengan penyambungan internal:

Mode pulsa listrik ditandai dengan penggunaan pulsa durasi panjang (0,5 ... 10 detik), sesuai dengan pelepasan busur antara elektroda dan penghancuran katoda yang lebih intens. Dalam hal ini, dalam mode pulsa elektrik, katoda dihubungkan ke benda kerja, yang memberikan kinerja erosi lebih tinggi (8-10 kali) dan keausan pahat lebih sedikit daripada mode percikan listrik.

Bidang penerapan mode pulsa listrik yang paling bijaksana adalah pemrosesan awal benda kerja dari bagian berbentuk kompleks (matriks, turbin, bilah, dll.) yang terbuat dari paduan dan baja yang sulit dirawat.

Mode pulsa listrik diimplementasikan oleh instalasi (lihat gbr.), di mana pulsa unipolar dari mesin listrik 3 atau pembangkit listrik… Munculnya E.D.S.induksi dalam benda magnet yang bergerak pada sudut tertentu ke arah sumbu magnetisasi memungkinkan untuk memperoleh arus yang lebih besar.

Perawatan radiasi logam

Jenis pemesinan radiasi dalam teknik mesin adalah pemesinan berkas elektron atau berkas cahaya.

Pemrosesan berkas elektron logam didasarkan pada efek termal dari aliran elektron yang bergerak pada bahan yang diproses, yang meleleh dan menguap di lokasi pemrosesan. Pemanasan yang begitu intens disebabkan oleh fakta bahwa energi kinetik dari elektron yang bergerak, ketika mengenai permukaan benda kerja, hampir seluruhnya diubah menjadi energi panas, yang terkonsentrasi pada area kecil (tidak lebih dari 10 mikron), menyebabkan untuk memanaskan hingga 6000˚C.

Selama pemrosesan dimensi, seperti diketahui, ada efek lokal pada bahan yang diproses, yang selama pemrosesan berkas elektron disediakan oleh mode pulsa aliran elektron dengan durasi pulsa 10-4 ... 10-6 detik dan frekuensi dari f = 50 … 5000 Hz.

Konsentrasi energi yang tinggi selama pemesinan berkas elektron yang dikombinasikan dengan aksi pulsa memberikan kondisi pemesinan di mana permukaan benda kerja yang terletak pada jarak 1 mikron dari tepi berkas elektron dipanaskan hingga 300˚C. Hal ini memungkinkan penggunaan pemesinan berkas elektron untuk memotong bagian, membuat foil jaring, memotong alur, dan membuat lubang berdiameter 1-10 mikron pada bagian yang terbuat dari bahan yang sulit dikerjakan dengan mesin.

Perangkat vakum khusus, yang disebut senjata elektron (lihat gbr.), digunakan sebagai peralatan untuk perawatan berkas elektron.Mereka menghasilkan, mempercepat, dan memfokuskan berkas elektron. Pistol elektron terdiri dari ruang vakum 4 (dengan vakum 133 × 10-4), di mana katoda tungsten 2 dipasang, ditenagai oleh sumber tegangan tinggi 1, yang memastikan emisi elektron bebas yang dipercepat oleh medan listrik dibuat antara katoda 2 dan membran anoda 3.

Berkas elektron kemudian melewati sistem lensa magnetik 9, 6, perangkat penyelarasan listrik 5 dan difokuskan pada permukaan benda kerja 7 yang dipasang pada tabel koordinat 8. Mode pulsa operasi senjata elektron disediakan oleh a sistem yang terdiri dari generator pulsa 10 dan trafo 11.

Metode pemrosesan berkas cahaya didasarkan pada penggunaan efek termal dari berkas cahaya yang dipancarkan dengan energi tinggi generator kuantum optik (laser) pada permukaan benda kerja.

Pemrosesan dimensi dengan bantuan laser terdiri dari pembentukan lubang dengan diameter 0,5 ... 10 mikron pada bahan yang sulit diproses, produksi jaringan, pemotongan lembaran dari bagian profil yang rumit, dll.