Электроискровая обработка

Введение

К числу выдающихся открытий ХХ века относится изобретение советскими учеными, супругами Борисом Романовичем и Наталией Иоасафовной Лазаренко, принципиально нового способа обработки металлов, сплавов и других токопроводящих материалов, а именно — электроискровой обработки, известной сейчас во всем мире.
Этот способ, как известно, основан на использовании высококонцентрированных электрических разрядов для съема с обрабатываемой заготовки материала.
Актуальность темы реферата заключается в том, что данный способ обработки материалов открыл новую эру в промышленных технологиях, обеспечив использование электрической энергии непосредственно для формообразования деталей из любых токопроводящих и полупроводниковых материалов, независимо от их физико-химических и механических свойств, а также упрочнения и легирования их поверхностей.
Цель работы – более полное изучение электроискровой обработки.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть историю зарождения электроискровой обработки материалов, сущность электроискровой обработки, виды оборудования для обработки металлов, а также настоящее и будущее электроискровой обработки материалов и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.
1. Из истории зарождения электроискровой обработки материалов
На основе анализа вольтамперной характеристики электрических процессов, протекающих между двумя неподвижными электродами при атмосферном давлении и большого числа исследований, а также сравнения их с результатами работ по спектрографическому анализу, катодному распылению металлов, электрической дуговой сварке металлов, Б.Р. и Н.И. Лазаренко был сделан ряд обобщений.
1. Любая самостоятельная форма электрического разряда в газах сопровождается эрозией действующих электродов.
2. При коммутации электрических цепей, прежде чем наступит непосредственное соприкосновение металлических поверхностей электродов, всегда наблюдается электрический пробой межэлектродного пространства.
3. Каждой форме самостоятельного электрического разряда соответствует присущая ей полярность эрозии электродов.
4. Искровая форма электрического разряда сопровождается преобладающей убылью анода.
5. Переход искровой формы электрического разряда в дуговую (и обратно) сопровождается инверсией электрической эрозии.
6. Электрическая эрозия — неотъемлемое свойство любых токопроводящих материалов; другими словами, нет и не может быть антиэрозионных токопроводящих материалов.
Появившись в 1938г., электроискровой способ обработки материалов открыл неограниченные возможности для совершенствования различных производств. Приоритет советских ученых Б.Р. и Н.И. Лазаренко в открытии этого принципиально нового способа обработки подтверждается авторским свидетельством №70010 от 3.04.1943г., а также патентами других государств.1
За открытие и разработку этого способа супругам Б.Р. и Н.И.Лазаренко в 1946г. была присуждена Сталинская премия. Решением Высшей аттестационной комиссии от 26 июня 1949г. Б.Р.Лазаренко (рис.1) была присуждена ученая степень доктора технических наук.
Однако появление электроискровой технологии в начале 40-х годов было в какой-то степени преждевременным, так как уровень развития ряда отраслей техники того времени (да и два-три десятилетия спустя) не обеспечивал достаточно полной реализации его возможностей. С одной стороны, применявшиеся традиционные методы металлообработки вполне отвечали потребностям промышленности, а основные потребители электроискрового способа еще только появлялись

. С другой стороны, в то время еще не были созданы устройства, появившиеся только в конце ХХ века и позволяющие наиболее эффективно использовать достоинства электроискровой обработки: 32-разрядные ЧПУ и линейные электродвигатели, обеспечивающие значительные скорости и ускорения подач, исключительно малые люфты и погрешности шага, минимум трения и высокую дискретность. Появились сегодня и быстродействующие коммутационные приборы, высокоточные датчики линейных перемещений и измерительные линейки, выведшие электроискровое оборудование на принципиально новый технический уровень.
2. Электроискровая обработка
2.1 Сущность электроискровой обработки
Электроискровой способ обработки деталей основан на явлении электрической эрозии (разрушение материала электродов) при искровом разряде. Во время проскакивания искры между электродами поток электронов, движущийся с огромной скоростью, мгновенно нагревает часть поверхности анода до высокой температуры (10 000…15 000° С); металл плавится и даже переходит в газообразное состояние, в результате чего происходит взрыв (Рисунок 2.1). Частицы оторвавшегося расплавленного металла анода выбрасываются в межэлектродное пространство и в зависимости от его среды (газовая или жидкая) достигают катода и оседают на нем или рассеиваются. Это свойство искрового разряда (обработке)- к аноду. Инструменту (одному из электродов) придают колебательное движение от вибратора для замыкания и размыкания цепи и получение искрового разряда. Необходимый режим устанавливают применением переменного сопротивления и постоянной или переменной емкости конденсаторов, но имеются установки и без конденсаторов.2
Рисунок 2.1 - Схема электроискрового станка
1 – электрод-инструмент; 2 – ванна; 3 – заготовка-электрод; 4 – диэлектрическая жидкость; 5 – изолятор
Режимы электроискровой обработки определяются в основном силой тока и ориентировочно делятся на три группы: грубые- ток от 1 до 10А (на этих режимах получается небольшая производительность ­ съем или наращивание металла, но шероховатость поверхности большая – 1-го и 2-го классов); средние- ток от 1 до 10 А (шероховатость 2…4-го классов); чистые- ток менее 1 А (шероховатость до 10-го класса, но низкая производительность).
1.2 Виды оборудования для электроискровой обработки металлов
При электроискровой обработке металлов и сплавов зачастую используют три вида аппаратов, которые и характеризуют вид обработки: для контактной, бесконтактной, а также анодно-механической обработки.
Принцип контактной обработки заключается в том, что обрабатываемую деталь опускают в ванну с жидким диэлектриком, которым служит керосин или машинное масло. Данная жидкость является анодом, катодом служит обрабатывающий инструмент, который подводят к детали.
При помощи втягивающего сердечника, который располагается на ползунке, инструмент и соленоид, который подключен к переменному току, приводят в колебательное движение. Если частота колебаний тока составляет 50 Гц, то инструмент совершает примерно 100 колебаний в 1 секунду.3
К электродам присоединен конденсатор, который периодически подвергается зарядке и разрядке. Зарядка конденсатора идет от постоянного тока через реостат с некоторым сопротивлением.
В тот момент, когда электроды находятся в разомкнутом состоянии, при соприкосновении катода и анода между ними происходит пробой, и конденсатор разряжается. После этого произойдет короткое замыкание электродов.
Далее инструмент будет удаляться от рабочего изделия