2.1 Електроконтактна обробка

Поміж різних форм електричного розряду особливо цінними якостями, з точки зору технічного використання, володіє дуговий розряд. Це пов’язано передусім з тим, що дуга є сильнострумною формою розряду з практично не обмеженою зверху величиною токів.

З фізичної точки зору дугу більш точно характеризують:

- відносно низька напруга горіння дугового розряду, яка у коротких дугах наближається до потенціалу іонізації атомів катоду (18 – 20в.)

- надзвичайно велика плотность току поблизу поверхні катоду, до 10⁶ А/см²

- велика концентрація іонів поблизу катодної області каналу розряду.

Під загальним іменуванням електроконтактна обробка металів (ЕКО) об’єднується велика кількість способів обробки металу, які засновані на одночасному застосуванні тепла від електричного струму та механічних діянь. В залежності від електричних і технологічних параметрів, загальної схеми обробки, середовища, та механічних діянь ЕКО можна поділити на декілька видів.

Таблиця 1.

Напруга	спосіб реалізації електричної енергії	Технологічні операції
0,2 – 2в	контактний нагрів	точіння різцем, згладжування роликом
2 – 10в	контактний та контактно- дуговий нагрів	чернова та проміжна заточка, шліфування получистове, розрізання листового та фасонного прокату з легких сплавів, виготовлення дроби

Продовження таблиці 1.

напруга	спосіб реалізації електричної енергії	Технологічні операції
10 – 20в	контактно-дуговий та дуговий нагрів	розрізання листового та фасонного прокату з легких сплавів дисковим електродом, нарізання зубців, чернове шліфування
20 – 50в	дуговий нагрів	розрізання листового та фасонного прокату з сталі дисковим електродом, зачистка прокату та обдирка відливок чавунним дисковим електродом
20 – 25в	Нагрів корткими дуго- вими розря -дами у яких практично відсутній плазмений стовбур	Получистова розмірна обробка відливок і штамповок із жароміцних важко оброблювальних сплавів дисковим електродом, розрізання труб і маслот, прошивання отворів трубчатим електродом

Найбільше поширення одержала полу чистова ЕКО короткими дуговими розрядами.

Позитивні сторони процесу полу чистової розмірної обробки:

• невелика робоча напруга, 20 -25в.

• продуктивність процесу, 1 – 4 см³/с.

• невеликий питомий тиск інструмента на поверхню деталі,

0,3 – 0,5 кГ/см²

- використання, для охолодження електродів, інструмента і деталі, технічної води з антикорозійними присадками.

Негативні сторони процесу полу чистової розмірної обробки:

• обов’язкове обертання диска – електрода із швидкістю біля 30м/с.

• високий градієнт температур у поверхневих шарах деталі

• шорсткість обробленої поверхні 0,05 – 0,08 мм.

• необхідність охолодження електрода – інструмента і деталі

• обов’язкова витяжна вентиляція.

Джерелом постійного струму для ЕКО служить трансформатор з жорсткою зовнішньою характеристикою і випрямляч постійного струму.

Процес електричної ерозії при ЕКО починається з пробою межелектродного зазору в наслідок вибухообразного розриву контакту між електродами і миттєвого підвищення електричного потенціалу на електродах. Під впливом розряду відбувається іонізація проміжку і формується токопровідний канал електричного розряду (плазмений стовбур), який оплавляє поверхні електродів і утворює на них лунки сферичної форми з розплавленим металом. Навколо токопровідного каналу утворюється газовий міхур високого тиску із випареного металу, границі якого розширюються з швидкістю 150…200м/с. Коли ущільнений фронт газового міхура виходить за межі між електродного зазору, здійснюється відрив ударної хвилі від газового міхура, тиск у ньому різко падає і розплавлений метал викидається за межі між електродного зазору.

Режими ЕКО призначаються у послідовності:

- глибина шару припуску (до п’яти міліметрів і більше, при достатньої потужності трансформатора призначається за один прохід);

- швидкість переміщення поверхні, яка обробляється (в значній мері впливає на глибину прогріву поверхні оброблюваємого матеріалу і утворення шару з перемінюванною структурою по за зоною обробки, але при швидкості близької до 2 м/с. стабільність процесу порушується);

- подача (призначається виходячи з енергетичної можливості джерела струму);

- робоча напруга (призначається з урахуванням жорсткості зовнішньої характеристики трансформатора);

- величина електричного струму (не лімітується).

2.2 ЕЛЕКТРО ЕРОЗІОННА ОБРОБКА

Електро ерозіонний метод обробки металу засновано на руйнуванні електродів тепловим діянням імпульсних електричних розрядів. Після подачі імпульсу електричної енергії між електродами утворюється електромагнітне поле.

4 - електроди; 6 - утворення електричного розряду на мікровиступах поверхні електродів; 7 - викидання розплавленого металу; 8 - утворення лунки.

Рисунок 1. Послідовність виникнення розряду та утворювання лунки

Його найбільша напруженість буде між мікровиступами електродів (рис.1), на яких і відбувається пробій між електродного проміжку, формується електричний розряд і в наслідок локального теплового діяння відбувається ерозія металу.

Інтенсивність процесу ерозії залежить від теплофізичних властивостей матеріалу електродів (температурою і теплотою плавлення та випарювання, теплоємкістю і теплопровідністю), електричних параметрів імпульсів току і напруги (тривалістю, амплітудою, частотою та крутизною переднього фронту імпульсу).

Процес ерозії значно інтесифіцірується у рідині (вода,масло, гас) і має ярко виражений полярний ефект. Рідина локалізує канал розряду, охолоджує електроди, сприяє диспергірованію продуктів ерозії, утворюванню гранул шаровидної форми і заважає осіданню продуктів ерозії одного електрода на інший.

В Характеристики декількох видів електроерозіонної обробки надані у таблиці 2.

Таблиця 2. Характеристика операцій електроерозіонної обробки

Технологічна операція електроерозіонної обробки		продуктивність процесу (см3/хвил)	шорсткість поверхні по Ra (мкм)	питома витрата енергії (кВт.ч/см3)
електроіскрова	чернова	0,5…0,6	40…10	0,12…0,2
	чистова	0,05…0,1	2,5…0,63	0,4…0,55
	прецізіонна	0,1.10-3…10.10-3	0,63…0,08	0,55…1,0
електроімпульсна	чернова	2,0…15	80…10	0,05…1,0
	чистова	0,05…0,5	10…1,25	0,07…0,16
високочастотна		5.10-3…0,5	0,32…0,16	0,07…0,16