Корзина
81 отзыв
+38(050)4875914
Контакты
ООО "Графит-Мастер"
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или физического лица-предпринимателя.
+380504875914
+380612149410
Александр Сенченко
УкраинаЗапорожская областьЗапорожьеКруговая 165
Карта

Об электродах для электро-эрозионной обработки (электрод-инструмент)

Об электродах для электро-эрозионной обработки (электрод-инструмент)

 

Электроды-инструменты

Электроды-инструменты являются одними из основных элементов, участвующих в электроэрозионном процессе. Параметры их оказывают существенное влияние на стабильность электроэрозионного процесса, его эффективность и область использования. Производительность и качество ЭЭО также находятся в зависимости от материала ЭИ.

Каким требованиям должен отвечать ЭИ? Он должен изготовляться из эрозиостойкого материала, обеспечивать стабильную работу во всем диапазоне рабочих режимов ЭЭО и максимальную производительность, имея малый износ.

Конструкция ЭИ должна быть достаточно жесткой и противостоять различным усилиям деформации (усилиям прокачки) и температурным деформациям. Суммарная деформация не должна превышать 0,3 % допуска на основные размеры обрабатываемого изделия. Конструкция ЭИ должна быть технологически выполнимой и не оказывать влияния на быстродействие следящего привода, а стоимость изготовления - ниже стоимости основного изделия (штампа, пресс-формы и т. д.) не менее чем в три раза.

Электродные материалы. В электроэрозионном процессе участвуют электрод-изделие и электрод-инструмент.

Наша промышленность выпускает целый ряд материалов, которые могут быть использованы для изготовления ЭИ. В последние годы освоено производство специальных электродных материалов. Все материалы, которые применяются для изготовления ЭИ, можно расположить в ряд в порядке уменьшения эрозионной стойкости. На первом месте будут находиться материалы на основе углеграфита, далее по мере уменьшения стойкости расположатся медь и материалы на основе меди, а затем серый чугун и алюминиевые сплавы.

Данные об относительном объемном износе ЭИ при обработке стали 45 (частота 400 Гц, средний ток 20 А, рабочая среда - масло индустриальное типа ИС-12). Цифры могут несколько отличаться для одного и того же материала в зависимости от условий обработки, но закономерность изменения износа всего ряда материалов сохраняется. Относительный объемный износ ЭИ, изготовленных из различных электродных материалов, если износ углеграфитового ЭИ принять за единицу, составит: из меди и материалов на основе меди - 6-10, из серого чугуна - 12, из алюминия и алюминиевых сплавов - 27-40.

 

 

Углеграфитовые ЭИ нашли самое широкое применение при ЭЭО благодаря их высокой электропроводности и эрозионной стойкости, низкой стоимости, доступности приобретения и хорошей обрабатываемости. На чистовых режимах ЭЭО они несколько уступают медным ЭИ по стабильности процесса.

Углеграфитовые ЭИ при прошивании отверстий малого диаметра и узких щелей имеют ограниченное применение из-за низкой механической прочности. Однако, при использовании специализированных высокоплотных графитов для электроэрозионной обработки, возможно изготовление изделий имеющих тонкостенные элементы, ребра, глубокие отверстия малого сечения и пр.

Электроды-инструменты из меди и композиционных материалов на основе меди с добавлением вольфрама, нитрида бора и т. д. могут быть использованы практически на всех режимах ЭЭО, обеспечивая высокую производительность. Ими можно обрабатывать изделия большой и малой площади из практически любого материала. Недостатком этого материала являются его дефицитность, высокая стоимость и низкая эрозионная стойкость на чистовых режимах обработки.

Электроды-инструменты из серого чугуна меньше применяются из-за ограничения режимов ЭЭО, обеспечивающих стабильность процесса при небольшой мощности, подводимой к электродам. Эрозионная стойкость серого чугуна близка к меди, ЭИ из серого чугуна могут быть использованы при обработке изделий средней площади, особенно при большой серийности, так как их можно изготовлять с малыми затратами - методом литья.

Алюминиевые ЭИ имеют низкую эрозионную стойкость, но благодаря низкой стоимости материала и хорошей обрабатываемости штамповкой, ковкой и т. д. находят применение при черновой ЭЭО.

ЭИ на основе меди, изготовленные методом прессования или гальванопластикой, имеют более высокий износ по сравнению с ЭИ, изготовленным из проката, за счет повышенной и неравномерной пористости, которая является причиной неравномерного износа ЭИ. Уменьшить износ ЭИ можно за счет использования так называемых гребенчатых импульсов, особенно на чистовых режимах.

Гребенчатые импульсы (см. рис. 5) способствуют образованию на поверхности ЭИ защитной (пирографитовой) пленки. Пирографитовый слой формируется при разложении углеродосодержащих жидкостей (керосина, масла и т. д.) и выделении углерода.

При прошивании полостей сложной конфигурации и большой площади нагрев ЭИ по поверхности неравномерный; отдельные участки имеют более высокую температуру, особенно тонкие и заостренные элементы, что вызывает их интенсивный износ. Повышенный износ ЭИ вызывает принудительная прокачка рабочей среды через межэлектродный зазор. Поток рабочей среды содержит в своем составе частицы застывшего металла, которые оказывают на ЭИ абразивное воздействие и увеличивают его износ. Абразивное воздействие тем больше, чем выше скорость прокачки рабочей жидкости.

Нарушение режимов работы, вызванных неправильной настройкой автоматического регулятора подачи или его отказом и прекращением принудительной прокачки при прошивании глубоких полостей и щелей, приводит к значительному увеличению износа ЭИ, а в отдельных случаях - к шлакованию электрода. Шлакование - это местное разрушение ЭИ, вызванное тепловым воздействием фиктивных импульсов. Фиктивными импульсами принято называть импульсы, которые свою энергию затрачивают на нагрев и разложение рабочей среды, не производя полезной работы, и часто являются причиной разрушения ЭИ. Шлакование могут вызвать и импульсы короткого замыкания, которые не только приводят к нагреву электродов и разложению рабочей среды, но и к местному оплавлению металла в зоне разряда, не производя полезной работы по съему металла.

Конструкция ЭИ состоит из рабочей части, участвующей в процессе формообразования, и вспомогательных элементов. В конструкции ЭИ должны быть предусмотрены базовые поверхности для установки в шпиндель станка и выверки его относительно обрабатываемого изделия. Конструкция ЭИ (рис. 13) должна иметь штуцеры и каналы для прокачки или отсоса рабочей среды.

Электрод-инструмент стержневого типа 1 (рис. 13, а) выполнен за одно целое с хвостовиком 2, который служит для установки и закрепления ЭИ на станке. Такие конструкции ЭИ, в которых рабочая и базовая части выполняются за одно целое, применяются при ЭЭО различных отверстий и полостей с малой площадью обработки.

 

На рис. 13, б изображен ЭИ для копировально-прошивочных работ, изготовленный из графита. Он состоит из рабочей части 1, имеющей каналы для прокачки рабочей среды, подэлектродной плиты 2 и электрододержателя 3, снабженного хвостовиком для крепления в шпинделе станка, и каналом для прокачки рабочей среды.

На рис. 13, в представлен ЭИ из меди, который предназначен для прошивания межлопаточных каналов в диафрагмах паровых или газовых турбин. ЭИ 1 .имеет поверхность 2 для базирования и крепления его на электрододержателе.

 

Для копировально-прошивочных работ по трехконтурной схеме (рис. 14, а) используется ЭИ, представляющий собой более сложную конструкцию. Он имеет рабочую часть 1, подэлектродную плиту 3 с базовыми поверхностями, изоляционные прокладки 2, изолирующие секции рабочих частей ЭИ друг от друга и от электрододержателя 4. Каждая рабочая секция ЭИ может питаться как от автономных генераторов, так и от одного генератора, а все три секции - через разделительные резисторы. В ЭИ также могут быть предусмотрены отверстия для прокачки рабочей среды. Эти отверстия обычно сверлятся в теле рабочей части ЭИ диаметрами 2-2,5 мм.

На практике часто возникает необходимость производить прошивку большого числа отверстий в одном изделии (например, при изготовлении сеток электровакуумных приборов). В данном случае применение последовательного прошивания отверстий недопустимо, поэтому все отверстия в сетке изготовляются одновременно. Изготовление сеток производится специальным ЭИ (рис. 14, б), представляющим собой стержень 1 для крепления в шпинделе станка, на торце которого сделаны пазы глубиной до 100 мм; пазы, перпендикулярные друг к другу, образуют элементарные электроды 2. Подобный ЭИ может быть конструктивно выполнен иначе. В торце высверливаются отверстия и в них впрессовываются проволочки, имеющие форму поперечного сечения, подобную форме отверстия в изделии. Такие ЭИ предназначены для групповой прошивки отверстий. Для прокачки рабочей среды ЭИ может иметь отверстия.

Технология изготовления фасонных ЭИ. Кроме традиционных методов, таких как фрезерование, точение и слесарная обработка, существуют методы, которые значительно снижают трудоемкость изготовления и стоимость ЭИ. К ним относятся методы: вихревого копирования, порошковой металлургии, гальванопластики и металлизации напылением. Метод вихревого копирования пригоден при единичном и при серийном изготовлении ЭИ. Он позволяет значительно снизить стоимость и сократить цикл изготовления, снизить затраты ручного труда и решить проблему восстановления изношенных ЭИ.

Метод вихревого копирования состоит в том, что при наличии поступательного перемещения углеграфитовой заготовки инструменту сообщается возвратно-поступательное движение, при котором все точки на поверхности инструмента перемещаются по круговой траектории. Размеры ЭИ при таком их изготовлении отличаются от размеров режущего инструмента, но если при ЭЭО электроду придать такое же орбитальное движение, как и при его изготовлении, то получим поверхность, идентичную формообразующей поверхности режущего инструмента. Обработку осуществляют на вихрекопировальных станках модели типа ЭЗ-68 или на других подобных станках.

Метод порошковой металлургии позволяет получить ЭИ из материалов заданного состава с самыми разнообразными характеристиками. Порошковая металлургия дает возможность получать точные заготовки, не требующие слесарной доводки, путем горячего или холодного прессования порошков, экструдированием и прокаткой. Прессованием можно получить фасонные ЭИ, имеющие не только торцевую, но и боковую рабочие части, причем в ряде случаев именно боковая поверхность является основной и профилирующей изделие. Например, ЭИ, изображенный на рис. 13, в, для прошивания межлопаточных каналов и формообразования профиля турбинных лопаток в диафрагме паровой или газовой турбины имеет основную боковую поверхность.

Методы порошковой металлургии позволяют восстанавливать изношенные ЭИ.

Метод гальванопластики основан на электролитическом осаждении металла на модель с последующим отделением нанесенного слоя. Применение гальванопластики при изготовлении фасонных ЭИ дает возможность получить ЭИ высокой точности и с хорошим качеством поверхностей, а также использовать их без ручной слесарной доводки. Процесс гальванопластики прост и не требует использования дорогостоящего оборудования. С одной модели можно получить неограниченное количество изделий. Основной недостаток метода - неравномерность толщины и плотности осажденного слоя, длительность изготовления одного изделия (слой меди толщиной 1 мм осаждается за 50-60 ч).

Метод металлизации напылением заключается в том, что исходный материал (порошок, пруток) подается в зону нагрева, расплавляется и струей сжатого воздуха в капельно-жидком состоянии переносится на поверхность детали. После напыления этот слой отделяется от модели. Материалами для изготовления моделей могут служить: графит, сталь, алюминий и его сплавы, а также специальные керамические составы.

После снятия напыленного слоя, например, из медного порошка, он подвергается восстановительному отжигу, так как электроэрозионная стойкость напыленного слоя низка из-за избыточного количества пор и окислов, снижающих тепло- и электропроводность напыленного металла по сравнению с исходным.

Низкая электроэрозионная стойкость ЭИ, полученных методом металлизации напылением, сдерживает широкое применение этого метода.

facebook twitter