Кошик
165 відгуків
+380 (50) 487-59-14
+380 (61) 214-94-10
ООО "Графит-Мастер" Украина
Кошик

Про електродах для електро-ерозійної обробки (електрод-інструмент)

Про електродах для електро-ерозійної обробки (електрод-інструмент)

 

Електроди-інструменти

Електроди-інструменти є одними з основних елементів, що беруть участь у электроэрозионном процесі. Параметри істотно впливають на стабільність електроерозійного процесу, його ефективність і область використання. Продуктивність і якість ЕЕО також знаходяться в залежності від матеріалу ЕІ.

Яким вимогам повинен відповідати ЭИ? Він повинен виготовлятися з эрозиостойкого матеріалу, забезпечувати стабільну роботу у всьому діапазоні робочих режимів ЕЕО і максимальну продуктивність, маючи малий знос.

Конструкція ЭИ повинна бути досить жорсткою і протистояти різним зусиллям деформації (зусиллям прокачування) і температурних деформацій. Сумарна деформація не повинна перевищувати 0,3 % допуску на основні розміри оброблюваного виробу. Конструкція ЭИ повинна бути технологічно здійсненним і не надавати впливу на швидкодію слідкуючого привода, а вартість виготовлення - нижче вартості основного виробу (штампа, прес-форми тощо) не менш ніж у три рази.

Електродні матеріали. У электроэрозионном процесі беруть участь електрод-виріб і електрод-інструмент.

Наша промисловість випускає цілий ряд матеріалів, які можуть бути використані для виготовлення ЕІ. В останні роки освоєно виробництво спеціальних електродних матеріалів. Всі матеріали, які застосовуються для виготовлення ЕІ, можна розташувати в ряд у порядку зменшення ерозійної стійкості. На першому місці будуть знаходитися матеріали на основі углеграфита, далі по мірі зменшення стійкості розташуються мідь і матеріали на основі міді, а потім сірий чавун і алюмінієві сплави.

Дані про відносному об'ємному знос ЕІ при обробці сталі 45 (частота 400 Гц, середній струм 20 А, робоча середовище - масло індустріальне типу ІС-12). Цифри можуть дещо відрізнятися для одного і того ж матеріалу в залежності від умов обробки, але закономірність зміни зносу всього ряду матеріалів зберігається. Відносний об'ємний знос ЕІ, виготовлених з різних електродних матеріалів, якщо знос вуглеграфітових ЭИ прийняти за одиницю, становитиме: з міді і матеріалів на основі міді - 6-10, з сірого чавуну - 12, з алюмінію і алюмінієвих сплавів - 27-40.

 

 

Вуглеграфітові ЭИ знайшли саме широке застосування при ЕЕО завдяки їх високої електропровідності та ерозійної стійкості, низькій вартості, доступності придбання і хорошій оброблюваності. На чистових режимах ЕЕО вони дещо поступаються мідним ЭИ стабільності процесу.

Вуглеграфітові ЕІ при прошиванні отворів малого діаметра і вузьких щілин мають обмежене застосування за низької механічної міцності. Однак, при використанні спеціалізованих високощільних графітів для електроерозійної обробки, можливо виготовлення виробів мають тонкостінні елементи, ребра, глибокі отвори малого перетину і пр.

Електроди-інструменти з міді і композиційних матеріалів на основі міді з додаванням вольфраму, нітриду бору і т. д. можуть бути використані практично на всіх режимах ЕЕО, забезпечуючи високу продуктивність. Ними можна обробляти вироби великої і малої площі практично будь-якого матеріалу. Недоліком цього матеріалу є його дефіцитність, висока вартість і низька ерозійна стійкість на чистових режимах обробки.

Електроди-інструменти з сірого чавуну менше застосовуються обмеження режимів ЕЕО, що забезпечують стабільність процесу при невеликій потужності, що підводиться до електродів. Ерозійна стійкість сірого чавуну близька до міді, ЭИ з сірого чавуну можуть бути використані при обробці виробів середньої площі, особливо при великій серійності, так як їх можна виготовляти з малими витратами - методом лиття.

Алюмінієві ЭИ мають низьку ерозійну стійкість, але завдяки низькій вартості матеріалу і хорошій оброблюваності штампуванням, куванням і т. д. знаходять застосування при чорновій ЕЕО.

ЭИ на основі міді, що виготовлені методом пресування або гальванопластики, мають більш високий знос порівняно з ЕІ, виготовлених з прокату, за рахунок підвищеної і нерівномірного пористості, яка є причиною нерівномірного зносу ЕІ. Зменшити знос ЕІ можна за рахунок використання так званих гребінчастих імпульсів, особливо на чистових режимах.

Гребінчасті імпульси (див. рис. 5) сприяють утворенню на поверхні ЭИ захисної (пирографитовой) плівки. Пирографитовый шар формується при розкладанні вуглецевих рідин (гасу, масла і т. д.) і виділення вуглецю.

При прошиванні порожнин складної конфігурації і великої площі нагрівання ЭИ по поверхні нерівномірний; окремі ділянки мають більш високу температуру, особливо тонкі, загострені елементи, що викликає їх інтенсивний знос. Підвищений знос ЕІ викликає примусова прокачування робочого середовища через міжелектродний зазор. Потік робочого середовища містить у своєму складі частинки застиглого металу, які надають на ЭИ абразивну дію і збільшують його знос. Абразивний вплив тим більше, чим вище швидкість прокачування робочої рідини.

Порушення режимів роботи, викликаних неправильною настроювання автоматичного регулятора подачі або його відмовою і припиненням примусового прокачування при прошиванні глибоких порожнин і щілин, призводить до значного збільшення зносу ЕІ, а в окремих випадках - до шлакування електрода. Шлакование - це місцеве руйнування ЕІ, зумовлене тепловим впливом фіктивних імпульсів. Фіктивними імпульсами прийнято називати імпульси, які свою енергію витрачають на нагрів і розкладання робочої середовища, не виробляючи корисної роботи, і часто є причиною руйнування ЕІ. Шлакование можуть викликати і імпульси короткого замикання, які не тільки призводять до нагрівання електродів і розкладання робочої середовища, але і до місцевого оплавлення металу в зоні розряду, не виробляючи корисної роботи по зніманню металу.

Конструкція ЭИ складається з робочої частини, яка бере участь у процесі формоутворення, та допоміжних елементів. У конструкції ЭИ повинні бути передбачені базові поверхні для установки в шпиндель верстата і його вивірення щодо оброблюваного виробу. Конструкція ЕВ (рис. 13) повинна мати штуцери та канали для прокачування або відсмоктування робочого середовища.

Електрод-інструмент стрижневого типу 1 (рис. 13, а) виконаний за одне ціле з хвостовиком 2, який служить для установки і закріплення ЭИ на верстаті. Такі конструкції ЕІ, в яких робоча та базова частини виконуються за одне ціле, застосовуються при ЕЕО різних отворів і порожнин з малою площею обробки.

 

На рис. 13, б зображено ЭИ для копіювально-прошивальних робіт, виготовлений з графіту. Він складається з робочої частини 1, має канали для прокачування робочої середовища, подэлектродной плити 2 і електродотримача 3, забезпеченого хвостовиком для кріплення на шпинделі верстата, і каналом для прокачування робочої середовища.

На рис. 13, представлений ЭИ з міді, який призначений для прошивання міжлопаткових каналів в діафрагмах парових або газових турбін. ЕІ 1 .має поверхню 2 для базування і кріплення його на электрододержателе.

 

Для копіювально-прошивальних робіт по трехконтурной схемою (рис. 14, а) використовується ЕІ, який представляє собою більш складну конструкцію. Він має робочу частину 1, подэлектродную плиту 3 з базовими поверхнями, ізоляційні прокладки 2, ізолюючі секції робочих частин ЭИ один від одного і від електродотримача 4. Кожна робоча секція ЕІ може живитися як від автономних генераторів, так і від одного генератора, а всі три секції - через розділові резистори. У ЭИ також можуть бути передбачені отвори для прокачування робочої середовища. Ці отвори зазвичай свердлити в тілі робочої частини ЭИ діаметром 2-2,5 мм

На практиці часто виникає необхідність робити прошивку великої кількості отворів в одному виробі (наприклад, при виготовленні сіток електровакуумних приладів). В даному випадку застосування послідовного прошивання отворів неприпустимо, тому всі отвори в сітці виготовляються одночасно. Виготовлення сіток проводиться спеціальним ЕВ (рис. 14, б), представляє собою стрижень 1 для кріплення на шпинделі верстата, на торці якого зроблені пази глибиною до 100 мм; пази, перпендикулярні один до одного, утворюють елементарні електроди 2. Подібний ЕІ може бути конструктивно виконаний інакше. У торці висвердлюються отвори і в них впресовується дротики, що мають форму поперечного перерізу, подібну формі отвори у виробі. Такі ЭИ призначені для групової прошивання отворів. Для прокачування робочої середовища ЕІ може мати отвори.

Технологія виготовлення фасонних ЕІ. Крім традиційних методів, таких як фрезерування, точіння і слюсарна обробка, існують методи, які значно знижують трудомісткість виготовлення і вартість ЕІ. До них відносяться методи: вихрового копіювання, порошкової металургії, гальванопластики та металізації напиленням. Метод вихрового копіювання придатний при одиничному і при серійному виготовленні ЕІ. Він дозволяє значно зменшити вартість та скоротити цикл виготовлення, знизити витрати ручної праці та вирішити проблему відновлення зношених ЕІ.

Метод вихрового копіювання полягає в тому, що при наявності поступального переміщення углеграфитовой заготовки інструменту повідомляється зворотно-поступальний рух, при якому всі точки на поверхні інструменту переміщуються по круговій траєкторії. Розміри ЕІ при такому їх виготовленні відрізняються від розмірів ріжучого інструменту, але якщо при ЕЕО електроду надати таке ж орбітальне рух, як і при його виготовленні, то отримаємо поверхню, ідентичну формотворною поверхні різального інструменту. Обробку здійснюють на вихрекопировальных верстатах моделі типу ЕЗ-68 або на інших подібних верстатах.

Метод порошкової металургії дозволяє отримати ЭИ з матеріалів заданого складу з найрізноманітнішими характеристиками. Порошкова металургія дає можливість отримувати точні заготовки, які не потребують слюсарної доведення, шляхом гарячого або холодного пресування порошків, екструдуванням і прокаткою. Пресуванням можна отримати фасонні ЕІ, мають не тільки торцеву, але і бічну робочі частини, причому в ряді випадків саме бічна поверхня є основною і профілюючою виріб. Наприклад, ЕІ, зображений на рис. 13, в, для прошивання міжлопаткових каналів і формоутворення профілю турбінних лопаток в діафрагми парової або газової турбіни має основну бічну поверхню.

Методи порошкової металургії дозволяють відновлювати зношені ЕІ.

Метод гальванопластики заснований на електролітичному осадженні металу на модель з наступним відділенням нанесеного шару. Застосування гальванопластики при виготовленні фасонних ЭИ дає можливість отримати ЭИ високої точності і з гарною якістю поверхонь, а також використовувати їх без ручної слюсарної доведення. Процес гальванопластики простий і не вимагає використання дорогого обладнання. З однієї моделі можна отримати необмежену кількість виробів. Основний недолік методу - нерівномірність товщини і щільності осадженого шару, тривалість виготовлення одного виробу (шар міді товщиною 1 мм осідає за 50-60 год).

Метод металізації напиленням полягає в тому, що вихідний матеріал (порошок, пруток) подається в зону нагрівання, розплавляється і струменем стисненого повітря в крапельно-рідкому стані переноситься на поверхню деталі. Після напилення цей шар відокремлюється від моделі. Матеріалами для виготовлення моделей можуть служити: графіт, сталь, алюміній і його сплави, а також спеціальні керамічні склади.

Після зняття напиленого шару, наприклад, з мідного порошку, він піддається відновлювального відпалу, так як електроерозійна стійкість напиленого шару низька із-за надмірної кількості пор і окислів, що знижують тепло - і електропровідність напиленого металу в порівнянні з вихідним.

Низька електроерозійна стійкість ЕІ, отриманих методом металізації напиленням, стримує широке застосування цього методу.

Інші статті

Наскільки вам зручно на сайті?

Розповісти Feedback form banner