Электроэрозионная обработка (ЭЭО) подразумевает снятие слоёв материала с заготовки за счёт плавления и последующего испарения вещества под воздействием электрических импульсов, возникающих в межэлектродном зазоре. Обязательное требование к обрабатываемому посредством ЭЭО материалу – его способность проводить ток.
Обработкой методом электрической эрозии специалисты занимаются на электроэрозионных станках (ЭЭС) различного типа. Одними из самых распространённых ЭЭС являются проволочно-вырезные. В станках такого типа в качестве электрод-инструмента используется натянутая проволока.
Проволочно-вырезной ЭЭС: описание процесса работы
Рассмотрим в упрощённом виде принцип работы проволочных ЭЭС.
В ходе обработки на проволочном станке генератор технологического тока (ГТТ) подаёт на проволоку и заготовку импульсное напряжение. Затем, когда в конкретной точке межэлектродного зазора напряжённость поля оказывается выше критического уровня, происходит пробой и образуется плазменный канал.
Технически этот процесс напоминает удар молнии, когда высоковольтный электрический разряд, продвигаясь в направлении какого-либо объекта на земле, преобразует воздух в высокопроводящую плазму. Воздействие разрядов на заготовку образует в ней микроскопические лунки. Чтобы эрозии в большей степени подвергалась именно заготовка, а не проволока, последнюю наделяют отрицательным зарядом.
Основная задача охлаждающей жидкости (вода либо диэлектрические составы) заключается в том, чтобы отводить продукты эрозии от места обработки. Кроме того, она охлаждает проволоку, нагревающуюся в процессе работы станка.
Электроэрозионный станок Accutex AL 4005A
Равномерного воздействия на заготовку удаётся добиться за счёт подачи электрических импульсов высокой частотности.
В ходе увеличения зазора электроды могут перемещаться в нужном направлении относительно друг друга, обеспечивая непрерывность ЭЭО. Таким способом можно разрезать и обрабатывать заготовки любой твёрдости с высокой точностью.
При этом область обработки не всегда имеет цилиндрическую форму: её наклон можно произвольно изменять, не прерывая процесса.
Чаще всего заготовку располагают горизонтально, а рабочую зону ЭИ – вертикально. Траектория, по которой центр проволоки движется на том или ином конце рабочей зоны, должна отступать от выставленной на расстояние, которое определяется шириной промежутка и радиусом ЭИ. Такое смещение называют эквидистантным.
Детали, полученные путём электроэрозионной обработки с движением электрода-проволоки по сложной траектории со смещением от вертикали.
Факторы, влияющие на скорость обработки заготовки проволочным ЭЭС
Скорость резания электрод-инструментом заготовки зависит от следующих факторов:
- температура плавления материала заготовки;
- теплопроводность;
- электропроводность;
- интенсивность промывки межэлектродного зазора.
Разумеется, силу имеет и ряд других, менее значимых факторов.
Скорость обработки примерно пропорциональна мощности, возникающей в зазоре, однако чем она выше, тем меньше точность обработки и тем более шероховатой получается обрабатываемая поверхность.
Чтобы нивелировать эти факторы, обработку обычно проводят в несколько подходов, постепенно снижая мощность ГТТ и изменяя эквидистантное смещение.
На последних этапах обработки риск обрыва проволоки вследствие её разрушения становится минимальным, как и количество снимаемого за проход материала. Многие электроэрозионисты на данной стадии используют переменный ток или противоположную полярность.
Вырезание пуансона из нержавеющей стали
Требования к проволочно-вырезным ЭЭС
К работе ЭЭС проволочного типа предъявляется ряд требований, которым станок должен соответствовать:
- безопасность использования;
- низкая энергозатратность;
- экологичность (отсутствие выброса в окружающую среду вредных веществ);
- простота в обращении, долговечность, надёжность.
В процессе резки электроэрозионист обязан соблюдать точность размеров детали, шероховатость поверхности, отслеживать и корректировать при необходимости скорость обработки. В ходе работы специалист также может выполнять дополнительные функции (н-р проводить прецизионные измерения для корректного базирования).
Электроэрозионный станок Accutex HG-40
Ээс проволочного и прошивного типа: устройство, отличия, особенности используемых эи
Станки проволочно-вырезного типа часто противопоставляются прошивным агрегатам. Главное различие между ними заключается в том, что у проволочных ЭЭС производительность измеряется площадью реза на единицу времени, а не объёмом выплавляемого за определённый временной промежуток материала.
Однозначно судить о том, какой тип станка обеспечивает лучшее качество обработки, невозможно. Точность размеров готовой детали зависит как от самого устройства, так и от параметров заготовки и свойств электрод-инструмента.
Процесс вырезания: 1 – заготовка, 2 – прокладка, 3 – копир, 4 – стол для закрепления заготовки.
Процесс ЭЭО на проволочно-вырезном станке не был бы возможен без постоянного обновления рабочего участка проволочного материала. В процессе работы проволочный ЭИ перематывается на скорости от 5 до 11,5 м в минуту. При этом важно, чтобы ЭИ оставался под определённым натяжением и был точно зафиксирован в промежутке рабочего участка при помощи направляющих.
В большинстве станков направляющие, контакты токоподводов и трубки, подающие струи охлаждающей жидкости, объединяются в единую систему. Токоподводы чаще всего изготавливаются из твердосплавных материалов и располагаются за рабочим участком, в непосредственной близости от направляющих.
Охлаждающая жидкость при работе станка должна омывать не только эрозионный зазор, но и всю поверхность проволоки, находящуюся между перемещающимися контактами. Это необходимо, чтобы предотвратить нагрев проволоки вследствие протекания по ней больших импульсных напряжений.
Одна из важнейших рабочих систем ЭЭС – система его питания. Она отвечает за выработку и коммутацию напряжений нужного значения, обеспечивает корректный порядок запуска и выключения ЭЭС, диагностирует и отслеживает состояние сети, обеспечивает корректную работу ЧПУ при кратковременных непредвиденных отключениях питания.
Подача электрода-проволоки
Простая система транспортировки проволоки в ЭЭС состоит из приводного вала с двигателем, переметывающего ЭИ на установленной скорости вне зависимости от степени натяжения.
Помимо вала в неё входят износостойкие направляющие, системы шкивов. ЭИ, как правило, используется многократно, он закольцован и в процессе работы движется «по кругу».
Система подачи электрод-инструмента снабжается также датчиком обрыва проволоки.
Латунная проволока для ЭЭС
Замена проволоки необходима при её разрыве либо перед началом большого объёма работ.
При условии, что ГТТ может выдать достаточную мощность для резания, толщина проволоки напрямую влияет на возможную достижимую скорость обработки.
Тем не менее использование толстой проволоки ускоряет засорение фильтрующих элементов системы очистки охлаждающей жидкости, а также негативно сказывается на точности обработки.
Особую важность имеет стабильное натяжение и равномерная подача проволочного ЭИ, особенно если речь идёт о ведении контактных измерений или подчистке. Рывки при подаче проволоки – главная причина неточностей в контактных измерениях, способная привести к серьёзным ошибкам в базировании.
Функции и принцип работы генератора технологического тока (ГТТ)
Основная задача генератора – обеспечить пробой и протекание токовых импульсов, производящих обработку.
Чтобы ЭЭО была продуктивной, требуется значительная мгновенная мощность импульса, подача которой осложняется ограничениями ввиду возможности разрыва проволоки.
Именно поэтому ток подаётся в виде кратких импульсов. Чем короче импульс и выше его пиковая величина – тем лучше для обработки.
После возникновения пробоя характеристики зазора ощутимо изменяются: сопротивление после возникновения плазменного канала падает, напряжение также быстро снижается, а генератор, по сути, начинает работать на коротком замыкании. Непосредственно после пробоя материалам необходимо некоторое время на обновление среды – в противном случае в этом же участке пробои могут возникнуть снова, что не лучшим образом скажется на состоянии электрод-инструмента.
Пауза в работе обычно составляет несколько микросекунд при сравнительно высокой скорости подачи электрода-инструмента. При этом важно обеспечить оперативный вывод эрозионных продуктов из рабочей зоны.
Существует три распространённых причины интенсивного разрушения и разрыва проволоки при работе:
- Снижение прочности за счёт нагрева. При работе с толстыми заготовками температура ЭИ в зазоре вырастает до нескольких сот градусов. В таком случае важно дать электрод-инструменту интенсивное охлаждение.
- Термический обрыв. Происходит в результате уменьшения поперечного сечения под воздействием эрозии. Для снижения количества термических обрывов следует повысить скорость перемотки и интенсивность подачи ОЖ.
- Возникновение короткозамыкающих мостиков вследствие неоднородности зазора. Короткие замыкания, возникают чаще всего в узких и сильно загрязнённых в процессе ЭЭО зазорах. Устранить проблему поможет улучшение промывки и моментальное понижение мощности ГТТ при выявлении признаков короткого замыкания.
Заключение
Качественные показатели работы электроэрозионного станка проволочно-вырезного типа зависят от исправности его основных систем. Ошибки при производстве деталей чаще всего вытекают из ошибок установки, базирования и позиционирования.
Качество электроэрозионной обработки заготовок в огромной степени зависит от характеристик используемого электрод-инструмента и доступной мощности генератора.
В процессе работы станка проволока неизбежно подвергается эрозионному воздействию и со временем обрывается.
Предотвратить преждевременные обрывы ЭИ можно путём увеличения интенсивности обмыва и скорости его перемотки, а также путем предотвращения возникновения коротких замыканий.
Первостепенный фактор, влияющий на производительность станка – мощность, частота и длительность используемых импульсов тока.
Кроме того, на этот параметр влияет толщина используемой проволоки, скорость её перемотки и стабильность натяжения.
При работе на ЭЭС проволочного типа электроэрозионисту важно поддерживать оптимальные значения параметров эрозионного промежутка, регулируя скорость подачи ЭИ и мощность генератора технологического тока.
Полезные видео по теме:
- Электроэрозионные проволочно-вырезные станки DK77 струйного типа на многоразовой молибденовой проволоке:
- Намотка проволоки на барабан станка:
- Электроэрозионный станок в сравнении с фрезерным:
Технология электроэрозионной обработки
Электроэрозионная обработка металлов — технология, которая заключается в том, что между электродом-инструментом и материалом заготовки возникает горение электрической дуги, проходящее с потерей вещества между катодом и анодом.
Меняя среду, окружающую канал разряда, полярность заготовки и длительность импульсов, можно добиться контролируемого разрушения заданной поверхности детали либо формирования на ней других поверхностей.
Происходит электрическая эрозия одного или другого электрода.
Все металлы и сплавы являются хорошими проводниками, поэтому при помощи данной технологии стали доступны: электроэрозионная резка проволокой, сверление, упрочнение поверхности, тонкая шлифовка, прошивка, наращивание поверхности и копирование.
Виды электроэрозионной обработки
Электроэрозионную обработку (сокращенно ЭЭО) можно разделить на следующие виды:
- электроискровая;
- электроимпульсная;
- электроконтактная;
- высокочастотная.
При электроискровой обработке на анод-заготовку подается положительный заряд тока, а на другой электрод-инструмент — отрицательный, он является катодом. Среду, окружающую канал разряда между катодом и анодом, заполняют специальной диэлектрической жидкостью. Генератор импульсов регулирует продолжительность, а изменение емкости конденсатора управляется мощностью импульса.
Электроэрозионная резка проволокой — технология, при которой используются материалы, обладающие высокой эрозионной стойкостью.
Управляя величиной энергии импульса, можно добиться более высокой производительности или чистоты обрабатываемой поверхности.
Предварительная обработка происходит на жестких и средних режимах, а чистовая — на мягком и сверхмягком режиме, что позволяет добиться высокой точности заданных параметров воздействия. На видео показана технология:
Принцип электроимпульсной обработки заключается в том, что на обрабатываемую деталь подают отрицательный заряд тока с длительностью импульса свыше 0,001 с.
Деталь обрабатывается ионным потоком при температуре горения дуги более +5000°C, что гораздо выше температуры кипения металлов.
Скорость обработки детали возрастает многократно, но качество обрабатываемых поверхностей гораздо хуже, чем при электроискровом воздействии.
Реализация разных видов электроэрозии в станках универсального типа позволяет выполнять большой объем работ с разными исходными заданиями.
Специализированные и универсальные электроэрозионные станки позволяют изготавливать сита и сетки с размером ячеек от 0,15 до 2 мм и толщиной заготовки 2 мм с высоким уровнем производительности.
Производят прошивку отверстий, щелей и технологических полостей в металлах и сплавах толщиной до 100 мм, а также электроэрозионную шлифовку поверхностей.
Электроэрозионное упрочнение верхнего слоя металла (легирование) одним станком является важным направлением производства износостойких режущих инструментов и примером реализации электроимпульсной технологии вместо традиционной металлургии.
Электроконтактная обработка позволяет эффективно обрабатывать детали, выполненные из сверхтвердых сплавов, чугуна и титана.
С ее помощью можно производить шлифовку, прошивку фасонных отверстий, выполнять работы по чистовой резке и фрезеровке внутренних полостей.
Принцип работы станков
Электроэрозионная обработка материалов выполняется с использованием особого оборудования.
Рядом с помещенной в станок деталью устанавливается специализированный инструмент — электрод, который может иметь вид бесконечного проводника (проволочная электроэрозионная резка) или заданную форму для прошивки фасонных отверстий и окон. Обрабатываемая деталь и инструмент подключаются к источнику питания.
Комплекс деталь-инструмент помещают в ванну с жидкой диэлектрической рабочей средой или обеспечивают подачу жидкого диэлектрика в искровой рабочий промежуток между инструментом и деталью. При включении силовой части станка между ними появляется разность потенциалов, что приводит к возникновению направленного электрического разряда.
При пробивании слоя диэлектрической жидкости происходит электрическая эрозия материала. Продукты эрозии из межэлектродного промежутка удаляются принудительной подачей диэлектрической жидкости или устраняются при ее естественной циркуляции и оседают на дне ванны.
Существует разница между электроискровой технологией и режимом электроимпульсной обработки материала.
Электроимпульсный режим подразумевает наличие шагового генератора, который обеспечивает периодические разряды высокого напряжения импульсного типа. В период прохождения импульса происходит испарение и плавление материала проводника.
Меняя параметры продолжительности и мощности одного импульса, можно регулировать скорость и глубину обработки, а также полярность проводников.
Возможности оборудования
Применение электроэрозионного оборудования является более эффективным, чем механические традиционные виды обработки материалов. Широкие возможности прецизионной обработки сверхтвердых сплавов и высокая вариативность инструментов позволяют изготавливать детали на уровне качества и сложности, недоступном для традиционных механических станков.
Электроэрозионные станки позволяют производить обработку деталей с минимальными внутренними радиусами, изготавливать высокоточные штампы без дальнейшей чистовой подгонки. Исчезла необходимость проводить промежуточные операции по термообработке заготовки, оборудование позволяет осуществлять подгонку и притирку сопряженных деталей.
Электроэрозионная резка проволокой позволяет производить разделение металлов высокой прочности и сложных контуров эффективнее, чем механические станки. Скорость обработки, параллельность линий реза по всей глубине обрабатываемой заготовки и высокая точность линии кромок делают электроэрозионные установки незаменимыми в работе со сверхтвердыми материалами.
Станки с ЧПУ обеспечивают высокую точность, скорость и производительность. Электроискровое упрочнение дает возможность увеличить твердость обрабатываемой поверхности детали, тем самым позволяет существенно повысить ее износостойкость уже после формирования и обработки.
Электроэрозионная резка металла
Метод электроэрозионной резки металла (ЭЭР) позволяет выполнять обработку заготовки с более высокой скоростью, чем метод электроэрозионной контурной прошивки, т. к.
площадь обрабатываемой поверхности в единицу времени ограничена диаметром проволоки или единичного электрода инструмента.
Электроэрозионная резка не требует использования черновых и чистовых контуров-электродов, а сразу вырезает требуемый контур детали.
Электрод-проволока изготавливается из металлов и сплавов с высокой эрозионной стойкостью (латунь, вольфрам) и в процессе работы при постоянной протяжке через искровой промежуток имеет минимальный износ и постоянный диаметр. Это позволяет добиться сверхвысокой точности обработки изделия. Данный метод дает возможность проводить чистовую шлифовку деталей независимо от формы, размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности.
Электроэрозионная резка позволяет изменять размеры металлической заготовки без нарушения ее физических свойств, что существенно увеличивает технологическую вариативность производства. Появляется возможность расширить спектр используемых металлов, материалов и сплавов в технологической линейке производства.
Электроэрозионная резка проволокой чаще всего применяется на крупных промышленных предприятиях для производства высокоточных серийных деталей, поскольку позволяет придать заготовке сложный контур и производить вырезку конических отверстий с углами до 30° при высоте обрабатываемой заготовки до 400 мм. Несомненным преимуществом данного вида обработки является тот факт, что после окончания резки деталь не требует дополнительной шлифовки, а это существенно влияет на себестоимость и скорость полного цикла изготовления.
По этой же схеме осуществляется резка заготовок с малой толщиной и различной степенью обработки поверхности металлов, т. к. воздействие электрического разряда при резке не деформирует обрабатываемую поверхность.
Электроэрозионная резка нашла широкое применение в производстве ювелирных изделий.
Технология ЭЭО позволяет также поместить нужную информацию или рисунок на тонкую заготовку без ее деформации, при этом возможно нанесение не только на металл, но и на другие виды токопроводящих материалов.
Самодельные станки
Изготовить станки для электроэрозионной обработки своими руками — трудоемкая задача. Главной сложностью станет обеспечение точности действий и получение достаточной мощности искрового разряда.
Чаще всего самодельные станки — это установки для маркировки или маломощные устройства, с помощью которых выполняется электроэрозионная резка проволокой.
Встречаются и прошивные станки для обработки заготовок из различных металлов небольшой толщины.
Добиться при работе на самодельных электроэрозионных станках такой же точности и производительности, как на установках, произведенных промышленным путем, — задача недостижимая. Для самодельного станка прежде всего нужен искровой генератор. Это самый сложный элемент, который придется сделать самостоятельно.
Чтобы аккумулировать большое количество энергии за короткий отрезок времени и выдать ее с фиксированной длительностью импульса, необходимы знания и умения далеко не рядового уровня.
Потребуется найти достаточное количество конденсаторов большой емкости; молибденовую, вольфрамовую или латунную проволоку; обеспечить систему протяжки через искровой промежуток с нужным натяжением и скоростью; синхронизировать ее подачу и намотку на барабаны; обеспечить приток диэлектрической жидкости (подойдет дистиллированная вода или масло), ее сбор и рециркуляцию.
Как результат, скорее всего, получившийся станок утратит все преимущества ЭЭО-технологии, и ленточная пила, хороший электролобзик или гравер справится с работой гораздо лучше и быстрее.
Преимущества данного вида обработки
Электроэрозионная обработка обеспечивает множество преимуществ.
Она позволяет производить сложную обработку любых токопроводящих заготовок, включая твердые кристаллы, высокопрочные сплавы, чугуны и различные металлы, не нарушая при этом физико-химических свойств материалов и игнорируя их твердость, хрупкость и вязкость.
Процесс исключает силовое воздействие на поверхность, что позволяет обрабатывать хрупкие и тонкостенные детали. Исключается использование инструментов и абразивов, превосходящих по твердости обрабатываемый материал.
Существует возможность проводить работы с большой деталью без помещения ее в специальный станок. Достаточно локализовать место работы на поверхности детали. Допускается использование одного и того же электрода-инструмента как для черновой, так и для чистовой обработки детали.
Данная технология дала возможность проводить электроэрозионную резку заготовки одновременно по двум координатам с большой точностью и высокой чистотой поверхности. Она позволяет обрабатывать внутренние технологические полости (при изготовлении резьбы) в тугоплавких материалах высокой прочности.
Электроискровой метод нанесения покрытий позволяет произвести упрочнение поверхности детали на существенную глубину. Метод электроэрозионной маркировки дает возможность нанести изображения на любые токопроводящие поверхности заготовки, в том числе имеющие малую толщину. Процесс выполняется без деформации детали, т. к. происходит пробой на фиксированную глубину материала.
Зачем нужно передвигать проволоку при электроэрозионной вырезке — Мастерок
Электроэрозионная обработка (аббр. ЭЭО) — обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности электропроводной заготовки под действием электрических разрядов, возникающих между заготовкой и электродом-инструментом.
Один из электродов является обрабатываемой заготовкой, другой — электрод-инструментом. Разряды производятся периодически, импульсно, так чтобы среда между электродами восстановила свою электрическую прочность. Для уменьшения износа электрода-инструмента подаются униполярные импульсы технологического тока.
Полярность зависит от длительности импульса, поскольку при малой продолжительности импульса преобладает эрозия (износ) анода, а при большой длительности импульса преобладает эрозия (износ) катода. На практике используются оба способа подачи униполярных импульсов: с подключением заготовки к положительному полюсу генератора импульсов (т. н.
включение на прямую полярность), и с подключением заготовки к отрицательному полюсу (т. н. включение на обратную полярность).
Содержание
Виды ЭЭО [ править | править код ]
- Комбинированная электроэрозионная обработка — выполняется одновременно с другими видами обработки
- Электроэрозионно-химическая обработка (ЭЭХО) — комбинированная электроэрозионная обработка, осуществляемая одновременно с электрохимическим растворением материала заготовки в электролите
- Электроэрозионная абразивная обработка — абразивная обработка с использованием электроэрозионного разрушения металла
- Анодно-механическая обработка — электрохимическая обработка в жидкой среде, при которой осуществляется растворение материала электрода-заготовки под действием электрического тока с образованием на обрабатываемой поверхности окисных плёнок и их удаление механическим действием.
Может сопровождаться электроэрозионной обработкой
- Электроэрозионное упрочнение — электроэрозионная обработка, при которой увеличивается прочность поверхностного слоя заготовки
- Электроэрозионное объёмное копирование — электроэрозионная обработка, при которой на электроде-заготовке отображается форма поверхности электрода-инструмента
- Электроэрозионное прошивание — электроэрозионная обработка, при которой электрод-инструмент, углубляясь в электрод-заготовку, образует отверстие постоянного сечения
- Электроэрозионное маркирование
- Электроэрозионное вырезание — электроэрозионная обработка, при которой электрод-инструмент в виде непрерывно перематывающейся проволоки при движении подачи осуществляет обход заготовки по заданной траектории, образуя поверхность заданного контура
- Электроэрозионная отрезка — электроэрозиониая обработка, при которой заготовка разделяется на части
- Электроэрозионное шлифование — шлифование с использованием электроэрозионного разрушения металла
- Электроэрозионная доводка
- Электроэрозионная обработка с прямой полярностью
- Электроэрозионная обработка с обратной полярностью
- Многоэлектродная эрозионная обработка
- Многоконтурная обработка
Читать также: Сырье для производства туалетной бумаги цена
Характеристики электрического разряда при ЭЭО [ править | править код ]
Электрический разряд между электродами идёт в несколько этапов: сначала происходит электрический пробой, который может сопровождаться искровыми разрядами; затем устанавливается дуговой разряд. Поэтому многие генераторы способны выдавать многоступенчатую форму импульса.
Частота импульсов и их длительность выбирается исходя из технологических требований к обрабатываемой поверхности. Длительность импульса обычно лежит в диапазоне 0,1 .. 10 −7 секунды, частота от 5 кГц до 0,5 МГц.
Чем меньше длительность импульса, тем меньше шероховатость получаемой поверхности. Средний ток во время ЭЭО зависит от площади обрабатываемой поверхности.
При площади 3600 мм² оптимальный ток приблизительно равен 100 А.
Особенности ЭЭО [ править | править код ]
- Электрод-инструмент может иметь достаточно произвольную форму, что позволяет обрабатывать закрытые каналы, недоступные обычной механической обработке.
- ЭЭО могут подвергаться любые токопроводящие материалы. Основные недостатки ЭЭО это невысокая производительность (скорость подачи обычно
- 10 мм/мин) и высокое энергопотребление.
История [ править | править код ]
Роберт Бойль (1694), Бенджамин Франклин (1751), Джозеф Пристли (1766) Лихтенберг Георг Кристиан (1777): делали первые сообщения об электрических разрядах и эффектах, их сопровождающих.
1938 году советский инженер Л. А. Юткин показал, что серия электроискровых разрядов порождает формообразующие гидравлические удары, что положило начало электроискровой штамповке металлов, и стало следующим, после электродуговой сварки, шагом по развитию технологических методов формообразования электрическими разрядами [1] .
В 1941 году докторам Борису Романовичу Лазаренко и Наталье Иосифовне Лазаренко (Московский Государственный Университет) было поручено найти методы увеличения срока службы прерывателей-распределителей зажигания автомобильных двигателей.
В результате исследований и экспериментов с вольфрамом было обращено внимание на направленное разрушение электрическими разрядами, создаваемыми импульсами определённой формы тока, что послужило толчком к созданию в 1943 году нового технологического процесса обработки заготовок с помощью электроэрозии.
Электроэрозионная обработка: полное руководство по обработке
Электроэрозионная обработка — это технология обработки с ЧПУ, обеспечивающая уникальные результаты. Природа процесса электроэрозионной обработки означает, что вы можете создавать формы и структуры, которые практически невозможны с помощью других методов обработки, и может дать невероятные результаты.
Что такое электроэрозионная обработка?
Теория, на которой основана электроэрозионная обработка (EDM), насчитывает столетия. Британский химик восемнадцатого века Джозеф Пристли наблюдал, как электрические заряды удаляли материал с металлических электродов в своих экспериментах еще в 1770 году.
Первый работающий электроэрозионный станок был разработан в раздираемом войной Советском Союзе, братьями-физиками Лазаренко в 1943 году.
Электроэрозионная обработка работает путем создания электрического заряда, который испускает искры. Эти искры невероятно горячие, от 8000 до 12000 ° C. Тепло направлено на то, чтобы расплавить металл от большего металлического блока и аккуратно создать задуманную конструкцию.
Весь процесс происходит в ванне с деионизированной водой, которая охлаждает машину, увеличивая удельное сопротивление воды. Она также смывает отходы, этот процесс называется промывкой.
Электроэрозионный электродвигатель, работает аналогичным образом: для плавления материала используется быстро заряженная проводящая металлическая проволока. Между проволокой и материалом нет фактического контакта, что предотвращает искажение пути прохождения проволоки или повреждение детали. Искры двигаются через зазор и растапливают лишний металл.
Электроэрозионная обработка
Проволока может быть сильно заряжена, чтобы отрезать большие куски материала. Вы также можете снизить напряжение машины, чтобы улучшить качество поверхности. При определенных уровнях напряжения проход провода может удалить с поверхности всего 0,0001 дюйма металла, удаляя шероховатый внешний слой, создавая гладкую и блестящую поверхность.
Электроэрозионные станки также могут перемещаться по пяти осям, в том числе наклоняться, чтобы создавать конические эффекты на металле и предлагать больше степеней свободы. Электроэрозионные станки можно вращать на этих осях для создания конических вмятин и очень точных пропилов.
Примечательность технологии заключается в том, что с помощью этого метода можно создать на вашей детали определенные геометрические элементы, которые практически невозможны с другими типами станков с ЧПУ. Вы можете создавать в металле небольшие прорези, квадратные углы, а также сложные формы и конструкции, которые невозможны, например, с помощью фрезерования с ЧПУ.
Для чего используется электроэрозионная обработка?
Прототипирование
Хотя в настоящее время 3D-печать часто считается передовой технологией прототипирования, электроэрозионная обработка в этой области тоже очень востребована. Скорость производства электроэрозионной обработки делает его невероятно полезным для создания прототипов.
Компании используют электроэрозионную обработку в качестве дополнения к другим формам производства, чтобы удовлетворить растущие потребности в металлических прототипах. Эти прототипы очень ценны, поскольку немногие компании предлагают их.
Прототипы с электроэрозионной обработкой
Использование электроэрозионной обработки для производства медицинского оборудования
Электроэрозионная обработка- это особенно полезный метод ЧПУ для быстрого изготовления деталей без каких-либо загрязняющих материалов. Это очень важно при производстве как медицинских имплантатов, так и форм.
Этого необходимо достичь при сохранении высокой скорости производства, поскольку многие медицинские устройства и имплантаты необходимы в огромных количествах, например, ортопедические винты и болты, опоры для суставов и имплантированные шины.
Кроме того, такие инструменты, как хирургические катоды для шприцев, клапаны для кислородных масок и ручные инструменты, нуждаются в регулярной замене.
Использование электроэрозионной обработки для производства медицинского оборудования
Использование электроэрозионной обработки для военпрома
Еще одна область, в которой используется проволочный электроэрозионный станок — это армия.
Каждому роду войск требуется постоянный поток высококачественных компонентов как для новой техники, так и запасных частей для часто используемых предметов и транспортных средств. Например, компоненты для ракет, истребителей и артиллерийских орудий.
Проволочный электроэрозионный станок способен производить детали самого высокого качества для этих целей, и каждая из них должна производиться с расчетом на то, что она будет использоваться в ситуации жизни и смерти. Имея это в виду, качество и отделка имеют первостепенное значение, что делает электроэрозию идеальным техпрохессом.
Использование электроэрозионной обработки для военпрома
Плюсы и минусы проволочной электроэрозионной обработки
Точность
Проволочный электроэрозионный станок продвинулся вперед, чтобы достичь микроскопической точности резки и вдавливания. Технологию можно запрограммировать на разрезы толщиной всего несколько микрометров.
Эти разрезы также очень воспроизводимы, что снижает риск деформации или искажения, что делает проволочную электроэрозионную обработку одним из самых точных используемых методов производства с ЧПУ.
Сложная геометрия
С помощью электроэрозии можно производить детали с целым рядом сложных форм и структур. Электроэрозионный станок может производить высокие, изогнутые, прямые детали и детали с кромками.
Это значительно расширяет область применения технологии и позволяет использовать ее в самых разных отраслях, от медицины до высокопроизводительного транспорта и не только.
Универсальность производства
Электроэрозионная обработка универсальна по твердости и проводимости металлов, которые она может резать, что позволяет использовать ее в самых разных отраслях промышленности.
Различные материалы, от латуни до вольфрама, имеют разный состав и, следовательно, лучше подходят для производства различных продуктов. Заменяя разные проволоки, можно создавать различные варианты отделки на одном и том же станке.
Ограничения проволочного электроэрозионного станка
Медленно для ЧПУ
Несмотря на то, что электроэрозионная обработка является быстрым методом производства по сравнению с альтернативными методами, такими как 3D-печать, он не такой быстрый как, к примеру, фрезерная обработка с ЧПУ.
Для всего, кроме самых мелких деталей в массовых количествах, для скорости рекомендуются другие методы, такие как абразивная резка тонким кругом.
Ограниченные материалы
Метод резки проволочной электроэрозионной обработкой с использованием высоких температур электропроводности означает, что его можно использовать только для резки материалов, которые сами по себе являются проводящими.
Он не может эффективно работать с такими материалами, как пластик или дерево, как другие методы производства с ЧПУ.
Экологическая хрупкость
На эффективность обработки сильно влияет среда, в которой он работает. Незначительные изменения состава проволоки, заготовки и ионизация охлаждающей воды повлияют на ее работоспособность.
Это означает, что идеальные условия имеют первостепенное значение, и любое изменение этих факторов приведет к нежелательным изменениям конечного результата и потенциальному повреждению продукта.
Из чего сделана электроэрозионная проволока?
В настоящее время для изготовления электроэрозионной проволоки используется множество различных проводящих металлов, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки и области применения.
Латунь
Латунь представляет собой сплав меди и цинка и быстро стала наиболее распространенным материалом для электроэрозионной проволоки, используемым сегодня. Цинк имеет более низкую температуру плавления и испарения, чем медь, поэтому чем выше насыщенность цинка в сплаве, тем быстрее он режет.
Тем не менее, с латунью нужно быть аккуратным. При приближении к 40% насыщения цинк начинает менять состояние, и проволока становится невероятно хрупкой.
Более того, слишком большое насыщение снижает надежность заправки, поэтому проволока не так эффективно подается в машину.
Проволока с покрытием
Проволока с покрытием изготавливается с использованием процесса, называемого электрогальванизацией, при котором латунная или медная проволока покрывается очень тонким слоем чистого цинка или оксида цинка. Эти провода режут намного быстрее, чем их чистые аналоги, и реже ломаются.
Они в основном рекомендуются для быстрой обработки изделий и обеспечивают лучшую отделку поверхности с большей целостностью. Однако они дороже, чем чистая латунная или медная проволока.
Проволока для электроэрозионной обработки
Диффузионно-отожженная проволока
Диффузионный отжиг является способом снижения вреда от перенасыщения цинка. На проволоку наносится толстое покрытие из чистого цинка, который затем отжигается в печи, так что цинк диффундирует в смесь, в результате чего получается проволока, состоящая на 50% из латуни и на 50% из чистого цинка.
Эти проволоки обладают более высокой прочностью на растяжение по сравнению с латунными проволоками и рекомендуются для более быстрой резки высоких изделий. Они также хорошо работают там, где присутствуют плохие условия промывки, и отходы не могут быть эффективно удалены водой, и особенно прочны при резке инструментальной стали, алюминия и графита.
Стальной сердечник
Неудивительно, что проволока со стальным сердечником изготовлена из высокоуглеродистой стали, покрытой латунью с высоким содержанием цинка, прошедшей диффузионный отжиг. Сталь обеспечивает высокую прочность на растяжение и сопротивление разрушению, а латунь с высокой электропроводностью обеспечивает высокую скорость резания.
Проволока со стальным сердечником может иметь предел прочности на растяжение до 290 000 фунтов на квадратный дюйм, геркулес по сравнению с проволокой на основе латуни, которая может достигать 54 000 фунтов на квадратный дюйм, и особенно полезна при производстве очень высоких деталей или деталей, требующих идеальной прямолинейности.
Вольфрам или молибден
Как вольфрамовая, так и молибденовая проволока широко не используются, но обеспечивают ряд важных применений в электроэрозионной промышленности. Оба чрезвычайно прочны, причем вольфрам является самым прочным материалом для проволоки.
Однако они являются плохими проводниками и страдают от более низкой скорости резки. Их высокие температуры плавления также снижают эффективность промывки, что является жизненно важным фактором для промышленных электроэрозионных электроэрозионных работ.
Где они проявляются сами по себе, так это в своих приложениях. При разрезании латунной и цинковой проволоки на готовом изделии остаются микроскопические количества материала. В таких областях, как медицина и армия, это неприемлемо.
Прочность вольфрамовой и молибденовой проволоки означает, что металл практически не отламывается и не загрязняет деталь, что делает их единственным выбором в этих секторах.
Сколько стоит проволочный электроэрозионный станок?
Производственный процесс очень затратный. Легирование меди и цинка для получения латуни, а также покрытие или диффузионный отжиг требуют больших вложений в оборудование, материалы и энергию. Даже тогда есть процесс превращения металла в проволоку.
Существует слишком много переменных, влияющих на цену, чтобы получить твердое число, но это, безусловно, самая большая стоимость, связанная с процессом проволочной электроэрозионной обработки.
Латунная проволока самая дешевая по цене около 1 доллара за килограмм, тогда как молибденовая проволока стоит более 5 долларов за килограмм.
Но количество необходимой проволоки означает, что эти затраты очень быстро возрастают. Если вы решите, что Wire EDM — лучший выбор для вас, походите по магазинам, чтобы найти лучшую цену, которую вы можете.
Загрузка...
