Электроэрозионные технологии и установки

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) — это непосредственное использование теплового эффекта электрической энергии для размерной обработки металлов с высокими механическими свойствами.

ЭЭО основана на эффекте расплавления и испарения микрочастиц материала под действием импульсов электрической энергии, выделяемой между электродом — инструментом и деталью, погружёнными в жидкую непроводящую среду. Этим способом можно обрабатывать токопроводящие материалы любой механической прочности, вязкости, хрупкости и получать изделия сложных форм.

При электроэрозионной обработке в межэлектродном пространстве (МЭП) происходят следующие этапы (рис. 11.9). На электроды 1, 2 МЭП подаётся напряжение, которое повышается. При достижении пробойного напряжения (и_пр) между электродом-деталью 1 и электродоминструментом 2 происходит пробой (рис. 11,9.а). В результате этого (длительность этой фазы 10″⁹— 1(Г⁷ с) образуется канал сквозной проводимости, и сопротивление МЭП снижается от нескольких мОм до долей Ом. В канале проводимости 3 (рис 11.9, б) в виде импульса выделяется электрическая энергия, накопленная в источнике питания. При этом происходит электрический разряд (длительность этой фазы 1(Г⁶— КГ⁴ с), который проходит искровую и дуговую стадии. Высокая концентрация энергии в зоне разряда и приэлектродных областях создаёт высокие температуры, что приводит к образованию парогазовой полости 5. В приэлектродных областях, на поверхности электродов плавится и испаряется металл. В результате повышения давления капли жидкого металла 4 выбрасываются из зоны разряда и застывают в жидкости окружающей электроды в виде мелких сферических частиц 6, рис. (11.9,в).

После пробоя электрическая межэлектродная прочность пространства восстанавливается. Следующий разряд возникает в другом месте между неровностями поверхностей электродов. Электрод-инструмент может внедряться в обрабатываемую деталь.

В процессе электроэрозионной обработки материалов могут изнашиваться оба электрода. Для сохранения электродаинструмента подбирают их таким образом, чтобы инструмент не разрушался. Подбирается режим работы источника питания и его параметры.

Эффект электроэрозионной обработки во многом определяется параметрами импульсов в межэлектродном пространстве (рис. 11.10).

Так как МЭП имеет малое сопротивление, то амплитуда тока в импульсе достигает нескольких миллионов ампер, скорость нарастания тока 10⁸ А/с. При этом плотность тока составляет до 10⁸ А/мм², а давление в зоне разряда достигает 10⁸Н/м².

Рис. 11.9. Этапы процесса в межэлектродном пространстве (пояснения в тексте).

Рис. 11.10. Параметры импульса в межэлектродном пространстве

Импульс (рис. 11.10) имеет две стадии:

• — рабочую с импульсом прямой полярности (т_пр);
• — холостую с импульсом обратной полярности ().

Прямой полярностью импульса считается та его часть, которая вызывает наибольшее разрушение обрабатываемой детали. Она изображается над осью абсцисс. Часть импульса, вызывающая разрушение электрода — инструмента, называется обратной полярностью импульса и изображается под осью абсцисс. Можно сформировать униполярные импульсы, только положительные, которые разрушают только изделие.

Периодом (Т=~г.) импульса называется величина, обратная.

J И частоте {f_H) импульса. Период состоит из длительности импульса (г_и) и паузы между импульсами (т_П) (рис. 11.10).

Для нормального хода процесса размерной электроэрозионной обработки необходимо, чтобы через МЭП проходил стабильно поддерживаемый импульсный ток и исключался переход импульсного разряда в непрерывный дуговой разряд. Формирование импульсов тока осуществляется с помощью специальных генераторов импульсов, которые выполняются на транзисторах и тиристорах. Генератор содержит накопители энергии в виде электрического поля конденсатора или электромагнитного поля индуктивной катушки. Соотношение между прямой и обратной частью импульса определяется механическими параметрами обрабатываемого материала изделия.