Электроэрозионная обработка металлов

Электроэрозионные методы обработки основаны на законах эрозии (разрушения) электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока. К электроэрозионные методам обработки относятся: электроискровая, электроимпульсная, высокочастотная электроискровая и электроконтактная.

При разности потенциалов на электродах происходит ионизация межэлектродного промежутка. Когда напряжение достигнет определенного значения, в среде между  электродами образуется канал проводимости, по которому устремляется электрическая энергия в виде импульсного или дугового разряда.

При высокой концентрации энергии, расходуемой за тысячные доли секунды, мгновенная плотность тока в канале проводимости достигает 10000 А/мм², в результате чего температура на поверхности обрабатываемой заготовки-электрода возрастает до 12 000 °С. При этой температуре мгновенно оплавляется и испаряется элементарный объем металла, и на обрабатываемой поверхности заготовки образуется лунка. Удаленный металл застывает в диэлектрической жидкости  в виде гранул диаметром 0,01 – 0,005 мм.

Следующий импульс тока пробивает межэлектродный промежуток там, где расстояние между  электродами наименьшее. При непрерывном подведении к электродам импульсного тока процесс эрозии продолжается до тех пор, пока не будет удален весь металл, находящийся между  электродами на расстоянии, при  котором возможен электрический пробой (0,01 – 0,05 мм) при заданном напряжении.

Для продолжения процесса необходимо сблизить электроды до указанного расстояния. Электроды сближаются автоматически с помощью следящих систем. Производительность электроэрозионной обработки зависит: от электроэрозионной обрабатываемости заготовки, мощности, реализуемой в межэлектродном промежутке, рабочей среды, правильного выбора материа­ла электрода-инструмента.

При электроэрозионной обработке достигаются относительно низкая шероховатость R_a = 1,25 – 2,5 мкм и высокая точность обработки.

Электроискровую обработку применяют и для упрочнения поверхностного слоя металлов. Упрочнение состоит в том, что на поверхность изделий наносят тонкий слой какого-либо металла, сплава или композиционного материала.

Электроискровым методом целесообразно обрабатывать твердые сплавы, труднообрабатываемые металлы и сплавы, тантал, молибден и другие материалы

При электроимпульсной обработке используют электрические импульсы большой длительности 500 – 100 000 мкс,  в результате чего происходит дуговой разряд. Точность размеров  и шероховатость зависят от режима обработки, а съем метала в единицу времени в 8 – 10 раз больше, чем при электроискровой обработке.  Максимальная шероховатость поверхности по стали R_a = 5 – 1,25 мкм, а точность  размеров 0,04 – 0,2 мм.

Достоинства электроимпульсного метода: снижение трудоемкости; сокращение использования ручного труда; повышение производительности, позволяет провести операции механически не выполняемые; позволяет автоматизировать процесс обработки; не требует высокой квалификации рабочих.

Недостатки электроимпульсного метода: дороговизна изготовления электрод-инструментов; большая серийность изделия. При высокочастотной электроискровой обработке получают размеры с точностью 0,002 – 0,005 мм, а шероховатость поверхности  R_a = 0,16 – 0,32 мкм.

Инструмент – электроды изготавливают: медными, меднографитовыми, вольфрамовыми, латунными, самых разных конфигураций, профилированными, не профилированными, вращающимися, иногда используют проволочный электрод.

Высокочастотную электроискровую обработку применяют для прецизионного резания и прорезания окон, щелей, отверстий, нарезания резьб,  а также для отделочной обработки фасонных контуров штампов, пресс-форм, колес турбин и насосов, криволинейных отверстий.

В основном высокочастотную электроискровую обработку применяют для обработки деталей из твердых сплавов, так как исключаются  структурные изменения и трещины в поверхностных слоях. Кроме того, обрабатывают: стали, цветные сплавы и магниты.

Качество обработанной поверхности при электроконтактной обработке зависит от режима обработки и теплофизических констант материала заготовки. Величина рабочего тока – основной фактор регулированием, которого достигается получение поверхности с заданным качеством. Заправка проволоки при обработке нескольких изделий предусматривается автоматизированной,  что обеспечивает непрерывную работу станка в течение двух смен.