W obróbce metali istnieje wiele zadań trudnych do wykonania metodami mechanicznymi. Jest to praca z super twardymi stopami, wykonywanie otworów i złożonych wgłębień konturowych w materiałach, wytwarzanie części z wysoką precyzją, które nie wymagają dodatkowej obróbki. Pomoc w rozwiązaniu tych problemów zapewnia metoda elektroerozji. Ponadto dzięki elektroerozji poprawia się jakość powierzchni przedmiotu obrabianego.
Elektroerozyjna obróbka metali jest metodą obróbki wymiarowej z wykorzystaniem wyładowań elektrycznych. Ta metoda pozwala zmienić rozmiar przedmiotu obrabianego, stopień chropowatości i zwiększyć twardość powierzchni. Podczas stosowania elektroerozji można odsłonić metale ogniotrwałe, których przetwarzanie innymi metodami jest niemożliwe lub trudne. Metoda elektroerozji metalu pozwala na wykonywanie otworów i wgłębień o różnych kształtach w materiałach o wysokiej twardości bez fizycznego wpływu na nie.
Istota i charakterystyka metody
Elektroerozja to zmiana kształtu i struktury powierzchni części pod wpływem wyładowania elektrycznego. Jedna z elektrod jest narzędziem, druga jest częścią wykonaną z materiałów przewodzących. Zbliżając się do nich, powstaje wyładowanie elektryczne . Wyładowania wytwarzane są w impulsach, w tym celu stosuje się generator impulsów. Prace wykonywane są w ciekłym ośrodku dielektrycznym, który zwiększa siłę rozładowania. Jako dielektryk stosuje się różne oleje mineralne i nafty. W wyniku wyładowania powstaje łuk elektryczny. W przypadku elektrod możesz wybrać różne materiały:
- wolfram;
- węgiel
- miedź
- mosiądz.
Prąd ogrzewa elektrodę, dielektryk paruje i powstaje pęcherzyk gazu. Pod działaniem wyładowania dużej mocy temperatura pęcherzyka gazu wzrasta do tysięcy stopni, elektrody topią się, a metal zostaje wyrzucony.
Przetwarzanie elektroerozyjne stosuje się w następujących procesach:
- Szlifowanie ścierne. Polega na zniszczeniu kęsa metalu za pomocą obróbki ściernej i wyładowania elektrycznego.
- Mielenie elektroerozyjno-chemiczne - zastosowanie erozji elektrosparkowej i rozpuszczania anodowego w środowisku elektrolitycznym.
- Anodowo-mechaniczna metoda obróbki elektrycznej charakteryzuje się złożonymi elektrochemicznymi i mechanicznymi metodami ekspozycji, w których materiał obrabianego przedmiotu jest rozpuszczany, a powstały film tlenkowy jest usuwany mechanicznie.
- Obróbka blacharska jest metodą obróbki blacharskiej w materiałach stałych metodą EDM.
- Hartowanie elektroerozyjne pozwala poprawić właściwości wytrzymałościowe powierzchni przedmiotu obrabianego.
- Kopiowanie objętościowe pozwala skopiować kształt narzędzia elektrody.
- Elektroerozyjne cięcie metalu pozwala uzyskać wysoką dokładność.
Przetwarzanie elektryczne odbywa się z polaryzacją bezpośrednią i odwrotną.
Elektroparkowa obróbka metali
W obróbce elektroiskrowej część jest anodą, a narzędziem jest katoda. Dzięki tej polaryzacji narzędzie elektrody ulega znacznemu zniszczeniu. Aby zapobiec zniszczeniu, przykłada się do niego krótki impuls ujemny o czasie trwania nie dłuższym niż 0, 001 sekundy. Metodę stosuje się głównie do wykończenia. Umożliwia wypalanie otworów, czyszczenie powierzchni i szlifowanie części z materiałów o wysokiej twardości.
Przetwarzanie impulsu elektrycznego
W przetwarzaniu impulsów elektrycznych stosowana jest odwrotna polaryzacja. Część jest katodą. Gdy powstaje wyładowanie łukowe, obróbkę części przeprowadza się strumieniem jonów skierowanym w stronę części. Zapewnia to dobrą wydajność usuwania metalu, ale znacznie mniejszą dokładność. Ta metoda jest stosowana do obróbki zgrubnej półfabrykatów.
W razie potrzeby stosuje się cięcie elektroerozyjne do wytwarzania części o złożonej konfiguracji ze stopów o wysokiej wytrzymałości. Zakłady rozbioru są stosowane, gdy jest to konieczne, do seryjnej produkcji produktów o wysokiej dokładności.
Urządzenia przemysłowe
W przemyśle stosuje się maszyny do cięcia i przekłuwania drutu. W maszynach do cięcia drutu ujemny biegun jest przymocowany do części, a dodatni do narzędzia. Drut nawinięty na bębnie, poruszający się w górę i w dół oraz wzdłuż konturu przedmiotu obrabianego, wypala część pożądanej konfiguracji i wielkości.
Maszyny do szycia są zaprojektowane do wykonywania małych otworów i precyzyjnych pętli. Wnęki wykonuje się przez flashowanie z wolumetrycznym kopiowaniem kształtu narzędzia elektrody. Są one wykorzystywane do produkcji matryc narzędziowych, różnych małych siatek i gwintowanych otworów w materiałach ogniotrwałych.
W przemyśle zautomatyzowane obrabiarki służą do mocowania zarówno przedmiotów obrabianych, jak i narzędzia elektrodowego. Istnieją ujednolicone urządzenia chwytające pojazdów (roboty przemysłowe, manipulatory) do dostarczania przedmiotów obrabianych i elektronarzędzi, a także regulacji obrabiarek.
W wielu branżach obróbka elektryczna jest integralną częścią tego procesu. Znajduje zastosowanie w budowie silników, wytwarzaniu produktów elektronicznych, w energetyce i inżynierii transportu. Oprócz wielu zalet sposób ma również wady. Należą do nich:
- niska wydajność obrabiarek;
- wysokie zużycie energii;
- złożony proces, którym musi się zająć specjalista.
Jednak pomimo tych niedociągnięć metoda elektroerozji znalazła zastosowanie w przemyśle i z powodzeniem rozwija się. W przyszłości oczekuje się rozwoju technologii elektrycznej obróbki stopów międzymetalicznych i ceramiki oraz zastosowania nowoczesnych materiałów kompozytowych do elektrod elektrodowych.