Procesarea prin electroeroziune - principiul procesarii prin electroeroziune

Procesarea prin electroeroziune

Principiul procesarii prin electroeroziune

Electroeroziunea sau eroziunea electrica este un procedeu de prelucrare in care materialul ce trebuie indepartat de pe obiectul de prelucrat este indepartat prin actiunea repetata a unor descarcari electrice.

In procesul de electroeroziune, piesa de prelucrat trebuie sa fie conductoare electric.

Ea este conectata la una din bornele sursei de alimentare, formand electrodul-piesa.

Cealalta borna a sursei de alimentare este conectata la cealalta a bornei de alimentare, numita scula.

Cei 2 electrozi sunt cufundati intr-un mediu electric lichid.

Intre cei 2 electrozi se creaza un camp electric a carui intensitate creste in timp.

Cand intensitatea campului electric atinge o anumita valoare, rigiditatea dielectrica este strapunsa ceea ce duce la declansarea unei descarcari electrice insotita de scantei.

Descarcarile electrice sunt localizate in spatiul denumit interstitiu activ delimitat de electrodul scula si suprafata piesei de prelucrat.

In zona de lucru se dezvolta temperature ridicate intre 20-30 mii gr. K.

Aceste descarcari electrice intre electrod si piesa determina un proces elementar de eroziune in formarea craterelor de eroziune prin topirea, evaporarea si expulzarea locala a materialului.

Descarcarile prin scantei electrice sunt de scurta durata, producandu-se energii  mari pe suprafete foarte mici; sa nu se confunde cu arcul electric care se produce pe suprafete mari cu durate mari de timp.

Alegand in mod corespunzator durata impulsurilor electrice, polaritatea electrozilor se poate dirija procesul astfel incat eroziunea sa fie maxima la electrodul piesa.

Ex: Pt. Impulsuri cu durate de ordinul microsec. si conecterea piesei la anod, eroziunea la piesa poate sa ajunga la 99,5%.

Pe durata descarcarilor electrice in lichidul dielectric au loc procese chimice ireversibile care conduc la modificarea rigiditatii electrice, a spatiului dintre electrozi ceea ce impune circularea fortata a lichidului dielectric in interstitiul activ.

Evacuarea produselor erozive

Mentinerea prin avansul electrodului, a distantei dintre scula  si piesa de prelucrare conduce la copierea formei electrodului in piesa sau la decuparea unor profile complexe cu ajutorul unui electrod filiform.

Parametrii care permit controlul cantitatii de material erodat sunt:

-intensitatea curentului de descarcare;

-durata si forma impulsurilor;

-perioada de repetitie a impulsurilor;

-lichidul dielectric(ulei de transformator, petrol, apa deionizata, alcool);

-materialul electrodului scula.

Se utilizeaza pt. acesti electrozi: cupru electrolitic, aliaje Cu-Cr, aliaje Cu-grafit.

Prelucrarea prin electroeroziune este aplicata la: stante, matrite, pt. prelucrarea pieselor dure si extradure.

OBS! Materiale prelucrate prin electroeroziune nu sunt influentate de tensiuni interne.

Se evita deformarea piesei in timpul prelucrarii.

Echipamente de prelucrare prin electroeroziune

Prezinta o larga diversitate constructiva si functional.

Aceste echipamente se impart in:

-echipamente de electroeroziune cu electrod masiv;

-echipamente de electroeroziune cu electrod filiform.

Echipamente de electroeroziune cu electrod masiv

Analiza: ZINCUL - metabolismul zincului - rolul biochimic al zincului Proiect: Hidrogen, oxigen, sulf, carbon - elemente chimice

Se foloseste la operatia de prelucrare eroziva cum ar fi: debitarea, rectificarea.

Structura tipica este:

-sistemul de reglare si pozitionare a electrodului;

-sistemul de filtrare si automatizare;

-sistemul de filtrare si controlul dielectric.

Masina de prelucrare are urmatoarele functii principale:

-sustinerea, fixarea si pozitionarea electrozilor;

-asigurarea parametrilor cinematici pt. pozitionarea si deplasarea rapida a electrodului.

Elementele constructive ale masinilor de prelucrat seamana cu dispozitivul de la masinile clasice, avem in plus:

-cuva de prelucrare care contine lichidul dielectric;

-elementul de conectare;

-generatorul de impulsuri, asigura generarea impulsurilor de parametrii, amplitudine, forma, intensitate a procesului de prelucrare;

-controlul parametrilor impulsurilor de curent in interstitiul de lucru.

Sistemul de reglare automata a interstitiului activ asigura controlul si stabilitatea pozitiei relative electrod-piesa de prelucrat.

In raport cu valoarea optima stabilita in functie de conditiile specifice ale prelucrarii: astfel in cazul operatiei de degrosare, aceasta distanta are valoarea de 100µm; daca avem operatia de finisare, distanta este de 10µm.

OBS! Controlul distantei optime dintre electrod si piesa nu se face printr-o masurare directa a spatiului ci indirect prin evaluarea rigiditatii dielectrice a lichidului in zona de lucru.

Datorita prelevarii de material de pe suprafetele active ale electrodului si obiectului de prelucrat, mentinerea interstitiului impune o miscare bine controlata a vitezei de avans, avand valoarea 0,011mm/min.

Sistemul pt. controlul lichidul dielectric are urmatoarele functiuni:

-asigurarea unei circulatii continue a lichidului dielectric prin cuva de prelucrare;

-mentinerea constanta a nivelului lichidului de prelucrare;

-reconditionarea lichidului dielectric prin filtrarea impuritatilor si termostatare;

-instalarea electrica de comanda si reglare si automatizare are urmatoarele functii principale:

*alimentarea cu energie electrica a circuitului de forta de comanda, de masura;

*controlul functiilor sistemului de reglare automata a interstitiului activ;

*realizarea programului impus prin blocul de programe.

Principiul de lucru a determinat constructia de masini de prelucrare utilizeaza calculatoare de proces implementate cu algoritm corespunzator de lucru.

D.p.d.v. a cinematicii sistemului avem masini cu sistemul de prindere al electrodului deplasabil pe verticala masa de lucru fiind deplasate in plan orizontal si masina la care electrodul se deplaseaza in cele trei plane, masa fiind fixa sau deplasabila numai in plan vertical.

Echipamente de electroeroziune cu electrod filiform

Pt. a nu se produce eroziunea firului acesta este antrenat pe vertical de un set de role.

Pt. a se putea decupa conturul dorit, masa de lucru a masinii asigura o miscare relativa in planul xy orizontal.

Electrodul filiform este realizat de obicei din sarma de cupru neizolata cu diametrul 0,020,3mm si executa o deplasare verticala de la 12-130mm/s.

Deoarece interstitiul de lucru este mic iar taierea in urma firului  ingusta este absolut necesara evacuarea continua a particulelor prelevate in acest sens, lichidul dielectric se introduce in interstitiul de lucru cu ajutorul unui ajustaj sub forma unui jet sub presiune.

Echipamentele de prelucrare prin electroeroziune prin electrod filiform prezinta aceleasi blocuri functionale ca si echipamentele cu electrod masiv.

Aplicatii ale electroeroziunii

Dezvoltarea tehnicilor de prelucrareprin electroeroziune a dus la realizarea unor echipamente din ce in ce mai performante.

Prin electroeroziune se pot realiza toate prelucrarile efectuate prin procedee clasice: gaurire, debitare, filetare, rectificare.

Principalele aplicatii:

-fabricarea sculelor, SDU, matritelor, stantelor;

-realizarea de gauri si microgauri, forme si profile;

-realizarea suprafetelor de forme complicate;

-prelucrarea materialelor dure, extradure sau de plasticitate ridicata;

-scoaterea sculelor rupte.

In industria electrotehnica se executa matrite pt. ambutisare, stantare;

-durificare a suprafetelor;

-taierea electroeroziva pt. materiale dure, ultradure.

Prelucrarea electrochimica a materialelor

Principiile prelucararii electrochimice

Prelucrarea electrochimica a metalelor se bazeaza pe fenomenul de electroliza ce apare la trecerea curentului electric printr-o solutie apoasa de saruri intre 2 electrozi.

-electrozii sunt cuplati la sursa de curent continuu.

Prin trecerea curentului electric are loc fenomenul de eroziune electrochimica asupra anodului si depunerea de metal pe catod.

Prelucrarea prin eroziune electrochimica se bazeaza pe fenomenul de dizolvare anodica adica indepartat de matal prin actiunea curentului electric piesa de prelucrat fiind anodul.

Aceasta metoda de prelucrare se foloseste pt. prelucrarea unor metale cu rezistenta mecanica mare apoi realizarea unor echipamente complexe care nu se pot realiza prin procedee clasice; -lipsa tensiunilor interne.

ANOD

A‾-e‾=A

OH‾-e=OH

Me-e=Me⁺

OH+OH=H₂O+O

CATOD

B⁺+e=B

H⁺+e=H

H+H=H₂↑ se evapora

Me⁺+e=Me↓ se depune

Conductivitatea electrica a solutiei electrolitice se datoreaza asocierii electrolitice si aparitiei de sarcini electrice sub forma de ion negativ si ion pozitiv.

A‾ si B⁺ sub influenta campului electric ce se stabileste in baie ionii se vor deplasa spre electrozii de semn contrar unde vor pierde sarcinile electrice, neutralizandu-se, solutia fiind apoasa se disociaza si molecule de apa cu ionii H si ion de OH →la fiecare electrod se pot desfasura simultan 3 tipuri de reactii.

Pt. utilitate practica, procesul de electroliza este astfel condus incat sa fie favorizate numai acele reactii care corespund scopului propriu.

Ex: Pt. efectuarea de prelucrari prin eroziune electrochimica →pt. acoperiri galvanice favorizand reactia de depunere.