Электрофизические методы обработки

В настоящее время нет четко установившейся терминологии и классификации методов электротехнологии, однако все разновидности методов электрофизической обработки можно свести к четырем группам: электроэрозионные методы; лучевые методы; ультразвуковые методы; электрохимические методы.

Электроэрозионная обработка

Электроэрозионная размерная обработка основана на действии последовательных импульсных разрядов электрического тока, каждый из которых вызывает местное разрушение электрода (анода) с образованием в нем небольшого углубления — лунки. Импульсный разряд сопровождается мгновенным преобразованием энергии электрического тока в тепловую (взрывом), характеризуемую температурой в месте его действия.

Электроэрозионный процесс протекает при погружении электродов в жидкость, не обладающую электропроводностью (керосин, трансформаторное масло, дистиллированная вода), повышающую интенсивность разряда и соответственно эрозии, а также способствующую отводу продуктов обработки (капель) из зоны действия разряда и охлаждению электрода. Эффективность процесса повышается при циркуляции жидкости. В зависимости от формы электрода (инструмента) и характера обработки электроэрозионная обработка разделяется на два вида— профилированным электродом-инструментом (прямое и обратное копирование) и непрофилированным инструментом (движущейся проволокой).

Электроискровая обработка профилированным электродом показана на рис.23: 1 — жидкость, 2 — изделие, 3 — электрод-инструмент. Материал инструмента выбирают в зависимости от вида обрабатываемого материала и вида операции. При обработке латуни применяют медные инструменты — инструменты из меди или латуни; твердых сплавов — инструменты из вольфрама, молибдена, латуни и меди. Для обработки отверстий малого диаметра преимущественно используют инструменты из латуни. Инструмент из стали и чугуна применяют при шлифовании и заточке.

Электроискровая обработка непрофилированным электродом (движущейся проволокой) лишена некоторых недостатков. Отсутствует дорогостоящий контурный инструмент, имеется возможность получения отверстий без конусности, достигается высокая точность обработки.

Электроимпульсная обработка является разновидностью электроискровой и основана на использовании импульсных дуговых разрядов большой длительности (500—10000 мкм/с). Включение электродов по сравнению с электроискровой обработкой обратное, т. е. электрод-инструмент 2 включен на анод, а обрабатываемая деталь 3 на катод (рис. 24). Питание установок осуществляется от генераторов 1, которые вырабатывают униполярные (одного направления) импульсы большой длительности. Материалом инструментов являются медь, алюминий, графит. Износ инструмента по сравнению с электроискровой обработкой значительно меньше (в 3—5 раз), а производительность достигает 5000—15000 мм³/мин при грубых режимах и относительно большой шероховатости обработки поверхности.

Высокочастотная электроискровая обработка применяется в качестве чистовой обработки деталей без последующей доводки. Источником питания являются электронные генераторы повышенной частоты. Высокочастотная электроискровая обработка допускает применение обычных электроискровых станков с питанием от одного из упомянутых генераторов. Для нормального протекания процесса обработки необходимо осуществлять принудительную прокачку рабочей жидкости (керосин, дистиллированная вода) через межэлектродный промежуток, так как в противном случае при малом запасе энергии импульсов продукты эрозии остаются в месте их образования, а обработка протекает недостаточно интенсивно.

Электроконтактная обработка металлов является одним из видов электроэрозионной обработки. Этот вид обработки сочетает в себе механическое разрушение обрабатываемой поверхности с действием электрического тока, вызывающего нагревание или расплавление металла в месте контакта. Такое сочетание наиболее часто применяют при фрезеровании, заточке режущего инструмента , точении , шлифовании и других операциях.

Анодно-механическая обработка металлов сочетает электрохимическую и механическую обработки. Этим способом обрабатывают металлы и сплавы, обладающие электропроводностью. Обработка ведется постоянным током. Чистовая обработка происходит за счет анодного растворения. Ее производят при малых напряжениях с механическим удалением пленки. Черновую обработку осуществляют при повышенных напряжениях и большой плотности тока за счет электротермического действия тока.

Электрополирование, электрофорезные покрытия.

Электрополирование — операция получения блестящей, гладкой поверхности анодным растворением. Она производится в электролитах различных составов и применяется для удаления заусенцев с деталей после механической обработки или штамповки за счет растворения мельчайших выступов на кромках поверхности. Электрополирование применяют при изготовлении неразрезных витых сердечников из железоникелевых сплавов толщиной ленты до 0,050 мм. Установка для электрополирования состоит из четырех ванн: первая ванна наполнена обезжиривающим растворителем (четыреххлористый углерод или дихлорэтан); вторая ванна — глицерином; третья ванна рабочая, заполняемая электролитом; четвертая ванна заполнена 2—5%-ным раствором двууглекислого натрия. При погружении рулона в ванну с глицерином последний заполняет зазоры между витками сердечника, что препятствует проникновению в них электролита. После электрополирования напряжение выключают, а приспособление помещают в четвертую ванну, где оно выдерживается 8—10 мин, после чего рулон тщательно промывают. Электрополирование проволоки или ленты производят также непрерывным способом в ваннах, расположенных последовательно.

Электрофоретическое осаждение изоляционных материалов. Электрофорезом называется движение взвешенных частиц в жидкой среде под действием приложенного электрического поля. Это явление используется для нанесения твердых изоляционных материалов на металлические основания. Основа процесса используется также при окраске в электростатическом поле и покрытиях деталей полимерами. В производстве радиоаппаратуры электрофорез используют при изготовлении витых неразрезных сердечников из магнитомягких материалов для межвитковой изоляции (рис. 25), для нанесения  на заготовки деталей лакокрасочных покрытий, для нанесения на детали покрытий из полимеров. Причиной движения взвешенных частиц в электрическом поле являются электрические заряды, которые приобретают эти частицы в результате трения при их хаотическом движении в жидкой среде. Это движение вызывается гравитационными силами, под действием которых частицы стремятся осесть на дно ванны, и турбулентными, возникающими от перемешивания мешалками. Электризация частиц трением вызывается разделением двойного электрического слоя при разрыве контакта между двух фаз, в данном случае между взвешенной частицей и частицей среды. Взвешенные частицы получают положительные или отрицательные заряды. Под действием электрического поля частицы, заряженные положительно, перемещаются к катоду, а заряженные отрицательно— к аноду. В первом случае процесс называется катафорезом, во втором анафорезом. На рис. 25 показан анафорез.

Явление электрофореза используют при окрашивании металлических деталей или нанесении на них влагостойких покрытий. На детали, подвешенные на конвейерную цепь, подается положительный потенциал, а на краскораспылитель —отрицательный. Частицы краски приобретают отрицательный заряд и притягиваются к окрашиваемым деталям, заряженным положительно. Этим обеспечивается равномерное покрытие, высокая производительность и экономия материала. Покрытие металлических деталей тонкими полимерными пленками производят путем создания взвеси из мельчайших частиц полимера , обычно термопласта, которые за счет адсорбирующихся на их поверхностях ионов приобретают заряд от электродов , в результате чего устремляются к изделию-аноду и осаждаются на нем. Изделие перед погружением во взвесь полимера нагревают до температуры, необходимой для расплавления частиц полимера.