Elektroerosionsbehandlung von Metallen

Elektroerosionsbehandlung von Metallen – verschiedene elektrophysikalische Methoden zur Materialbearbeitung (siehe Elektrophysikalische und elektrochemische Dimensionsbearbeitung von Materialien).

Die charakteristischen Merkmale der Elektroerosionsbearbeitung sind: die Fähigkeit, Materialien zu bearbeiten, die mechanisch schwierig oder völlig unverarbeitet sind, die Fähigkeit, Produkte mit komplexer Form herzustellen, einschließlich solcher, die für mechanische Bearbeitungsmethoden unzugänglich sind. Die Technologie der Elektroerosionsbearbeitung von Metallen entwickelt sich intensiv weiter und ersetzt die Methoden der mechanischen Bearbeitung durch Druck und Schneiden.

Diese Methode der Metallbearbeitung basiert auf dem Hauptkonzept der thermischen Wirkung eines elektrischen Impulsstroms, der kontinuierlich direkt den lokalen Abschnitten des zu bearbeitenden Teils zugeführt wird, um ihm eine bestimmte Form und Größe zu verleihen (elektrische Erosionsgröße). Veränderungen in der Struktur und Qualität der Oberflächenschicht (Härtung oder Beschichtung).

In diesem Fall handelt es sich im Wesentlichen um elektrische Impulse (elektrische Entladungen), die im Behandlungsbereich in Wärmeimpulse umgewandelt werden, die tatsächlich die Arbeit der Metallentfernung ausführen.

Aufgrund der impulsiven Natur des elektrischen Erosionsprozesses werden selbst bei einer relativ geringen Durchschnittsleistung des Generators große Werte der Momentanleistung und der elektrischen Energieentladungen erreicht, die ausreichen, um die Bindungen fester Partikel zu schwächen, sie zu trennen und zu evakuieren aus dem Bearbeitungsbereich.

Da die elektrischen Entladungen unter sonst gleichen Bedingungen in einer Reihenfolge auftreten, die durch eine minimale Änderung des Abstands zwischen den interagierenden Oberflächen der Elektroden bestimmt wird (Selektivitätsbedingung), wird die Form der Elektrode des Werkzeugs auf der Elektrode des Werkstücks angezeigt .

Bei der Dimensionsbearbeitung mittels Elektroerosion sind 3 Grundbedingungen zu beachten:

• Impulsstromversorgung;
• die Verwendung elektrischer Funken oder Lichtbogenentladungen, die eine selektive und lokale Wirkung auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts bewirken;
• die Kontinuität des Prozesses zu respektieren.

Das Funktionsprinzip der Erosionsbehandlung: 1 – Draht, 2 – Lichtbogen (Erosion durch elektrische Entladung), 3 – Stromquelle, 4 – Detail.

Durch die elektrische Entladung entsteht eine kurzzeitige und auf der Ogaranichennom-Fläche im Verarbeitungsbereich hohe Temperatur, die (10-11) 103° C erreicht

Der thermische Effekt der elektrischen Entladung auf die Elektroden kann als Ergebnis der kombinierten Wirkung von Oberflächenwärme (Wärme aus dem Entladungskanal) und Massenwärme (Wärme von Joule – Lenz) dargestellt werden.

Unter dem Einfluss der beiden Quellen nehmen die Oberflächenbereiche einen vorherrschenden Platz ein, an der Kathode und Anode bilden sich Bäder aus geschmolzenem Metall und ein Teil des Metalls verdampft.

Die Intensität der nützlichen Metallentfernung von einer Elektrode und des schädlichen Metalls von der anderen, die Art des Evakuierungsmechanismus, der spezifische Energieverbrauch und die anfänglichen technologischen Eigenschaften der mechanischen Bearbeitung mit elektrischer Entladung hängen von den thermophysikalischen und elektrischen Parametern der Elektrode ab Verfahren:

• Wärmeleitfähigkeit;
• Wärmekapazität;
• Temperaturen und Schmelz- und Verdampfungswärmen;
• spezifisches Gewicht und spezifischer elektrischer Widerstand von Elektrodenmaterialien;
• die Art der Umgebung, in der sich die Elektroden befinden, und ihre physikalisch-mechanischen Eigenschaften;
• Dauer;
• Amplituden;
• Arbeitszyklus und Pulsfrequenz;
• der Spalt zwischen den Elektroden;
• Bedingungen für die Evakuierung von Erosionsprodukten;
• einige andere Faktoren.

Die elektrische Entladungsmaschine besteht aus drei Hauptelementen:

• ein Hochstrom-Impulsgenerator, der die Elektroden kontinuierlich mit Spannungsimpulsen mit einer bestimmten Frequenz und bestimmten Parametern versorgt;
• Vorrichtungen zum Herstellen und Aufrechterhalten eines Spalts zwischen den Elektroden mit einem solchen Wert, dass die Entladungen kontinuierlich angeregt werden, in der Verarbeitungszone in Wärmeenergie umgewandelt werden und die Produkte der Metallentfernung und -erosion entfernt werden (Vorschubregler);
• die eigentliche elektrische Entladungsbehandlungsmaschine, die die notwendigen Geräte für die Installation und Bewegung der Elektroden, die Versorgung des Behandlungsbereichs mit Arbeitsflüssigkeit, das Absaugen von Gasen und Dämpfen, die Automatisierung, Steuerung, Überwachung und den Schutz enthält.

Bedienfeld der Elektroerosionsmaschine

Die Art der elektrischen Entladung (Funke, Lichtbogen), die Parameter der Stromimpulse, die Spannung und andere Bedingungen bestimmen die Art der mechanischen Bearbeitung mit elektrischer Entladung, die nach diesen Merkmalen in vier Haupttypen unterteilt wird:

• elektrische Funkenbearbeitung;
• Verarbeitung elektrischer Impulse;
• anodische mechanische Bearbeitung;
• Bearbeitung von elektrischen Kontakten.

Gemeinsame Merkmale aller Arten der Funkenerosionsbearbeitung sind die Einheitlichkeit des physikalischen Mechanismus des Prozesses, die praktische Abwesenheit von Krafteinwirkungen auf das Werkstück, die Ähnlichkeit der kinematischen Schemata der Formgebung, die Möglichkeit der Automatisierung des Bearbeitungsprozesses und der Umsetzung des Mehrstationendienstes, die Gemeinsamkeit der Grundschemata für die automatische Zufuhrsteuerung, Zufuhrsysteme für Arbeitsflüssigkeiten usw.

Die EDM-Härtung und -Beschichtung erfolgt durch elektrische Generatoren in Luft mit einer vibrierenden Härteelektrode. Durch die kurzzeitige Einwirkung hoher Temperaturen kommt es zu einer Art Wärmebehandlung, Übertragung und Diffusion von Legierungselementen der Härteelektrode.

Die Dicke der verfestigten Schicht mit Hartmetall- oder Graphitelektrode beträgt 0,03 - 0,05 mm, die Oberflächenhärte ist viel höher als im Original, ihre Werte schwanken jedoch, die Struktur ist inhomogen und die Oberflächenreinheit ist gering.

Für einige Arten von Werkzeugen und Maschinenteilen wird die Elektroerosionshärtung eingesetzt.