Prelucrarea Materialelor Prin Electro Eroziune

Download Prelucrarea Materialelor Prin Electro Eroziune

Post on 26-Nov-2015

24 views

Category:

Documents

4 download

TRANSCRIPT

Prelucrarea Materialelor prin Electro Eroziune Electrotehnologi Lucrarea Nr.12Prelucrarea metalelorPrin Electroeroziune12.1 Scopul lucrariEste de a cunaste tehnologia prelucrari prin electroziunea a pieselor,constructia si regimul de lucr ale masinii de prelucrat prin electroziune12.2 Teoria lucrari12.2.1 Principiul prelucrari prin electroziuneElectroziunea este procedeul de prelucrare prin eroziunea electrica a materialelor foarte dure (HRC 6064) care nu pot fi prelucrate prin procedee clasice de aschiere.Procedeul se foloseste in special in cazul in care se cere realizareaunor forme si profile deconfiguratii speciala.Principal,prelucrarea prin electroeroziune se bazeaza pe dislocarea particulelor de pe suprafata piesei prin descarcari electrice successive intre electrod - scula (catod) si electrodul- piesa (anod). Energia electrica produsa prin descarcari electrice successive se transforma direct in lucru mechanic de dislocare. Indepartarea materialului de pea nod se explica prin efectul termic al descarcarii. Scanteia care se formeaza duce la o crestere brusca si intense a temperaturi la suprafata anodului, la topire sau chiar la volatizarea materialului si la expulzarea acestuia printr-un fel de unda explozivaDurata scurta a descarcari nu permite transferul de caldura in masa electrodului, astfel incat materialul din interior nu este afectat de fenomenul termic superficial. In acest mod , asa cum se produce in figura 12.1, pe suprafata electrodului apar cratere emisferice formate in urma expulzarii materialului, crestere a caror marimi depinde de de electrica a descarcari produse. Avantajele prelucrari prin electroeroziune sunt:-posibilitatea de a prelucrare a formelor complicate a pieselor dure cu un consum redus de scule din materale deficitre;-producitvitate ridicat fata de procdeele clasice;-printr-un reglaj simplu, se pot obtine grade de finisare diferite a suprafetelor prelucrate; -numar mic de operatii;-precizie pana la sutime de mm;-posibilitatea de recondirectionare a unor scule uzate.Ca dezavantaje se mentioneaza:-productivitate mica la detasarea materialului din piesa care se prelucreaza, care scade odata cu cresterea calitatii si a precizie dimensionale a pieselor prelucrate;-uzura pronutata a electrodului scula;-consum specific ridicat de energie;Din acest motiv, prelucrare prin electroeroziune se utilizeaza ca o metoda finala , precum si in situati absolut justificate12.2.2 Schema principala a une msini de prelucrare prin electroeroziuneIn principiu instalatia electrica a une masini de prelucrat prin electroeroziune prezintata in figura 12.2 consta:-circuitul de incarcare,format din sursa de tensiune Ue, bobina K1 , si rezistorul r si condensatorul K3;-circuitul de descarcare format din condensator K3 , bobina K2 si sistemul electrod E piesa P. Ddescarcarea se realizeaza in mediul dielectric lichid, dispus intr-o cuva, in care sint scufundati cei doi electrozi. Pentru o descarcare uniforma, sistemul are un servomechanism, care are rolul de a pastra intre anumite valori distanta intre electrodul E si piesa P, tensiunea electrod-piesa servind ca semnal de comanda pentru actionarea servomecanismului.12.2.3 Generatorul de descarcareGeneratoarele utilizate in present la masinile de prelucreare prin electroeroziune sunt ed constructie foarte variata si cu caracateristic acoperinde domenii diferite,in functie de destinatia masinii.Se construiesc masini universale cu puteri de 1.150kW avand tensiunea de strapungegre de 20 250 V, lucrand cu impulsuri avand durata de 0,5.12.000 s,repetarea cu frecventa de 0,1.1,5.1000 kHz.Principalele functii ale generatorului sunt:-furnizarea tensiuni necesare amorsari si mentinerii descarcari;-limitarea curentului de descarcare;-limitarea duratei de descarcare;-asigurarea fregventei de repetitie a descarcarilorMarimea cea mai importanta care caracterizeaza descarcarea este energia de descarcare: tW=Ud 0 id dt;In care: Ud-tensiunea de descarcare,in V;id-curentul de descarcare;td-durata de descarcareEnergia de descarcare este cuprinsa intre 20J pentru un curent de 1A si timp de descarcare 1s si 20j pentru id=500A si td=2msGeneratoarele de descarcare pot fi: de relaxare si pilotate.Schema simplificata a unu generator de relaxare este prezenta in figura 12.2. descarcarea condensatorului are un caracter oscil;ator, tensiunea si curentul inversandu-se periodic pana la epuizarea energiei imagazinate in condensatorul K3. limitarea curentului de descarcare este necesara datorita pantei negative a caracteristici volt-amper a descarcari. Circuitul de incarcare are un carecater rezistiv in cazul regimurilor de finisare, iar in cazul regimurilor de degrosare, cand se lucreaza cu curenti de incarcare mai mari , se introduc inductante in vederea limitari pantei curentului, caracterul circuitului devenind inductiv .Curentul initial de descarcare este foarte ridicat in comparatie cu curentul de incarcare a condensatorului, amplitudinea primei oscilatii find data cu aproximatie de relatia: I= (Uc-Ud)In care Uc este tensiunea la care este incarcat condensatorul K3, in V; Ud-tensiunea de descarcare , de circa 1525V; C-capacitatea condensatorului ,in F; L-inductanta circuitului de descarcare, in H.Energia completa de descarcare a condensatorului este egala cu energia imagazinata in condensator: W=C Perioada descarcarii ete data de relatia:=2Generatoarele de tip KLC nu se recomanda in prelucrarea pieselor de volume si suprafete mari, in regimul de dregosare, din urmatoarele motive descarcarea find sinusoidala amortizata, energia atinsa de prima semi unda de descarcare nu mai este atinsa de cea de a doua , astfel in cat prelucrarea se intrerupe; interdependenta intre curentul de descarcare , durata descarcari si implicit eng acestuia face ca aceste marimi sa nu poate fi reglate in mod separat; amorsarea scanteii are loc numai prin aducera tensiuni de strapungere a dielectricului la valori mai mici decat tensiunea condensatorului; modul de functionare in timpul descarcari este autonom necontrolat , atat in ceaea ce priveste durata de descarcare cat si frecventa descarcarilor.Aceste generatoare sunt preferate in cazul prelucrarii de finisare sau pentru degrosari de suprafete reduse, datorita robustetii lor, cat si faptul ca realizeaza o precizie dimensionala si calitate a suprafetei.Pentru prelucrari de dregosare pe suprafete mari sunt preferate generatoarele pilotate care permit obtinerea unor inpulsuri de lunga durata si de energie ridicata.Schema principala a unui generator pilotat cu tranzistori, care permite obtinerea unor impulsuri controlate, este data in figura 12.3 Aceasta cuprinde sursa de tensiune U0 , tranzistorul de putere p care controleaza circulatia curentului din circuit si bobina K pentru limitarea curentului de descarcare. Comanda comanda tranzistorului se face de la dispoziticul de comanda DC, prin care se fixeaza durat descarcarilor si frecventa de repetitie. Avantajele generatorului cu tranzistori sunt: -intensitatea si durata descarcari pot fi reglate in mod independent;-frecventa descarcari ajunge aproape la 200kHz;-durata descarcari si durat intre doua descarcari este pentru un anumit reglaj constanta, conform diafragmelor prezente in figura12.4.12.2.4 Considerati tehnologice a) Materialul electrozilor trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:-sa fie bune conducatoare de electricitate;-sa prezinte o prelucrabilitate ridicata:-uzura relativ redusa;-sa nu fie atacate de lichidul dielectric;-sa aiba un prt de cost scazut.Proprietatile principalelor materiale utilizate la confectionarea electrozilorTabelul 12.1MaterialBun ConducatorPrelucra-bilitate ridicataUzuraRedusaRezistenta La lichidul DielectricPrt de cost scazutStabilitateaelectroduluiCupru X X X XAlama X XAluminiu si aliajele saleXPentru otelFonta X XXGrafitul X X XOtelul Modul in care sunt indeplinit aceste conditi de materiale uzuale este prezentat in talbelul 12.1. Examind datele din acest tabel se constata ca nu este posibila recomandarea unui anumit material, universal utilizabil in confectionarea electrozilio pentru orice regim de prelucrare si orice calitate impusa suprafetei.b) Constructia electrozilor. Din punct de vedere constructiv, electrozii au doua parti: o parte activa si una auxiliara. . In figura 12.5 sint prezentate cateva tipuri constructive de electrozi, indicandu-se domeniul de utilizare corespunzatoare: la prelucrarea de degrosare (fig.12,5,a) degrosarea, semifinisare si finisare(fig.12.5,b) pentru finisare(fig.12.5,c) semifinisare si finisare (fig.12.5,d) pentru strapungerea unor orificii in material plin(fig.12.5,e) Electrozii de degrosare pot fi confectionati din fascicule de sarma de cupru, un exemplu fiind prezentat in figura 12.6 . c) Uzura electrozilor. In timpul procesului de electroeroziune, simultan cu detasarea unor particule de material din piesa, are loc si un proces de desprindere a materialului din electrod. Alegerea materialului electrodului trebuie sa se faca astfel incat sa se obtina o usurare minima a acestuia si o cantitate maxima de material indepartat de piesa, are loc si un proces de desprindere a materialului din electrod. Alegerea materialului electrodului trebuie sa se faca astfel incat sa se obtina o uzura minima a acestuia si cantitate maxima de material indepartat din piesa.Uzura electrodului depinde de:-materialul electrodului;-materialul piesei de prelucrat;-regimul electric utilizat;-configuratia electrodului;-dimensiunile electrodului.In analiza uzuri electrodului se definesc urmatoarele marimi caracteristice:-uzura absolut gravimetrica-uzura absolut volmetrica-uzura relativa gravimetrica-uzura relativa volmetricaunde Ge, Gp sunt pierderile de greutate prin prelucrarea electrodului, respectiv piesei;Ve, Vp- pierderile de volum ale electrodului , respectiv piesei;e , p greutatile specifice ale electrodului si piesei.d) Adausurile de prelucrare si precizie prelucrarii. Pentru determinarea adausului de prelucrare la piese se va tine seama de urmatoarele elemente:-adancimea stratului madificat structural la prelucrare anterioara hs-inaltimea medie a neregularitatilor suprafetei rezultata in urma prelucrarii anterioare Rz;-abaterea de precizie determinate de procesul anterior de prelucrare Apr ;- abaterea de precizie de pozitionare a electrodului fata de piesa Apo;Valoare minima de adaus de prelucrarea materialului este data de relatia:H2min=hs1+Rs1+Apr1+Ape2In care s-au simbolizat cu indicii 1 elementele car caracterizeaza preulcrarea anterioara, iar 2 elementele prelucrarii pentru care se calculeaza adausul. Se recomanda ca pentru prelucrare de finisare, adausul sa fie cat mai apropiat de valoare minima.Precizia prelucrarii prin electroeroziune depinde de cunoasterea jocului lateral s1 intre electrod si piesa , iar pentru gaurile infundate a jocului de fund s, marimi evidentiate in figura 12.7.Valoare jocului depinde de parametrii electrici ai procesului de prelucrare si de careacteristicile materialelor electrodului si a piesei.O caracaterisitica a orificilor obtinute prin eroziune electrica, este acee ca prezinta o usoara conicitate, datorita faptului ca la intrare gaura este mai mult expusa descarcarilor laterare. Valoare unghiuluii la varf a conului variaza in general pentru prelucarile de finisare intre 10 .20 minute.Aceasta concitate poate fi partial inlaturata daca, conform reprezentari din fig 12.8 se permite lelectrodului o iesire V mare , iesire cel putin elgala cu grosimea materialului gaurit h. e)Lichidul dielectric trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditi:-conductivitate electrica redusa;- durata de deionizare redusa;-vascozitate corespunzatoare;-stabilitate chimica buna -securitate in exploatare;-punct de inflamibilitate ridicat-toxicitate redusa;-prt de cost scazut.Lichidele dielectrice utilizate sunt: apa distilata,petrol lampant, uleiu de transformator si alcoolmetilic,metilic sau butilic.Diagrama productivitatii in funvtie de debitul de lichid dielectric introdus intre electrod si piesa este prezenta in figura 12.9f) Productivitate procesului de prelucrare prin ereoziun electrica. Parametri care influentiaza productivitatea procesului de prelucrare prin ereoziune electrica sunt:-debitul lichidului dielectric , conform reprezentari din fig 12.9-durata impulsului din fig. 12.10; -tensiune de descarcare.fig 12.11; -tensiunea de lucru fig.12.12; 12.3. Mersul lucrari12.3.1 Pentru piesele date in lucru se aleg si se confectioneaza electrozii. Se masoara dimensiunile si masa electroduluii si a piesei.12.3.2 Se alege regimul de lucru a masini de prelucrat prin electroeroziune si se stabilesc parametri ai procesului tehnologic ca: distanta de scanteiere , durat impulsurilor , tensiune de descarcare, tensiuea de lucru.12.3.3 In timpul operatiuni de prelucrare se notaza parametri reali atinsi. Observa modul de lucru al instalati de pozitionare. Se determina timpul de lucru al masini pt operatiunea care se executa.12.3.4 La terminare prelucararii se masoara din nou dimensiunile si masele electrodului si piesei. Se calculeaza uzurile si productivitatea procesului de prelucrare. Se masoara jocul dintre electrod si piesa. Se analizeaaza calitatea suprafetei prelucrate .PAGE 4