20. PRELUCRAREA PRIN EROZIUNE ELECTRICĂ

20.1. Introducere

Eroziunea electrică este un fenomen complex de prelevare de material, ce

are loc întotdeauna între doi electrozi imersaţi într-un fluid dielectric.

Pentru generarea unei scântei între cei doi electrozi este necesar să se

aplice acestora o tensiune mai mare decât tensiunea de străpungere a

dielectricului dintre cei doi electrozi. Tensiunea de străpungere depinde de

distanţa dintre electrozi, caracteristicile izolante ale fluidului, precum şi de

gradul de acurateţe a spaţiului dintre electrozi. Sub influenţa câmpului electric,

în spaţiul de lucru au loc următoarele fenomene:

Ionii liberi şi electronii din interstiţiul de lucru sunt acceleraţi, capătă o viteză

de deplasare mare, orientându-se spre anod şi catod funcţie de polaritate. În

urma acestei deplasări se formează un canal ionizat cu caracteristici

conducătoare bune (fig.20.1.).

Fig.20.1 Procese în spaţiul de lucru la prelucrarea prin eroziune electrică

1 – anod; 2 – catod; 3 - coloana de plasmă; 4 - traiectoria ionilor ce se

deplasează în interstiţiu; 5 - dielectric

128

Prin mediul dielectric ionizat se produce descărcarea între electrozi. Ionii şi

particulele elementare parcurg canalul ionizat formând o zonă de plasmă care

atinge temperaturi de 8000...12000 K, datorită energiei şi ciocnirilor tot mai

numeroase (fig. 20.2). Temperatura ridicată din canalul de descărcare

provoacă topirea locală instantanee a stratului de pe suprafaţa celor doi

electrozi.

Fig. 20.2. Coloana de plasmă din interstiţiul de lucru

1- coloana de plasmă; 2 - componenta negativă a curentului;

3 - componenta pozitivă a curentului; 4 - gaze de piroliză.

Datorită vaporizării energice şi datorită produselor de piroliză canalul de

transfer se deformează, mărindu-şi foarte mult diametrul (fig. 20.3).

În momentul întreruperii curentului, scăderea bruscă a temperaturii provoacă

implozia canalului stabilizat care generează forţe dinamice ce au ca efect

aruncarea materiei topite în exteriorul craterului. Materialul expulzat se

resolidifică sub forma unor sfere de mici dimensiuni în lichidul dielectric şi

este evacuat prin circulaţia acestuia. Consumul din materialul celor doi

electrozi este asimetric şi depinde de polaritatea, de conductivitatea termică,

129

Fig. 20.3 Dezvoltarea descărcării electrice

1- coloana de plasmă dezvoltată şi deformată; 2 - gaze de piroliză; 3 - porţiunea

din anod vaporizată; 4 - porţiunea din catod vaporizată.

20.2. Utilaje de prelucrat prin eroziune electrică

În ansamblu, utilajele de prelucrat prin eroziune electrică au din punct de

vedere mecanic caracteristicile unor maşini unelte clasice.

Principalele elemente componente ce intră în structura unei maşini de

eroziune electrică sunt:

- generatorul de impulsuri;

- batiul;

- masa maşinii;

- cuva de lucru;

- capul port electrod;

130

- dispozitivul de avans automat al electrodului;

- sistemul pentru circulaţia lichidului dielectric;

- instalaţia hidraulică;

- alte elemente şi accesorii.

20.3 Maşina de prelucrat ELER-01 GEP50-F

Figura 20.4 prezintă maşina de prelucrat prin eroziune electrică ELER-01

GEP50-G care se compune din următoarele elemente: instalaţie de circulaţie şi

filtrare a lichidului dielectric; batiul maşinii; masa de lucru; cuva; masa

maşinii; montantul; sania capului de lucru; capul de lucru; instalaţia hidraulică

de acţionare; panoul de cuplare a maşinii; pupitrul de comandă; cablul de

legătură generator de impulsuri-maşină; generatorul de impulsuri;

Instalaţia de circulaţie şi filtrare a lichidului dielectric trebuie să asigure

cantitatea de lichid necesară prelucrării, formarea băii de lucru unde se află piesa

supusă prelucrării, spălarea interstiţiului de lucru în mod continuu, filtrarea

lichidului dielectric, răcirea şi menţinerea temperaturi între anumite limite.

Batiul maşinii este de obicei de formă paralelipipedică realizat în

construcţie sudată nervurată. Pe suprafaţa superioară a batiului se află montată

masa de lucru şi montantul, iar pe partea frontală este amplasat pupitrul de

comandă prin intermediul unei tije deplasabile şi în interiorul batiului se

montează instalaţia hidraulică de acţionare a cuplului de lucru. Pe partea

posterioară se află panoul de alimentare şi distribuţie a energiei electrice.

Masa de lucru este unul din principalele subansambluri, de precizia căruia

depinde precizia şi calitatea maşinii, deci precizia şi calitatea pieselor realizate

pe maşină. Masa este susţinută pe ghidaje de precizie ridicată, de obicei placate

şi cu sustentaţie hidrostatică. Acţionarea mesei pe direcţia longitudinală şi

transversală se face cu mecanisme şurub piuliţă de bile, cu recirculaţie având

sisteme de compensare a jocurilor.

131

1- instalaţie de circulaţie şi filtrare a lichidului dielectric; 2 - batiu; 3 - masă de lucru; 4 - cuvă; 5 - montant;

6 - sanie cap de lucru; 7 - cap de lucru; 8 - instalaţie hidraulică de acţionare; 9 - panou de cuplare; 10 - pupitru

de comandă; 11 - cablu de legătură generator de impulsuri-maşină; 12 - generator de impulsuri;

Fig. 4 Maşina de prelucrat prin eroziune electrică ELER-01 GEP50-G

132

133

tensiune. Caracteristicile genera

prelucrare. Im ă au

intensit

eroziunii din i

acest intersti ă pe

parcursul prelucr ţie

al regulatorului

lucru.

de

distan ă

fie în num

Sistem cu

co

const

înf

pentru m

Înf

rigid de sert

conductele 5

presiune ajunge în camera superioar

pistonului

înf ui şi

pistonul 7 se ridic

ţii

diferite, ceea ce duce la o m

Electromagnetul 3 se comand

co

Generatoarele de impulsuri sunt destinate realizării impulsurilor de

torului de impulsuri determină tehnologia de

pulsurile folosite la prelucrarea prin eroziune electric

ăţi de până la 1000A şi tensiuni între 20...40 V.

Procesele fizice de prelevare a metalului şi de evacuare a produselor

nterstiţiul de lucru permit obţinerea unei prelevări optime când

ţiu are o anumită valoare, valoare ce trebuie menţinută constant

ării. Electrodul unealtă este deplasat de mecanismul de execu

de avans pentru menţinerea constantă a mărimii interstiţiului de

Sistemul de reglare automată a interstiţiului trebuie să menţină o astfel

ţă între piesa de prelucrat şi electrodul unealtă încât impulsurile de lucru s

ăr maxim, iar impulsurile în gol şi în scurtcircuit să tindă către zero.

ul de reglare a interstiţiului de lucru este de tip servomecanism

mandă electrohidraulică (fig.5). Sistemul de reglare a interstiţiului de lucru

ă din sertarul hidraulic 2 comandat electric de electromagnetul 3 care are o

ăşurare de reglare 1 şi o înfăşurare 4, legată la o sursă de curent continuu,

icşorarea inerţiei sertăraşului şi înlăturarea frecării de contact.

ăşurarea 1 comandă deplasarea miezului magnetic al electromagnetului legat

ăraşul 2. În acest fel se modifică raportul debitelor de ulei în

şi 6.

La o tensiune mare pe înfăşurarea 1, sertăraşul 2 coboară, uleiul sub

ă a cilindrului 9 având ca rezultat coborârea

7 şi apropierea electrodului unealtă de semifabricat. Când în

ăşurarea 1 curentul este mic, arcul ajunge în partea inferioară a cilindrul

ă.

În raport cu valoarea curentului de reglare, pistonul 7 ocupă pozi

işcare oscilatorie a electrodului sculă în sus şi în jos.

ă cu o tensiune Uoc rezultată dintr-un bloc de

mparaţie.

Fig. 20.5 Sistemul de reglare a interstiţiului de lucru

1 - înfăşurare de reglare; 2 - sertar electrohidraulic; 3 - bobină de comandă;

4 - înfăşurare de comparaţie; 5,6 - conducte de alimentare a organului de

execuţie; 7 – piston; 8 – arc; 9 - cameră superioară a sistemului de reglare

În acest bloc se stabilesc abateri între o tensiune prestabilită, reglabilă şi o

tensiune medie pe interstiţiu. Dimensiunea interstiţiului se poate regla din

exterior menţinându-se totuşi un optim pentru o anumită prelucrare. Avantajul

constă în posibilitatea alegerii unui interstiţiu la care evacuarea produselor

eroziunii să fie cât mai eficace, ceea ce măreşte stabilitatea procesului.

134