Elektrorosiv bearbejdning ( forkortet EDM) er en behandling, der består i at ændre form, størrelse, ruhed og egenskaber af overfladen af et elektrisk ledende emne under påvirkning af elektriske udladninger, der opstår mellem emnet og værktøjselektroden.
Elektrorosiv bearbejdning er baseret på at trække materialepartikler ud fra overfladen ved hjælp af en elektrisk udladningsimpuls. Hvis spændingen (afstanden) mellem elektroderne nedsænket i arbejdsvæsken ( dielektrisk ) er givet, når de nærmer sig (stigning i spændingen), sker der en nedbrydning af arbejdsvæsken - der opstår en elektrisk udladning, i hvilken kanal et plasma med høj temperatur dannes.
Da varigheden af de elektriske impulser, der anvendes i denne behandlingsmetode, ikke overstiger 10-2 s, når den frigivne varme ikke tid til at forplante sig dybt ind i materialet, og selv en lille mængde energi er nok til at opvarme, smelte og fordampe en lille mængde af stoffet. Derudover bidrager trykket, der udvikles af plasmapartikler, når de rammer elektroden, til udstødningen (erosion) af ikke kun smeltet, men blot opvarmet stof. Da elektrisk nedbrud som regel sker langs den korteste vej, ødelægges de nærmeste dele af elektroderne først og fremmest. Således, når en elektrode med en given form (værktøj) nærmer sig en anden (arbejdsemne), vil overfladen af sidstnævnte tage form af overfladen af den første.
Produktiviteten af processen, kvaliteten af den resulterende overflade bestemmes hovedsageligt af parametrene for elektriske impulser (deres varighed, gentagelseshastighed, pulsenergi). Den elektroerosive behandlingsmetode kombinerede elektrognist- og elektropulsmetoderne.
Den elektriske udladning mellem elektroderne forløber i flere trin: først opstår der et elektrisk nedbrud , som kan være ledsaget af gnistutladninger ; så etableres en lysbueudledning . Derfor er mange generatorer i stand til at udsende en flertrins pulsform.
Frekvensen af pulser og deres varighed vælges ud fra de teknologiske krav til den behandlede overflade. Pulsvarigheden ligger normalt i området 10 −1 ... 10 −7 s, frekvensen er fra 5-500 kHz. Jo kortere pulsvarigheden er, desto højere kvalitet (ruhed) af den resulterende overflade. Den gennemsnitlige strøm under EØS afhænger af arealet af den behandlede overflade. Med et areal på 3600 mm² er den optimale strøm cirka 100 A.
Værktøjselektroden kan have en ret vilkårlig form, hvilket tillader behandling af lukkede kanaler, der er utilgængelige for konventionel bearbejdning.
Ethvert ledende materiale kan udsættes for EEE, selvom sovjetiske videnskabsmænd siden omkring midten af 1980'erne har arbejdet med emnet elektroerosiv behandling af materialer med grænsekonduktivitet [1] .
Fordelene ved elektrisk afladningsbearbejdning omfatter:
Ulemperne ved elektroerosiv bearbejdning omfatter:
Lav produktivitet (tilførselshastighed er meget mindre end 10 mm/min) og højt strømforbrug af EDM bestemmer omfanget af dets anvendelse i produktionen.
En elektrisk udladning er en højkoncentreret i rummet i tid impuls af elektrisk energi mellem elektrodeværktøjet og elektrodedelen, som omdannes til varme. Det er under påvirkning af den kraftigste termiske energi, at materialet i begge elektroder eroderes. Samtidig opvarmning og direkte sublimering af materialekomponenterne fra elektrodernes lokale overflader, ionisering og nedbrydning af arbejdsvæsken (dielektrisk), dannelse af forbindelser i nærvær af høje temperaturer fra komponenterne i elektroderne og arbejdsfluid ved en vis kemisk aktivitet af komponenterne i elektrodematerialerne forekommer i udledningskanalen. I nærvær af vand dannes eroderede iltbaserede partikler eller oxider, mens brint frigives som en gas (bobler af gas, der stiger op fra behandlingszonen, er ofte synlige på overfladen af dielektrikumet). I nærvær af organiske dielektrika danner komponenterne i materialerne i behandlingszonen ildfaste karbider, da kulstof har en større elektrisk negativitet end det næstmest elektronegative grundstof efter fluor, oxygen, med dannelse af kulbrinter, derfor er de lokaler, hvor elektroerosivt udstyr er placeret bør ikke kun være termisk konstant (for at sikre det bedste resultat, når du udfører de vigtigste dimensionelle former for dele), men godt ventileret.
Mellemelektrodegabet er den mindste nødvendige afstand mellem værktøjselektroden og emneelektroden, for at udledningskanalen kan fremstå.
Udladningskanalen er et cylindrisk område med et lille tværsnit fyldt med plasma, som optræder mellem elektroder med afstand fra hinanden i en afstand af interelektrodegabet.
Under bearbejdning af elektrisk udladning vælges elektrodeværktøjets materiale på en sådan måde, at elektrodeemnet overvejende ødelægges, ellers mister processen med elektrisk erosion sin teknologiske betydning.
Et træk ved en sådan sekventiel elektroerosiv destruktion af elektroder er, at emneelektroden nøjagtigt gengiver profilen af værktøjselektroden, mens morfologien af elektroerosiv ødelæggelse på værktøjselektroden og emneelektroden vil være identisk og afhænger af behandlingsparametrene og egenskaberne af elektrodematerialer, hvoraf de vigtigste kan kaldes — elektrisk ledningsevne og termisk stabilitet.
Elektrorosiv volumenkopiering bruges ofte til fremstilling af tredimensionelle forme og matricer i værktøjsindustrien, såvel som til fremstilling af dele i enkeltproduktion og ved fremstilling af prototyper og prototyper i rumfarts-, bil- og elektronikindustrien. Elektroderosiv volumetrisk kopiering bruger elektroder-værktøj lavet af grafit, kobber og wolfram med en negativ profil i overensstemmelse med den nødvendige form af delen, som er placeret på maskinens fjerpinde og føres gradvist til arbejdsemnet nedsænket i et arbejdsbad væske . Til fremstilling af frimærker til jagtoperationer, udskæring af smykker og mønter er positive mastermodeller lavet af sølv af høj kvalitet ved metoden med erosiv volumetrisk kopiering og mærkning.
EDM-skæring udvider teknologien til bulkkopiering på grund af muligheden for at skære en hvilken som helst produktprofil i et hvilket som helst ledende materiale uden tab af værktøjsnøjagtighed på grund af dets konstante tilbagespoling. I dette tilfælde forstås værktøjet som en elektrodetråd med konstant tværsnit.
Elektroerosiv indblæsning af huller med lille diameter er en af varianterne af den elektroerosive bearbejdningsmetode. Metoden bruges blandt andet til at opnå huller til udfyldning af elektrodetråden som en foreløbig teknologisk operation før elektroerosiv skæring (f.eks. ved fremstilling af produkter som matrix / stanser af plastsprøjtestøbe, i dette tilfælde huller udskæres til det efterfølgende arrangement af figurerede skubbere, som igen kræver et forboret hul med en diameter på 0,3 til 1 mm i et emne op til 400 mm højt). Der er specialiserede EDM-piercingsmaskiner såvel som enheder til EDM, som leveres som en ekstra mulighed til EDM-maskinen og installeres direkte i EDM-maskinens behandlingsområde, hvilket giver dig mulighed for at udføre to indbyrdes forbundne operationer på en maskine uden at geninstallere emnet, hvilket reducerer den ekstra tid for operationen og øger bearbejdningsnøjagtigheden.
EDM-huller bruges til at lave turbinevinger, hvor det er nødvendigt at anskaffe rækker af huller på for- og bagkanten af turbinevingerne for at organisere kølekanaler, hvilket kan øge effektiviteten af turbinen. At bore huller i varmebestandige legeringer og hærdet stål er en ekstremt vanskelig opgave. Elektroerosionssyning bruges også til at lave mikroskopiske huller i brændstofinjektorer i forbrændingskammeret, spindedyser til fremstilling af syntetiske fibre som viskose, kevlar osv.
Specialiserede EDM-hullemaskiner er almindelige under navnet "superbor" (" superbor ") eller " hulpopper ". Der er både 3-koordinat (DRILL 20 af GF AGIECHARMILLES, RIver xxxC ved OCEAN) og fem-koordinat maskiner (DRILL 300 af GF AGIECHARMILLES, RIver xxxCA ved OCEAN). Værktøjsmaskiner er kendetegnet ved, at de tillader fremstilling af blinde og gennemgående huller i emnet ved hjælp af messing- eller kobberrør, som er en værktøjselektrode, der roterer kontinuerligt i patronen i nærvær af en konstant strøm af arbejdsvæske (destilleret eller deioniseret vand) pumpet gennem hullet eller hullerne i elektrodeværktøjet.
Rørformede værktøjselektroder bruges på samme måde som trådelektroden. Når man udvikler en teknologi, bør man tage højde for størrelsen af interelektrodegabet og sliddet på værktøjselektroden. Nogle modeller af elektroerosive piercingsmaskiner gør det muligt at lave huller i hærdet stål med en dybde på 100 mm på mindre end 10 sekunder med en diameter på 0,3 til 6,1 mm, mens sliddet på værktøjselektroden er op til 50-80 %.
Elektroerosiv spredning kan udføres på næsten enhver elektroerosiv maskine, afhængig af opgaven, eller på en hjemmelavet installation [3] . Det bruges hovedsageligt til at opnå pulvere fra hårde legeringer eller andre materialer i et industrielt miljø. Under elektroerosiv destruktion af elektroder dannes slam, som er granulat af afkølet materiale, nogle gange nanostørrelse, hvilket er særligt vigtigt i dag, når det er nødvendigt at opnå en lille mængde nanostørrelse partikler med en kontrolleret kemisk sammensætning.
Erosiv desintegration (“Metal disintegration machining”) bruges til at udvinde ødelagte værktøjer (bor, bor, haner) fra emner. For at fjerne et ødelagt værktøj fra emner bruges kopi-piercingværktøjer; symaskiner og sysystemer
De første rapporter om elektriske udladninger og de virkninger, der ledsager dem, blev lavet af Robert Boyle (1694), Benjamin Franklin (1751), Joseph Priestley (1766) Lichtenberg Georg Christian (1777).
I 1938 viste den sovjetiske ingeniør L.A. Yutkin , at en række elektriske gnistutladninger genererer formgivende hydrauliske stød, som markerede begyndelsen på den elektriske gnistsmedning af metaller, og blev det næste skridt, efter elektrisk lysbuesvejsning , i udviklingen af teknologiske metoder til formning ved elektriske udladninger [4] .
I 1941 blev forskerne B. R. Lazarenko og N. E. Lazarenko fra Moscow State University instrueret i at finde metoder til at øge levetiden for tændingsdistributører til bilmotorer. Som et resultat af forskning og eksperimenter med wolfram henledte de opmærksomheden på den rettede ødelæggelse af elektriske udladninger skabt af impulser af en bestemt form for strøm, som tjente som en drivkraft for skabelsen i 1943 af en ny teknologisk proces til behandling af emner ved hjælp af elektroerosion (elektrosparkmetode til elektroerosiv bearbejdning) [5] . Følgende blev opnået til opfindelsen [6] :
I 1946 blev ægtefællerne tildelt Stalin-prisen , og den 26. juni 1948 blev Boris Lazarenko tildelt graden Doctor of Technical Sciences for sin afhandling "Electro-spark-metode til metalbearbejdning."
I 1948 foreslog den sovjetiske specialist M. M. Pisarevsky en mere økonomisk elektropulsbehandlingsmetode [5] .
I 1952 introducerede det schweiziske firma Charmilles Technologies den første Eleroda D1 EDM-maskine til verden.
I 1969 introducerede det schweiziske firma Agie den første CNC -elektroimpulsbearbejdning med en ikke-profileret elektrode [8] .
På forskellige tidspunkter har sådanne sovjetiske og russiske videnskabsmænd som V. A. Volosatov, A. N. Zaitsev, B. N. Zolotykh, L. I. Kozlovsky, M. V. Korenblyum, E. M. Levinson, A. L. Livshits, E. F. Nemilov, M. Sh. Otto, L. V. P. Popilov, L. V. P. I. Mol. Stavitsky, N. K. Foteev og andre [9] [10 ] ] [11] [12] [13] [14] [15] [16] .
I sovjettiden blev den aktive udvikling inden for design af elektrisk udladningsudstyr udført af virksomhederne fra Scientific Research Experimental Institute of Metal-cutting Machine Tools (det moderne navn på driftsorganisationen ifølge åbne informationskilder er ENIMS PJSC (Moskva) ) og Istok Research Institute (Fryazino, Moskva-regionen). I Rusland producerer elektrisk udladningsudstyr: "Delta-Test" (Fryazino), "Plant Stankokonstruktsiya" (Moskva), "Spetspromoborudovanie" (Ulyanovsk), "TsNITI" (Moskva) ), "St. Petersburg Precision Machine Tool Plant", "Troitsky Machine Tool Plant".
Aktiv forskning i elektroerosive behandlingsmetoder anvendt på innovative materialer, herunder kompositter og nanokompositter, opnået ved forbedrede metoder til pulvermetallurgi, samt udvikling af diagnostiske metoder og effektiv adaptiv kontrol, udføres af videnskabelige grupper af Stankin Moscow State Technological Universitet [17] [18] [ 19] [20] .
I Europa er elektrisk udladningsbearbejdning blevet bredt udviklet og spredt siden 1970'erne, herunder takket være den aktive patentering af metoden i 1960'erne, afholdelse af konferencer på forskellige niveauer og deltagelse i dem over hele verden af Lazarenko-ægtefællerne [21 ] [22] [23] . Der er et tidsskrift "Electronic Processing of Materials", hvis chefredaktør fra 1961 til 1978 var B. R. Lazarenko.
De førende inden for bearbejdning af elektrisk udladning er følgende virksomheder: GF AgieCharmilles (Schweiz), ONA (Spanien), Mitsubishi (Japan), Fanuk (Japan), Seibu (Japan), Sodick (Japan).