加工金屬的電物理方法

加工金屬的電物理方法難加工材料在機器零件生產中的廣泛使用、這些零件設計的複雜性,以及對降低成本和提高生產率的日益增長的要求,導致了電物理加工方法的開發和採用。

金屬加工的電物理方法是基於利用電流作用產生的特定現象來去除材料或改變工件的形狀。

電物理金屬加工方法的主要優點是能夠使用它們來改變由無法通過切削加工的材料製成的零件的形狀,並且這些方法是在最小力或完全沒有力的條件下進行加工的。

用於加工金屬的電物理方法的一個重要優點是它們中的大多數的生產率不受加工材料的硬度和脆性的影響。這些方法加工高硬度材料(HB>400)的勞動強度和工時均小於切削的勞動強度和工時。

金屬加工的電物理方法幾乎涵蓋了所有的機械加工操作,並且在達到的粗糙度和加工精度方面並不遜色於大多數加工操作。

加工金屬的電物理方法

金屬的放電處理

放電加工是電物理加工的一種,其特點是零件的形狀、尺寸和表面質量在放電的影響下發生變化。

金屬的放電處理當脈衝電流通過工件電極和工具電極之間 0.01 - 0.05 毫米寬的間隙時,會發生放電。在放電的影響下,工件材料熔化、蒸發並以液態或氣態從極間間隙中移除。類似的電極破壞過程(細節)稱為電蝕。

為了加強電腐蝕,工件和電極之間的間隙充滿電介質液體(煤油、礦物油、蒸餾水)。當電極電壓等於擊穿電壓時,在電極和工件中間形成一個導電通道,其形式為充滿等離子體的小截面圓柱形區域,電流密度為8000-10000 A /平方毫米。維持10-5 — 10-8 s的高電流密度,確保工件表面溫度高達10,000 — 12,000˚C。

金屬的放電處理從工件表面去除的金屬用介電液體冷卻並凝固為直徑為 0.01 — 0.005 毫米的球形顆粒。在隨後的每個時刻,電流脈沖在電極間間隙最小的點處穿透電極間間隙。電流脈衝的連續供應和工具電極自動接近工件電極確保了連續腐蝕,直到達到預定的工件尺寸或去除電極間隙中的所有工件金屬。

放電加工方式分為電火花和電脈衝。

electrospar 模式的特點是使用短持續時間(10-5 ... 10-7s)的火花放電,連接電極的極性為正(細節“+”,工具“-”)。

根據火花放電的強度,模式分為硬和中(用於初步處理)、軟和極軟(用於最終處理)。軟模式的使用提供了高達 0.002 mm 的零件尺寸偏差,加工表面的粗糙度參數 Ra = 0.01 μm。電火花方式用於硬質合金、難加工金屬和合金、鉭、鉬、鎢等的加工。他們加工任何橫截面的通孔和深孔,具有彎曲軸的孔;使用金屬絲和膠帶電極,從板坯上切割零件;碎齒和螺紋;零件經過拋光和烙印。

金屬的放電處理

為了在電火花模式下進行加工,使用了機器(見圖),配備了 RC 發電機,由充電和放電電路組成。充電電路包括電容器C,由電壓為100-200V的電流源通過電阻R充電,電極1(工具)和電極2(零件)與電容器並聯連接到放電電路C。

一旦電極上的電壓達到擊穿電壓,電容器 C 中積累的能量就會通過極間間隙發生火花放電。通過減小電阻 R 可以提高腐蝕過程的效率。極間間隙的恆定性由一個特殊的跟踪系統維護,該系統控制由銅、黃銅或碳材料製成的工具的自動進給運動的機制。

電火花機:

電火花機 內嚙合齒輪的電火花切割:

內嚙合齒輪的電火花切割 電脈沖模式的特點是使用長脈衝(0.5 ... 10 s),對應於電極之間的電弧放電和更強烈的陰極破壞。在這方面,在電脈沖模式下,陰極連接到工件,這提供了比電火花模式更高的侵蝕性能(8-10 倍)和更少的工具磨損。 電脈沖模式

電脈沖模式最方便的應用領域是對由難加工合金和鋼製成的複雜形狀零件(矩陣、渦輪機、葉片等)的工件進行初步加工。

電脈沖模式通過裝置實現(見圖),其中來自電機 3 或 電子發電機… E.D.S. 的出現與磁化軸方向成一定角度運動的磁化體中的感應使得獲得更大幅度的電流成為可能。

金屬輻射處理

金屬電子束處理機械工程中輻射加工的類型是電子束或光束加工。

金屬的電子束加工基於移動電子流對加工材料的熱效應,加工材料在加工現場熔化和蒸發。如此強烈的加熱是由於運動電子撞擊工件表面時的動能幾乎完全轉化為熱能,熱能集中在一個小區域(不超過 10 微米),導致它加熱到 6000˚C。

眾所周知,在尺寸加工過程中,加工材料會產生局部效應,在電子束加工過程中,這種效應由電子流的脈沖模式提供,脈衝持續時間為 10-4 ... 10-6 s,頻率為f = 50 … 5000 赫茲。

電子束加工過程中的高能量集中與脈衝作用相結合,提供了加工條件,其中距離電子束邊緣 1 微米的工件表面被加熱到 300˚C。這使得使用電子束加工來切割零件、製造網狀箔、切割凹槽以及在由難加工材料製成的零件上加工直徑為 1-10 微米的孔成為可能。

金屬電子束處理

特殊的真空裝置,即所謂的電子槍(見圖),用作電子束處理設備。它們產生、加速和聚焦電子束。電子槍由真空室4(真空度133×10-4)組成,真空室4內裝有鎢陰極2,由高壓源1供電,保證自由電子被加速後的發射。在陰極 2 和陽極膜 3 之間產生的電場。

然後電子束通過磁透鏡系統 9、6、電對準裝置 5 並聚焦在安裝在坐標台 8 上的工件 7 的表面上。電子槍的脈衝操作模式由由脈衝發生器10和變壓器11組成的系統。

金屬電子束處理3

一種光束處理方法是基於利用高能量發射光束的熱效應 光量子發生器(激光) 在工件的表面上。

借助激光的尺寸加工包括在難加工材料中形成直徑為 0.5 ... 10 微米的孔、網絡的生產、複雜型材零件的板材切割等。

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