Електроерозійна обробка нержавіючої сталі

Електроерозійна обробка нержавіючої сталі - це різновид електрофізичної обробки металу. Характеризується тим, що зміна форми, розмірів та якості поверхні заготовки нержавіючого металу, який є електропровідним, відбувається під дією електричних (іскрового чи дугового) розрядів.

Електроерозія - це технологія, яка забезпечує більшу гнучкість, дозволяючи виготовляти дуже складні деталі та надавати ідеальної форми всім типам металу.

Електроерозійна обробка (ЕЕО) - це високоточний технологічний процес, який використовується для обробки провідних матеріалів, у тому числі нержавіючої сталі. Цей метод дозволяє створювати деталі складної геометрії з високою точністю та чистотою поверхні, що є недоступним для традиційних методів обробки.

Електроерозія використовується в різних галузях промисловості, для виготовлення деталей, що вимагають граничної точності. Наприклад, вона відіграє важливу роль у створенні деталей машин в аерокосмічній та оборонній промисловості. Її також можна використовувати для створення невеликих і точних медичних пристроїв і компонентів, таких як різні хірургічні інструменти. В автомобільному секторі ця процедура використовується для розробки компонентів двигуна, деталей трансмісії тощо. Електроерозія також відіграє життєво важливу роль у творчих галузях, таких як виготовлення вишуканих ювелірних виробів , яке вимагає найвищої точності та уваги до деталей. Нарешті, її можна використовувати для виготовлення інструментів.

Принцип роботи ЕЕО

ЕЕО ґрунтується на явищі електричної ерозії. Між електродом-інструментом та оброблюваною заготовкою створюється електричний розряд, який призводить до локального плавлення та випаровування матеріалу. За рахунок багаторазового повторення розрядів відбувається поступове видалення матеріалу з поверхні заготовки за заданою траєкторією.

Процес відбувається наступним чином:

Створення електричного розряду: між електродом (інструментом) та оброблюваною деталлю створюється електричний розряд. Електрод зазвичай виготовляється з міді або графіту і має форму, що відповідає контуру майбутньої деталі.
Іонізація діелектрика: під дією електричного поля діелектрик (вода, масло), що знаходиться між електродом та деталлю, іонізується.
Виникнення ерозії: між електродом та деталлю виникає серія коротких електричних розрядів. Кожен розряд створює високу температуру в зоні контакту, що призводить до випаровування та плавлення частинок матеріалу деталі.
Видалення матеріалу: випаровані та розплавлені частинки матеріалу видаляються з зони обробки за допомогою діелектрика.
Переміщення електрода: для отримання бажаної форми деталі електрод переміщується відносно деталі з заданою швидкістю та траєкторією.

Електроерозія - це багатоступінний процес. Він включає наступні кроки:

Підготовка заготовки: заготівля закріплюється та готується до електроерозії.
Установка електрода: електроди виготовляються з провідних матеріалів та проектуються відповідно до форми кінцевого продукту.
Використання електроерозійної оливи: і шматок металу, і електрод занурюються в спеціальну оливу. Вона є своєрідною ізоляцією, посилюючи електричний розряд.
Електричний розряд: високочастотний електричний розряд утворюється між шматком металу та електродом. Він викликає іскру, та її енергія розплавляє необхідну частину матеріалу заготівлі.
Рух електрода: електрод завжди рухається щодо заготівлі. У процесі іскра усуває надлишки матеріалу. Так виходить кінцевий продукт.
Видалення сміття: діелектрична рідина, або так звана олива, змиває сміття. Таким чином, робоча зона залишається вільною від будь-яких забруднень.
Оздоблення виробу: після завершення процесу електроерозії заготівлі може знадобитися додаткове оздоблення, таке як шліфування або полірування.

Типи машин, що використовуються для електроерозії нержавіючої сталі

Електроерозія - це високоточний процес металообробки, що дозволяє створювати складні форми та візерунки. Ось чому для цього потрібні високоточні машини. Ось деякі з них:

Електроерозійні верстати

Електроерозійні верстати використовуються для різання та формування металу. Вони виробляють високоточні та докладні форми металевих деталей. Ось чому вони часто використовуються в секторах, що вимагають найвищої точності, таких як аерокосмічна промисловість, медицина та електроніка.

Електроерозійні верстати можна використовувати з широким спектром металів, включаючи тверді, які важко обробляти за допомогою звичайних інструментів. Однак оскільки процес ЕЕО займає багато часу і може бути дорогим, його зазвичай використовують для дрібносерійних застосувань.

Дротові електророзрядні машини

Дротові електроерозійні машини - це спеціалізовані машини, які використовують електричну енергію для різання металу. Вони зазвичай використовуються для різання складних форм у металі, у тому числі з жорсткими допусками. Вони часто використовуються для різання твердих матеріалів, які важко піддаються обробці, таких як інструментальна нержавіюча сталь, титан і високоміцні сплави.

Однак їх дротяні електроди потрібно постійно замінювати, що збільшує вартість і час, необхідні для кожної операції. Тому їх часто використовують виключно для високоточних операцій.

Електроерозійні верстати з занурювальним ротором

Зазвичай вони використовуються для різання металевих деталей у певні форми. Як і у випадку з будь-яким іншим типом електроерозійного верстата, електроерозійні верстати з занурювальним ротором вимагають занурення заготовки та електрода-інструменту в діелектричну рідину. Потім подається електричний розряд. Електричний розряд сприяє формуванню заготівлі у бажаній формі.

Електроерозійні верстати для свердління отворів

Електроерозійні верстати для свердління отворів - це спеціалізоване обладнання, в якому електрод розташований вертикально над заготівлею. Електричний розряд відбувається між електродом та металевим шматком, створюючи в ньому точний отвір.

Електроерозійні верстати для свердління отворів зазвичай використовуються для свердління точних отворів у металевих компонентах, особливо в таких галузях, як аерокосмічна промисловість, виробництво медичних приладів та автомобілебудування. Їх можна використовувати для обробки твердих металів, таких як нержавіюча сталь. Ще однією перевагою цих верстатів є те, що електрод можна використовувати багаторазово, що знижує загальну вартість процесу обробки.

Однак слід пам'ятати, що процес свердління отворів за допомогою електроерозійних верстатів складний і відносно дорогий. Поверхня навколо просвердленого отвору може бути шорсткою і потребуватиме додаткових доробок.

Вимоги до мастильних матеріалів для процесу електроерозії

Мастильні матеріали, що використовуються для електроерозії, називаються діелектричними рідинами або оливами. Ці мастильні компоненти повинні відповідати певним вимогам, щоб бути ефективними та безпечними для використання. Деякі вимоги включають термічну стабільність, хімічну стабільність, низьку електропровідність, низьку в'язкість, низьку леткість та температуру спалаху вище 100 ºC.

Що таке діелектричні оливи?

Діелектричні масла - це вид ізолюючих рідин, що використовуються в електричних системах. Їхня основна роль - не допустити проходження електричного струму через мастило. Вони також забезпечують покращений захист від електричного пробою.

Діелектричні оливи зазвичай застосовуються у високовольтних середовищах, таких як трансформатори та конденсатори. Крім їх застосування в електрообладнанні, діелектричні оливи також відіграють важливу роль в операціях з обробки металів, включаючи електроерозію. Їхнє завдання - служити ізоляцією, а також видаляти сміття із системи. Олива допомагає підтримувати електричний розряд, охолоджувати електрод і заготовку та видаляти матеріал, що піддається ерозії.

Деякі з найбільш поширених властивостей діелектричних олив:

Висока діелектрична міцність;
Високий електричний опір;
Хороша термічна стабільність;
Низька леткість;

Переваги та недоліки електроерозійної обробки (ЕЕО) нержавіючої сталі

Переваги:

Висока точність: можливість отримання складних геометричних форм з високою точністю розмірів та чистотою поверхні.
Універсальність: придатна для обробки матеріалів будь-якої твердості, включаючи загартовану нержавіючу сталь.
Відсутність механічного впливу: електрод не контактує безпосередньо з заготовкою, що виключає деформацію та наклеп поверхні.
Можливість обробки тонкостінних деталей: завдяки локальному характеру розряду, можна обробляти деталі зі складною внутрішньою геометрією.
Відсутність теплового впливу на зону різання: це дозволяє обробляти термочутливі матеріали та деталі з наплавленими твердими сплавами.
Можливість обробки електропровідних неметалічних матеріалів: крім металів, ЕЕО застосовується для обробки графіту, кераміки та інших матеріалів.

Недоліки:

Основні недоліки електроерозійної обробки нержавіючої сталі:

Низька швидкість обробки: порівняно з традиційними методами обробки, такими як фрезерування або точіння, електроерозія є повільнішим процесом. Це пов'язано з поімпульсним видаленням матеріалу.
Висока вартість: обладнання для електроерозійної обробки, а також витратні матеріали (електроди, діелектрик) є досить дорогими. Крім того, процес вимагає кваліфікованого персоналу.
Обмежені геометричні можливості: хоча електроерозія дозволяє обробляти складні форми, є певні обмеження щодо мінімального радіусу закруглення та глибини порожнин.
Пошкодження поверхні: під час процесу на поверхні деталі можуть утворюватися мікротріщини, задирки та інші пошкодження. Це може вимагати додаткової обробки для досягнення необхідної якості поверхні.
Вплив на навколишнє середовище: електроерозійна обробка супроводжується утворенням пари, аерозолів і дрібних частинок металу, що можуть забруднювати довкілля. Необхідне застосування систем очищення та вентиляції.
Високі теплові навантаження: під час процесу виділяється значна кількість тепла, що може призвести до зміни структури матеріалу в зоні обробки і, як наслідок, до зниження його міцності.
Обмеження за розмірами заготовок: не всі деталі можна обробити електроерозійним способом через обмеження робочого простору станка.

Застосування ЕЕО для нержавіючої сталі:

Виготовлення штампів: створення складних штампів для гарячої та холодної штампування.
Вирізання складних контурів: вирізання отворів, пазів та інших елементів складної форми.
Медична промисловість: виготовлення імплантів та хірургічних інструментів.
Авіаційна промисловість: виготовлення деталей двигунів та інших складових.
Годинникова промисловість: виготовлення дрібних деталей з високою точністю.

Фактори, що впливають на якість обробки:

Матеріал заготовки: хімічний склад та структура матеріалу впливають на швидкість обробки та якість поверхні.
Електрод: матеріал, форма та розмір електрода визначають точність обробки.
Діелектрик: тип діелектрика впливає на стабільність процесу та якість поверхні.
Режим роботи: параметри електричного розряду (напруга, струм, частота) визначають швидкість обробки та шорсткість поверхні.

Типи електроерозійної обробки:

Дротова електроерозія: використовується для вирізання складних контурів та отримання точних геометричних форм.
Прошивна електроерозія: застосовується для виготовлення отворів різного діаметра та глибини.
Поверхнева електроерозія: використовується для обробки поверхні, наприклад, для полірування або створення рельєфу.

Дротова електроерозія

Дротова електроерозія - це високоточний технологічний процес, який використовується для вирізання складних контурів і деталей з провідних матеріалів, таких як нержавіюча сталь і метали та деякі види графіту. Цей метод заснований на ерозійній дії електричних розрядів між металевим дротом і оброблюваною заготовкою.

Принцип роботи

Електричний розряд: між дротом і заготовкою проходить електричний струм, який створює серію коротких електричних розрядів.
Ерозія матеріалу: кожен розряд випаровує невелику кількість матеріалу з заготовки, формуючи необхідний контур.
Подача дроту: дріт постійно подається в зону розряду, компенсуючи знос і підтримуючи постійну відстань між дротом і заготовкою.

Дротова електроерозія є незамінним технологічним процесом у сучасному виробництві, що дозволяє вирішувати найскладніші завдання обробки металів з високою точністю і якістю.

Прошивна електроерозія

Прошивна електроерозія - це високоточний метод обробки металів, який використовується для створення отворів різного діаметра та глибини в твердих матеріалах. Цей процес заснований на використанні електричних розрядів між тонким дротом-електродом та оброблюваною деталлю, зануреними в діелектричну рідину.

Прошивна електроерозія використовуються в різних галузях промисловості, таких як авіабудування, мікроелектроніка, медицина та ін. Вона використовуються для виготовлення деталей з нержавіючого металу, які вимагають високої точності та чистоти обробки, таких як отвори для кріпильних елементів, отвори для різьблення та ін.

Принцип роботи:

Електричний розряд: між дротом та деталлю створюється електричний розряд, який призводить до локального плавлення та випаровування матеріалу.
Рух дроту: дріт рухається за заданою траєкторією, поступово проникаючи в матеріал і формуючи отвір.
Діелектрична рідина: рідина охолоджує дріт, видаляє продукти зносу та ізолює електричні розряди між іншими ділянками.

Прошивна електроерозія є незамінним методом для обробки нержавіючої сталі з високою точністю та складною геометрією. Завдяки своїм перевагам, цей метод широко застосовується в різних галузях промисловості.

Поверхнева електроерозія

Поверхнева електроерозія - це високоточний технологічний процес, заснований на використанні електричних розрядів для видалення матеріалу з поверхні об'єктів, що проводять. Вона широко застосовується у промисловості для виготовлення деталей складної геометрії, обробки твердих сплавів та створення мікроструктур.

Принцип роботи

Поверхнева електроерозія заснована на явищі електричного пробою діелектрика (зазвичай дистильованої води або оливи) між електродом-інструментом та оброблюваною деталлю. При подачі високої напруги між електродами виникає іскровий розряд, що плавить і випаровує невеликий обсяг матеріалу з поверхні деталі. Розряди, що повторюються, дозволяють поступово формувати необхідний профіль поверхні.

Завдяки постійному розвитку технологій, поверхнева електроерозія продовжує вдосконалюватись. Розробляються нові типи електродів, ефективніші діелектрики та системи управління процесом. Це дозволяє розширювати сфери застосування поверхневої електроерозії і підвищувати її ефективність.

Висновок

Електроерозійна обробка є незамінним технологічним процесом для обробки нержавіючої сталі. Вона дозволяє вирішувати складні інженерні завдання та виготовляти деталі з високою точністю та якістю.