Gia c«ng xung ®iÖn ( EDM electrical discharge machining ) Gia c«ng xung ®iÖn (EDM) lµ mét ph−¬ng ph¸p lÊy kim lo¹i b»ng xung ®iÖn Mét ®iÖn cùc cã h×nh d¹ng nhÊt ®Þnh (th−êng lµ ®ång hoÆc graphit) ®−îc[.]
Gia công xung điện ( EDM- electrical discharge machining ) Gia công xung điện (EDM) phơng pháp lấy kim loại xung điện Một điện cực có hình dạng định (thờng đồng graphit) đợc dùng để tạo hốc có hình dạng ngợc với điện cực Không có tiếp xúc trực tiếp điện cực phôi Xung điện qua dung dịch điện môi (thờng dầu nhẹ),khoảng cách điện cực phôi đợc điều khiển Cả điện cực phôi phải có tính chất dẫn điện Mặc dù vài máy EDM có khả dịch chuyển theo vài trục, máy EDM đơn giản có trục thẳng đứng dới điều khiển động servo (H1) Dấu âm điện cực đợc nối âm Giữa bề mặt dụng cụ chi tiết gia công phải tồn khe hở gọi khe hở điện cực ( 0.025 ữ 0.05mm ) Nếu bàn đợc phép dịch chuyển kiểm soát, có tiếp xúc trực tiếp điện cực phôi, điều gây ngắn mạch Hiện tợng đợc ngăn chặn cấu servo điện đợc đo so sánh với thông tin tham chiếu Nếu liệu lớn giá trị tham chiếu, bàn tiến lên, nhỏ hơn, bàn lùi lại Dịch chuyển thực xi lanh thuỷ lực hay động servo dẫn động trực tiếp Khi phôi đợc gia công mài mòn xung, khoảng cách điện cực phôi tăng lên Điện tăng lên bàn tiến lên đến điện phù hợp với giá trị tham chiếu Do cấu servo trì khe hở không đổi Sự sói mòn tiếp tục đến đạt đợc chiều sâu đà đặt Tại thời điểm điện cực đợc rút khỏi phôi Hinh1 Sơ đồ máy gia công xung điện Cơ chế tách bỏ vật liệu Năng lợng dòng điện chiều đợc đặt vào mạch xung tạo xung vuông gần đúng, với tần sồ F ( F 200.000 ữ 500.000 Hz ), điện cực V 30 ữ250V Một cách lý tởng xung tạo hồ quang (tia lửa điện ) Mỗi hồ quang xuất nơi mà điện trở nhỏ nhất, thờng gần chỗ phóng hồ quang trớc đó, tạo nhiệt cục lớn bề mặt phôi (10.000 ữ20.000oC), làm kim loại nóng chảy bốc Hiện tợng diễn liên tục chạy khắp bề mặt điện cực, cuối khe hở trở nên đặn (hình ) Do tuỳ theo hình thù Katôt mà anôt đợc chép lại hình dạng giống nh Thông thờng cực âm bị mòn cực dơng do: - Động lợng gây e lớn nhiều so với ion - Do nhiệt phân dung môi mà tạo màng mỏng bon bám vào âm cực (các bon có chất lỏng ) Do cực âm thờng đợc nối với dụng cụ Sóng vuông biểu diễn quan hệ dòng điện theo thời gian, thông số kỹ thuật thông thờng nguồn điện EDM Các biến thời gian nối mạch, thời gian ngắt mạch dòng điện đỉnh (H2) Hình2 Những thông số xung EDM, Thời gian ngắt mạch cờng độ dòng điện đỉnh xác định lợng tia lưa H×nh3 Profin cđa mét xung EDM a – thêi gian ion ho¸; b- thêi gian xung; c – thời gian khử ion; d thời gian nghỉ Hỗu hết trình mòn điện cực xảy suốt thời gian ion hoá Hình có tính chất tham khảo, trình phức tạp nhiều Khi điện cực tiếp cận phôi, dung dịch điện môi bắt đầu iôn hoá điểm tiếp cận gần Điện rơi xuống mức thấp (khoảng 35 V) dòng điện bắt đầu chạy qua Đây phóng điện Nó xẩy khoảng cách phóng điện từ 0,01 đến 0,4 mm Với lần phóng điện vật liệu bị tách khỏi phôi bay chảy, lỗ xuất phôi điện cực Hình cho tranh rõ hơn, biểu diễn điện áp dòng điện nh hàm thời gian Thêi gian nèi m¹ch ( on – time) cã thĨ đợc chia thành thời gian iôn hoá, thời gian phóng điện thời gian khử iôn Sự ngắt quÃng dòng điện ( off time) cho phép hạt vật liệu bị tách từ hố tạo xung bị đẩy dòng chảy chất điện môi Dung dịch ion hoá đợc bỏ thay b»ng dung dÞch míi Thêi gian off – time phải lớn thời gian khử iôn để ngăn phóng điện liên tục điểm Hiện tợng đợc biết hồ quang điện chiều Hinh : Profin bề mặt Hinh : Sơ đồ nguyên lý EDM Nguồn điện cho EDM đợc cải tiến từ mạch điện trở tụ điện (RC Hình 6) Gần đây, cã xu h−íng chun sang thiÕt bÞ tranzitor oxit kim loại tác động trờng Chúng hữu ích nguồn điện EDM khả chuyển mạch nhanh công suất cao Một nguồn điện đại cho phép đặt độc lập thời gian on time off time Phạm vi thông thờng đến 1000 micro giây Thờng toàn lợng xung ®iƯn tû lƯ víi thĨ tÝch cđa khèi ®å thÞ vuông trục vuông góc thời gian, dòng điện điện áp Chỉ có thời gian nối mạch ( on time) tức thời gian sau iôn hoá ảnh hởng đến việc tách bỏ vật liệu (H4) Nh đờng kính hố (tạo xung) tỷ lệ với dòng điện tác động chiều sâu tỷ lệ với thời gian nối mạch Hình : Sơ đồ kích thớc tia lửa xung EDM Năng lợng tia lửa có hiệu lực ®Ĩ bãc vËt liƯu tû lƯ víi thêi gian ®ãng mạch hiệu quả, cờng độ dòng điện điện áp đánh lửa Hình Sơ đồ nguyên lý mạch phục hồi Hình 9.8 :ảnh hởng lợng xung đến tốc độ bóc tách vật liệu độ nhám bề mặt Thực nghiệm cho thấy tốc độ tách bỏ vật liệu thay đổi từ gần nh chế độ gia công tinh 410 mm3/ph với dòng điện 25 A Mét ngn 400A cã thĨ gia c«ng tíi 4350 mm3/ph Cần phải ý giá trị tăng không tuyến tính Xung tạo từ nguồn điện tiêu chuẩn tạo tia lửa điện Năng suất tách bỏ vật liệu xác định qua c«ng thøc Q≈ (4 x10 ).i.Tϖ −1.23 ( mm3/phut) : i cờng độ dòng điện ( A ) T điểm sôi vật liệu chi tiết gia công ( 0C) Hình : Những thông số ảnh hởng đến trình EDM Bề mặt gia c«ng b»ng EDM Topography EDM cã mét dÊu hiƯu bề mặt riêng biệt Bề mặt tơng tự bề mặt bị bắn phá với tất hố có kích thớc (H7) Không có kiểu hay hớng xếp bề mặt nh phơng pháp gia công thông thờng khác Vì kích thớc hố phụ thuộc vào lợng tia lửa điện thay đổi nhiều Bề mặt gia công EDM có nhấp nhô Ra từ 0,2 đến 12,5 m Khi gia công thép xác định gần Ra 1.11 Q8.834 (mm) Q : Năng suất gia công mm3/phut Hình : Một bề mặt điển hình sau gia công xung điện Các tham số gia công : cực điện cực dơng Thời gian nối mạch 58 giây, thời gian off-time 32 m, dòng điện max 13A điện cực graphit, phôi thép dụng cụ Độ nhám bề mặt Ra 3,5 m Các ảnh hởng tổ chức kim loại hoá học Vì tợng nhanh chất điện môi tác động tản nhiệt phôi, lớp bề mặt bị tác động trình EDM mỏng nhỏ 0,13 mm gia công thô 0,01 mm gia công tinh Vì tiêu chí để đánh giá độ dày lớp (thay ®ỉi ®é cøng, øng st d−, c¸c t¸c ®éng vỊ tổ chức kim loại ), phơng pháp cần phải thĨ Líp nµy cã thĨ chia thµnh mét lớp gọi lớp bị tái đúc lớp bị ảnh hởng nhiệt Lớp bị tái đúc đợc đặc trng cấu trúc bị nhanh, lớp bị ảnh hởng nhiệt có cấu trúc ủ hay bị ram Các tác động phụ thuộc nhiều vào hợp kim đợc gia công Vì phần lớn EDM dùng gia công thép bon cao để làm khuôn dập đúc Lớp tái đúc thép dụng cụ cứng vật liệu nguyên khối hình thành mactenxit, vùng bị ảnh hởng nhiệt mềm mactenxit bị ram Những lợng nhỏ vật liệu điện cực nh cácbon từ chất điện môi lắng động bề mặt EDM Trong trờng hợp gia công thép, lợng cácbon d bề mặt tạo thêm mactenxit làm tăng nguy nứt Hình 9.11 : Vùng ảnh hởng nhiệt phơng pháp EDM Điện cực v phơng pháp gia công điện cực Chi phí điện cực thờng phần đắt gia công xung điện Chi phí vật liệu chế tạo, mòn sửa điện cực phải đợc đánh giá cẩn thận để xác định vật liệu điện cực chế độ máy EDM tốt Điện cực lý tởng loại có tính dẫn điện cao, dễ chế tạo có nhiệt độ nóng chảy cao, phải đủ bền để chịu đợc phơng pháp gia công thông thờng để không bị biến dạng.Các cực dùng cho kết hợp khác cặp điện cực phôi đợc trình bày bảng Bảng : Cực điện cực cặp điện cực phôi khác Vật liệu phôi Vật liệu điện cực Thép CácbitVonfram Đồng Nhôm Hợp kim nikel Graphit +, - - - + +, - §ång + +, - - + + Cu –W + +, - - + + +, - + - - - + - ThÐp §ång thau - Độ xác gia công Dung sai 0.05mm dễ đạt đợc phơng pháp EDM, nhiên việc điều khiển tốt thông số trình EDM đạt đợc dung sai 0.003mm Gia công phơng pháp EDM có tợng côn, có bán kính góc khe hở đánh lửa cắt Độ côn thông thờng vào khoảng 0.005 ữ 0.05mm 10mm chiều sâu đợc giới hạn sử dụng phơng pháp dội hút Kích thớc cắt phụ thuộc vào điều kiện gia công (hình 9.12) Biểu đồ đợc xem xét ®Ĩ thiÕt kÕ dơng H×nh 9.11 : BiĨu ®å cắt Mòn Hệ số mòn điện cực đợc biểu diễn theo mòn mặt đầu, mòn cạnh, mòn góc mòn thể tích Các biểu thức đợc định nghĩa hình Thuật ngữ không mòn EDM đợc áp dụng chung cho trờng hợp tỷ số mòn điện cực / phôi % hay nhỏ Mòn xuất góc Do mòn góc yếu tố hay Hình Những giá trị đánh giá mòn dùng để định điện cực EDM điện cực phải bị sửa Mòn mặt đầu = d/ Le Ti bn FULL (43 trang): https://bit.ly/3aOQgDv D phũng: fb.com/TaiHo123doc.net Mòn mặt bên = d/ Ls Mòn góc = d/ Lc Thể tích phôi bị bóc Mòn thể tích = Thể tích điện cực bị mòn ... CácbitVonfram Đồng Nhôm Hợp kim nÒn nikel Graphit +, - - - + +, - §ång + +, - - + + Cu –W + +, - - + + +, - + - - - + - Thép Đồng thau - Độ xác gia công Dung sai 0.05mm dễ đạt đợc phơng pháp EDM,... Q8.834 (mm) Q : Năng suất gia công mm3/phut Hình : Một bề mặt điển hình sau gia công xung điện Các tham số gia công : cực điện cực dơng Thời gian nối mạch 58 giây, thời gian off-time 32 m, dòng điện... lợng tia lửa Hình3 Profin mét xung EDM a – thêi gian ion ho¸; b- thêi gian xung; c – thêi gian khö ion; d thời gian nghỉ Hỗu hết trình mòn điện cực xảy suốt thời gian ion hoá Hình có tính chất