Nghiên ứu ảnh hưởng ủa á thông số ông nghệ đến năng suất và hất lượng bề mặt khi gia ông bằng phương pháp ắt dây tia lửa điện

Từ đó đến nay quá trình hớt vật liệu trong gia công tia lửa điện vẫn đợc coi là phức tạp liên quan đến khoảng cách khe hở phóng điện, đến thông tin về kênh Plasma, về sự hình thành của

- -S

Luận văn thạc sỹ khoa học

Nghiên cứu ảnh h ởng của các thông số công nghệ đến năng suất

và chất lợng bề mặt khi gia công bằng ph ơng pháp cắt dây tia lửa điện 

Ngành: Công nghệ chế tạo máy

Cán bộ hớng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Trọng Bình.

Hà nội – 2006

Trang

Mục lục Danh mục các bảng số liệu Danh mục các đồ thị và hình vẽ

Chơng 1 Tổng quan về gia công tia lửa điện 8 1.1 Đặc điểm của phơng pháp gia công tia lửa điện 8 1.1.1 Các đặc điểm chính của phơng pháp gia công tia

1.4.4 ảnh hởng của diện tích vùng gia công 25 1.4.5 ảnh hởng của sự ăn mòn điện cực 26 1.4.6 Các hiện tợng không mong muốn xảy ra khi gia

1.4.6.3 Xung mạch hở, không có dòng điện 28 1.4.7 Các yếu tố không điều khiển đợc 29

1.6.4 C¸c lo¹i dßng ch¶y cña chÊt ®iÖn m«i 38

Ch¬ng 2 M¸y c¾t d©y vµ c¸c th«ng sè ®iÒu chØnh trong qu¸ tr×nh gia c«ng 42 2.1 S¬ bé vÒ m¸y c¾t d©y tia löa ®iÖn 42

2.1.2 ¦u, nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p gia c«ng c¾t d©y

2.2 §é chÝnh x¸c khi gia c«ng c¾t d©y tia löa ®iÖn 45

2.3.1 Yªu cÇu cña vËt liÖu ®iÖn cùc 48

2.4 Sù tho¸t phoi trong c¾t d©y tia löa ®iÖn 50

2.6 C¸c th«ng sè vÒ ®iªn trong ®iÒu khiÓn m¸y c¾t d©y

2.6.1 Dßng phãng tia löa IR e R vµ bíc cña dßng ®iÖn 51

Ch¬ng 3 Nghiªn cøu ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè c«ng nghÖ khi gia c«ng b»ng ph¬ng ph¸p c¾t d©y

3.2 X©y dùng c«ng thøc quy ho¹ch thùc nghiÖm 68 3.2.2 X©y dùng Quy ho¹ch thùc nghiÖm 69 3.2.3 X©y dùng ma trËn quy ho¹ch thùc nghiÖm 71

Danh môc c¸c b¶ng sè liÖu

Danh mục các đồ thị và hình vẽ

1.1 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện 8 1.2 Nguyên lý gia công tia lửa điện 9 1.3 Mối quan hệ giữa U, I với t khi gia công tia lửa điện 12 1.4 ảnh hởng của tR i R và t0R Rđến năng suất cắt 18 1.5 ảnh hởng của khe hở phóng điện 20

3.3.b Màn hình điều khiển máy cắt dây GS40B 72 3.3.c Phần điều chỉnh chế độ gia công chính 73

Lời nói đầu

Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc, tất cả các ngành trong các lĩnh vực đều tập trung nỗ lực nghiên cứu và ứng dụng những thành tựu khoa học kĩ thuật tiên tiến vào sản xuất và mọi mặt đời sống

Trong lĩnh vực cơ khí, việc ứng dụng CAD/ CAM/ CIM vào thiết

kế và chế tạo nhằm nâng cao chất lợng và hạ giá thành sản phẩm ngày càng phổ biến và đi vào chiều sâu Để nâng cao chất lợng sản phẩm, cần phân tích các thông số của độ chính xác và mối quan hệ phụ thuộc giữa chúng với các yếu tố công nghệ Giải quyết vấn đề này cần thông qua con đờng thực nghiệm Nghiên cứu độ chính xác gia công đã đợc nhiều nhà khoa học nghiên cứu nhng trong lĩnh vực gia công điện cực dây thì còn hiếm hoi Với mục đích nghiên cứu sâu hơn trong lĩnh vực này tôi đã chọn đề tài:

“ Nghiên cứu ảnh hởng của một số thông số công nghệ đến năng suất và chất lợng bề mặt khi gia công bằng phơng pháp cắt dây tia lửa điện”

Một số cơ sở sản xuất, nhà trờng, viện nghiên cứu đợc trang

bị máy cắt dây CNC nhng tài liệu hớng dẫn rất sơ sài đặc biệt , không đề cập đến chế độ cắt tối u Việc tìm ra mối quan hệ giữa chế

độ công nghệ với năng suất và chất lợng bề mặt là việc làm cấp thiết, nhằm đạt đợc năng suất trên cơ sở đảm bảo đợc chất lợng

và sử dụng máy hợp lý để nâng cao tuổi thọ của máy trong lĩnh vực gia công điện cực dây.Nội dung chính của đề tài gồm các vấn đề sau:

- Nghiên cứu về bản chất phơng pháp gia công bằng điện cực dây

- Nghiên cứu độ chính xác gia công bằng thực nghiệm

- ảnh hởng của chế độ công nghệ đến năng suất và chất lợng bề mặt

Mục đích nghiên cứu của đề tài: trong những điều kiện còn hạn chế

về thiết bị gia công và các thiết bị sử dụng trong công tác nghiên cứu,

đo kiểm, đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề chủ yếu trong cắt dây tia lửa điện, tìm hiểu bản chất của quá trình gia công tia lửa điện Từ

đó lựa chọn phơng pháp tiêu biểu để nghiên cứu và đánh giá ảnh hởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình gia công, xác định chế

độ gia công tối u trong điều kiện gia công cụ thể Kết quả nghiên cứu thu đợc sẽ đợc ứng dụng vào thực tế sản xuất tại công ty Cổ Phần Công nghiệp Quang Nam nhằm nâng cao năng suất, chất lợng và giảm giá thành sản phẩm

Đối tợng nghiên cứu và phơng pháp nghiên cứu

Đối tợng nghiên cứu của đề tài là thiết bị gia công cắt dây tia lửa điện GS40B do hãng GOLDSUN CO.,LTD- CHINA cung cấp cho Công ty Cổ phần Công nghiệp Quang Nam Đối tợng gia công là vật liệu thờng đợc chọn để gia công khuôn nhựa có chiều dày là 40mm Các thông số công nghệ đợc đặt theo các chế độ sẵn có trên thiết bị, các kết quả đợc hiển thị trên máy tính của thiết bị và đợc

đo kiểm tại phòng Quản lý chất lợng của Công ty Cổ phần Công nghiệp Quang Nam

ý nghĩa khoa học của đề tài: đánh giá đợc ảnh hởng của một số

yếu tố công nghệ chính tới năng suất và chất lợng trong gia công cắt dây tia lửa địên

- Xác định đợc chế độ gia công tối u trong gia công cắt dây tia lửa

điện trên thiết bị nghiên cứu

- Mô hình hoá quá trình gia công đợc rút ra từ các kết quả nghiên cứu thực tiễn Từ đó xây dựng đợc mối quan hệ toán học giữa các yếu tố công nghệ với năng suất gia công

ý nghĩa thực tiễn: các kết quả nghiên cứu đợc sẽ đợc ứng dụng vào

thực tiễn trong sản xuất của Công ty Cổ phần Công nghiệp Quang Nam trong việc chế tạo các bộ khuôn nhựa và khuôn đột dập Các kết quả này chỉ áp dụng đợc trong điều kiện gia công cụ thể tơng tự nh điều kiện nghiên cứu Với kết quả này sẽ giúp giảm thời gian gia công cũng nh tăng độ chính xác gia công, từ đó làm giảm giá thành

và tăng sức mạnh cạnh tranh của sản phẩm trên thị trờng

Kết quả nghiên cứu của luận văn đã tổng kết lí luận và thực nghiệm về ảnh hởng của chế độ công nghệ đến nhám bề mặt, phần tính chất cơ lí và ứng suất của bề mặt thì cha đợc đề cập do thời gian quá ngắn nên luận văn cha kịp hoàn thành Mặc dù đã hết sức cố gắng trong quá trình thực hiện song chắc chắn luận văn không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đựơc sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô và sự góp ý của các bạn đồng nghiệp

Luận văn đợc hoàn thành cũng nhờ sự chỉ bảo tận tình, sự

giúp đỡ về mọi mặt của Thầy hớng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn

Trọng Bình, các thầy cô trong Khoa Cơ khí trờng ĐHBK Hà Nội và

Chơng 1: Tổng quan về gia công tia lửa điện

Năm 1943, thông qua các nghiên cứu về tuổi bền của các thiết

bị phóng điện hai vợ chồng ngời Nga Lazarenko đã tìm ra phơng pháp gia công bằng tia lửa điện Họ sử dụng tia lửa điện để hớt đi 1 lớp vật liệu mà không phụ thụôc vào độ cứng của vật liệu đó Khi các tia lửa điện phóng ra thì một lớp vật liệu trên bề mặt phôi sẽ bị hớt đi bởi 1 quá trình điện - nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại Từ đó đến nay quá trình hớt vật liệu trong gia công tia lửa điện vẫn đợc coi là phức tạp liên quan đến khoảng cách khe hở phóng

điện, đến thông tin về kênh Plasma, về sự hình thành của cầu phóng

điện giữa 2 điên cực, sự ăn mòn của cả 2 địên cực… Các nghiên cứu

về hiện tợng phóng điện của các nhà khoa học đã làm cho công nghệ gia công tia lửa điện có những phát triển lớn trong những năm gần đây và đã ra đời thêm một số phơng pháp gia công " Lai" theo phơng pháp gia công tia lửa điện

1.1 Đặc điểm của phơng pháp gia công tia lửa điện

Gia công tia lửa điện là phơng pháp gia công bằng phơng pháp phóng điện ăn mòn trên cơ sở tác dụng nhiệt của xung điện

đợc tạo ra do sự phóng điện giữa 2 điện cực

1.1.1 Các đặc điểm chính của phơng pháp gia công tịa lửa điện

- Điện cực (đóng vai trò là dụng cụ cắt): Có độ cứng thấp hơn nhiều so với vật liệu phôi Vật liệu phôi thờng là những vật liệu cứng

và đã qua nhiệt luyện nh thép đã tôi, các loại hợp kim cứng Vât liệu

điện cực thờng là đồng, grafit…

- Vật liệu dụng cụ cắt và vật liệu phôi đều phải có tính chất dẫn

điện tốt

- Môi trờng gia công: Khi gia công phải sử dụng một chất lỏng

điện môi làm môi trờng gia công Đây là dụng dịch không dẫn điện

ở điều kiện làm việc bình thờng

1.1.2 Khả năng công nghệ của phơng pháp gia công tia lửa

Phơng pháp gia công tia lửa điện có thể tạo đợc các mặt định hình

là đờng thẳng, đờng cong, các rãnh định hình, các bên mặt có profin phức tạp,… với độ bóng bề mặt tơng đối cao (Ra = 1.5àm ữ

5àm) và độ chính xác cao

1.2 Các phơng pháp gia công tia lửa điện

Ngày nay, trong gia công cơ khí trên thế giới có 2 phơng pháp gia công tia lửa điện chủ yếu, đợc ứng dụng rộng rãi và đã có những đóng góp đáng kể cho sự phát triển về khoa học kỹ thuật của nhân loại đó là:

1.2.1 Phơng pháp gia công xung định hình:

Đây là phơng pháp dùng các điện cực đã đợc chế tạo hình sẵn để in hình (âm bản) của nó lên bề mặt phôi Phơng pháp này

đựơc dùng để chế tạo khuôn có hình dạng phức tạp, các khuôn ép

định hình, khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực, lỗ không thông…

1.2.2 Phơng pháp gia công cắt dây tia lửa điện:

Là phơng pháp dùng 1 dây mảnh dẫn điện có đờng kính nhỏ (0,1 0,3 mm) cuốn liên tục và chạy theo 1 biên dạng định trớc -

để tạo thành 1 vết cắt trên phôi Phơng pháp này thờng dùng để gia công các lỗ suốt có biên dạng phức tạp nh các lỗ trên khuôn dập, khuôn ép, khuôn đúc áp lực, chế tạo các điện cực dùng cho gia

công xung định hình, gia công các rãnh hẹp, gấp khúc, các dỡng kiểm.…

1.2.3 Các phơng pháp khác:

Ngoài 2 phơng pháp gia công chủ yếu trên, ngày nay trên thế giới còn có một số phơng pháp gia công sử dụng nguyên lý gia công bằng tia lửa điện nh sau:

- Gia công tia lửa điện dạng phay (Milling EDM):

Là phơng pháp sử dụng một điện cực chuẩn, hình trụ quay để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay Sử dụng phơng pháp này để gia công các hình dáng phức tạp do không phải chế tạo điện cực phức tạp (để xung) mà sử dụng điện cực chuẩn sau đó điều khiển cho điện cực cắt theo chơng trình

- Phủ bằng tia lửa điện (E DD):

Là phơng pháp sử dụng hiệu quả của sự ăn mòn tia lửa điện

để phủ lên các bánh mài sau thời gian sử dụng nghiền cơ các vật liệu rắn Trong quá trình này, bánh mài phải có tính dẫn điện Bánh mài kim cơng liên kết kim loại thờng đợc làm theo phờng pháp này

Điện áp xung đợc đặt vào giữa điện cực và bánh mài, trong quá trình mài, tia lửa điện sinh ra sẽ bóc tách các cạnh sắc trên bánh mài Qúa trình này cũng đợc sử dụng để chế tạo bánh mài có hình dạng

đặc biệt

- Gia công EDM rung siêu âm (Ultrasonic Aided EDM);

Là Phơng pháp hớt vật liệu bằng tia lửa điện kết hợp với việc rung điện cực dụng cụ với tần số rung bằng tần số siêu âm Rung

điện cực với tần số siêu âm giúp nâng cao khả năng công nghệ và tăng đáng kể tốc độ gia công khi gia công các lỗ nhỏ và siêu nhỏ

- Mài bằng phóng tia lửa điện (Abrasive Electrical Discharge Grinding)-AEDG):

Là phơng pháp gia công trong đó vật liệu đợc bóc tách nhờ tách dụng kết hợp của ăn mòn tia lửa điện và mài mòn cơ khí

- Gia công xung định hình siêu nhỏ (MEDM):

Là một xung định hình đặc biệt trong đó điện cực đựơc quay với tốc độ lớn (tơí 10.000 vg/ph) Điện cực sử dụng trong MEDM có kích thớc nhỏ và đợc chế tạo bằng các phơng pháp gia công tia lửa điện khác Phơng pháp này dùng để gia công các lỗ siêu nhỏ với

độ chính xác rất cao

- Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ (MWEDM):

Là phơng pháp cắt dây sử dụng điện cực Tungsten có đờng kính dây nhỏ dỡi 10 m Phơng pháp dùng để gia công cắt dây các à

lỗ siêu nhỏ có kích thớc 0,1 1mm, các vật liệu khó gia công, các ữ chi tiết có chiều dày mỏng,… hoặc dùng trong công nghệ chế tạo các chi tiết bán dẫn

- Gia công tia lửa điện theo kiểu đê chắn (Mole EDM):

Là một quá trình gia công đặc biệt cho phép gia công các hốc, rãnh dạng đờng cong hoặc đờng xuyến Hình dáng điện cực đựơc

sử dụng trong phơng pháp này giống nh một thanh dẫn có thể uốn cong và một hệ thống nhận dạng Ngời ta sử dụng sóng siêu âm để nhận dạng các đờng hầm gia công trong chi tiết

- Xung định hình với 2 điện cực quay:

Là phơng pháp sử dụng điện cực quay để ăn mòn một phôi quay Khi phối hợp chuyển động của điện cực và phôi sẽ tạo ra các

hình dạng chi tiết khác nhau theo yêu cầu Phơng pháp này là phơng pháp gia công siêu chính xác và độ bóng siêu cao

1.3 Nghiên cứu bản chất của phơng pháp gia công tia lửa điện

1.3.1 Bản chất vật lý

Thực chất của phơng pháp gia công tia lửa điện là sự tách vật liệu ra khỏi bề mặt phôi nhờ tia lửa điện Sơ đồ nguyên lý của phơng pháp gia công bằng tia lửa điện đợc mô tả nh hình 1.1

2

3

5 4

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lí gia công tia lửa điện

1 Thùng chứa chất điện – môi 2 Khe hở a –

3 Điện cực - 4 Chất điện môI – 5 Phôi –

Quá trình tách vật liệu ra khỏi bề mặt phôi cụ thể nh sau:

Một điện áp đợc đặt vào giữa điện cực và phôi, không gian giữa 2 điện cực đợc điền đầy bằng 1 chất lỏng cách điện gọi là chất

điện môi (Dielectric) Khi hai điện cực tiến lại gần nhau khi khoảng cách đạt đến 1 giá trị tới hạn a = aR min R nào đó thì xảy ra hiện tợng phóng điện, một dòng điện đợc hình thành giữa 2 điện cực mà không hề có sự tiếp xúc giữa hai điện cực Do có sự xuất hiện của tia lửa điện đó đã bóc đi 1 lớp vật liệu trên bề mặt phôi tạo thành 1 vết

cắt Xét cụ thể diễn biến của 1 chu kỳ phóng điện diễn ra ở 3 pha nh sau:

Pha1: Pha đánh lửa

Máy phát tăng điện áp khởi động qua 1 khe hở (đóng điện áp máy phát uR i R) Dới ảnh hởng của điện trờng, từ cực âm (điện cực) bắt đầu phát ra các điện tử (electron) và chúng bị hút về phía cực dơng (phôi) mật độ electron tăng gây ra tính dẫn điện cục bộ của dung dịch chất điện môi tại khe hở giữa 2 điện cực Do bề mặt của

điện cực và phôi không hoàn toàn phẳng trên nên điện trờng sẽ mạnh nhất tại 2 điểm trên điện cực và phôi có khoảng cách gần nhất Mặt khác do chất điện môi bị on hoá nên 1 kênh phóng điện đột inhiên đợc hình thành và sự phóng ra tia lửa điện bắt đầu xảy ra

Pha 2: ở thời điểm phóng điện, điện áp bắt đầu giảm, số lợng các

phần tử dẫn điện (các electron và các Ion dơng) tăng lên rất cao và bắt đầu xuất hiện 1 dòng điện chạy qua môi trờng giữa các điện cực Dòng điện này cung cấp 1 năng lợng khổng lồ làm cho dung dịch

điện môi bốc hơi tạo ra bọt khí, các bọt khí này do áp suất đẩy chất

điện môi sang 2 bên Nhng do có độ nhớt của chất điện môi nên đã tạo ra sự cản trở và hạn chế sự lớn lên của kênh phóng điện giữa các

điện cực

Pha : Sự nóng chảy và bốc hơi v 3 ật liệu

Phía trung tâm của vùng bọt khí bao gồm1 kênh Plasma, Plasma này là 1 chất khí có lẫn các điện tử và các Ion dơng ở áp suất cao và nhiệt độ cực lớn (áp suất khoảng 1kbar và nhiệt độ khoảng 10000P

0

P

C) Khi kênh Plasma tới mức tới hạn (điện áp qua giữa hai điện cực đạt tới giá trị của điện áp phóng điện UR e' RUR e R là hằng

số phụ thuộc vào cặp vật liệu), chất điện môi giữa kênh Plasma và tạo ra 1 sự tập trung năng lơng cục bộ, mặt khác sự va chạm của các electron lên phôi và các Ion dơng lên điện cực làm nóng chất và bốc hơi vật liệu trên bề mặt phôi và điện cực Sau khi diễn ra 1 xung, máy phát sẽ ngắt dòng điện Điện áp kênh phóng điện và áp suất bị ngắt đột ngột cho nên kim loại nóng chẩy bị đẩy ra ngoài và bị bốc hơi

Hình 1.2 Nguyên lý gia công tia lửa điện

Chu kỳ tia lửa điện để lại các "vết" bóc tách vật liệu có thể tóm tắt thông qua các đại lợng điện sau:

- Thời gian trễ là tR d Rlà khoảng thời gian cho phép chất điện môi Ion hoá và hình thành kênh phóng điện

- Sự phóng điện thực hiện trong thời gian tR e R (từ một vài đến vài trăm às) thuộc pha II làm kim loại nóng chảy

Tổng của tR d R + tR e R = tR i R là thời gian xung Dòng sục chất điện môi vận chuyển ph i ra khỏi vùng khe hở phóng điện trong thời gian ngắt oxung tR 0 R Đây còn là khoảng thời để chất điện môi thôi iôn hoá, chuẩn

bị cho một chu kỳ phóng điện tiếp theo cho đến khi đạt kích thớc gia công yêu cầu

Hình 1.3 Biểu diễn diễn biến của điện áp và dòng điện trong 1 máy gia công tia lửa điện đợc sinh ra bởi 1 máy phát tĩnh trong 1 xung Đặc điểm của đồ thị này cho thấy dòng điện xung bao giờ cũng xuất hiện trễ hơn 1 khoảng thời gian tR d R so với thời điểm bắt đầu có

điện áp máy phát uR i R, ueR R và IeR R là các giá trị trung bình của điện áp và dòng điện khi phóng tia lửa điện

Trong đó:

tR 0 R: Thời gian kéo nghỉ khi kết thúc một chu kỳ

tR d R: Thời gian trễ đánh lửa (nghỉ khi bắt đầu một chu kỳ)

tR i R: Thời gian kéo dài xung của máy phát xung

tR e R: Thời gian kéo dài xung ứng với lúc làm nóng chảy và bốc hơi kim loại

UR i R: Điện áp máy phát mở

UR e R: Điện áp phóng tia lửa địên

IR e R: Dòng phóng tia lửa điện Các nghiên cứu cho thấy tại các vùng lân cận các điện cực, Plasma có nhiệt độ rất cao từ 6000P

nhau tại 2 điện cực (thực tế là điện cực dơng sẽ nóng chảy lớn hơn nhiều so với điện cực âm)

Lợng ion dơng tăng nhanh trong luồng di chuyển tổng, chỉ trong một khoảng thời gian ngắn tỷ lệ chia nhiệt trở nên cân bằng và

sự kéo dài thời gian phóng tia thì các ion dơng sẽ gây ra hiện tợng nóng chảy và bốc hơi catốt

g Khi kết thúc pha phón điện, sự mất điện đột ngột đồng thời với

sự sụt áp tạo ra sự chênh lệch làm vỡ các kênh Plasma và các túi khí Các lực này và áp lực tạo nên bởi sự phá huỷ nội lực của các kênh Plasma làm bung các phần tử kim loại đã bị nóng chảy ra khỏi bề mặt Lợng vật liệu bị hớt đi trên bề mặt của các điện cực phụ thuộc vào quá trình chuyển đổi năng lợng và cơ thẩm nhiệt

1.3.2 Cơ chế của quá trình tách kim loại bằng tia lửa điện

Trớc hết, muốn tách vật liệu ra khỏi phôi thì phải có năng lợng tách vật liệu

We = UR e R IeR R tR e R Trong đó UR e R và IR e Rlà các giá trị trung bình của điện áp và dòng tia lửa

điện đợc lấy trong khoảng thời gian xung; tR e R là thời gian xung nh đã trình bày ở phần trên, UR e R là hằng số phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực và phôi nên thực chất WR e R chỉ phụ thuộc vào IeR R và tR e R Thực tế dòng

điện tổng cộng qua kênh Plasma qua khe hở phóng điện là tổng của các dòng điện tử chạy tới điện cực dơng và dòng các Ion dơng chạy tới điện cực âm Tuy nhiên do khối lợng của các Ion dơng lớn hơn nhiều lần so với khối lợng electron cho nên tốc độ của các electron có tốc độ lớn nhiều lần so với tốc độ của các Ion dơng Vì

vậy thực chất dòng điện do các Ion dơng chuyển động về cực âm là rất nhỏ so với dòng các electron chuyển động về cực dơng Do đó

có thể bỏ qua dòng điện do chuyển động của các Ion dơng nên mật

độ các electron tập trung tại cực dơng cao hơn nhiều so với mật độ của Ion dơng tại cực âm Khi đó mức độ tăng của dòng điện khi bắt

đ ầu có sự phóng điện là rất lớn, điều này gây ra sự nóng chảy mạnh

ở cực dơng Trong khi đó do dòng các Ion dơng tới cực âm là nhỏ nên không gây ra hiện tợng ăn mòn ở cực âm

ảMột lí do quan trọng để tách vật liệu nóng ch y ra khỏi bề mặt

là do sự biến mất đột ngột của kênh Plasma điều này dẫn đến sự sút giảm áp suất đột ngột xuống bằng áp suất môi trờng xung quanh, trong khi đó nhiệt độ không giảm nhanh nh vậy dẫn đến sự nổ và bốc hơi khối lợng kim loại nóng ch y đó Tốc độ cắt dòng điả ện và mức độ sút giảm áp suất qu t định đến sự nổ và bốc hơi của lớp kim yếloại nóng ch y Trong đó thời gian sụt của dòng điện là yếu tố quyết ả

định tới độ nhám gia công

1.4 Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình gia công tia lửa điện

1.4.1 Các đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện

Khác với những phơng pháp gia công cắt gọi truyền thống, phơng pháp gia công bằng tia lửa điện bên cạnh các tham số công nghệ nh cặp vật liệu, sự đấu cực, điều kiện dòng chảy chất điện môi,… thì tham số điều khiển về xung nh thời gian, điện áp, dòng điện cũng

đóng vai trò rất quan trọng đến năng suất và đặc biệt là đến chất lợng bề mặt gia công Các tài liệu nghiên cứu đã đa ra các kết luận

và trở thành các kiến thức cơ bản về gia công tia lửa điện nh điện ,

áp xung UR e R các tác động đến lợng bóc tách vật liệu, là hằng số vật

lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực phôi Dòng xung I- R e R ảnh hởng lớn nhất đến lợng hớt vật liệu phôi, độ mòn điện cực và chất lợng bề mặt gia công Trong mối quan hệ với lợng bóc tách vật liệu

IR e R càng lớn thì lợng hớt vật liệu WR e R càng lớn, độ nhám gia công càng tăng và độ mòn điện cực càng giảm Giá trị trung bình IR e R có thể đọc trên bảng điều khiển điện trong suốt quá trình gia công ở một số máy xung định hình, IR e R thờng đợc thể hiện theo bớc dòng điện Phụ thuộc vào kiểu máy,IR e R đợc điều chỉnh theo 18 hoặc 22 bớc, xác định tơng đơng với 0.5 A 80A, trong đó các bớc nhỏ đợc ữ chọn để gia công tinh, lớn để gia công thô

Thời gian xung và khoảng ngắt xung tR i R v tà R 0 R cũng là những tham

số điều khiển có ảnh hởng đáng kể đến chất lợng bề mặt gia công Vấn đề là thời gian xung tR i R lớn thì có lợi cho năng suất gia công, do lợng hớt vật liệu cao, tuy nhiên bề mặt gia công lại thô (tơng tự xảy

ra với tR 0 R nhỏ) Ngoài ra, nếu khoảng thời gian ngắt xung t0R R quá nhỏ,

có thể chất điện môi sẽ không đủ thời gian để thôi ion hoá, phần tử vật liệu bóc tách do điện và nhiệt không kịp đợc đẩy ra khỏi vùng khe

hở, điều đó có thể gây nên các lỗi phóng điện nh ngắn mạch, hồ quang, các lỗ gia công bị ngậm xỉ,…

Về mối quan hệ thời gian/khoảng ngắt ta có tỉ lệ tR i R/tR 0 R > 10 phù hợp cho gia công thô, tỉ lệ tR i R/t0R R ≈5 ữ 10 cho gia công bề mặt siêu tinh Dới đây ta nghiên cứu sâu hơn về sự ảnh hởng của từng thông số công nghệ đến chất lợng bề mặt và năng suất gia công

- Điện áp đánh tia lửa điện URiR đây là điện áp cần thiết để có thể dẫn

đến phóng tia lửa điện, điện áp đánh lửa UR i R càng lớn thì phóng điện càng nhanh và cho phép khe hở phóng điện càng lớn

- Thời gian trễ phóng tia lửa điện tRd Rlà khoảng thời gian từ lúc đóng máy phát tới lúc bắt đầu xuất hiện sự phóng điện Ngay khi đóng

điện máy phát, cha xảy ra hiện tợng phóng điện Điện áp đợc duy trì ở giá trị của điện áp đánh lửa UR i R, dòng điện bằng "0 " Sau một thời gian trễ tR d R mới xảy ra sự phóng tia lửa điện, dòng điện từ giá trị " " vọt 0lên IR e R

- Điện áp phóng tia lửa điện UReR, là điện áp trung bình trong suốt quá

trình phóng điện UR e R là hệ số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/ phôi UR e R không điều chỉnh đợc Khi bắt đầu xảy ra phóng tia lửa

điện thì điện áp tụt xuống từ UR i Rđến UeR R

- Dòng phóng tia lửa điên IR e R là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng ra tia lửa điện đến khi ngắt điện Khi bắt đầu phóng

điện dòng điện tăng từ 0 đến IR e R kèm theo sự bốc cháy kim loại Theo các nghiên cứu trớc đây thì IR e R có ảnh hởng lớn nhất đến ăn mòn vật liệu, độ ăn mòn điện cực và đến chất lợng về mặt gia công Nói chung khi IR e R tăng thì lợng hớt vật liệu tăng và độ nhám gia công lớn

và độ ăn mòn điện cực giảm

- Độ mòn tơng đối của điện cực: Độ mòn tơng đối của điện cực

đợc định nghĩa là φ = VR 0 R /VwR R Trong đó

VR 0 R: là thể tích vật liệu bị hớt ở điện cực

VR w R: là thể tích vật liệu phôi bị hớt đi

- Dòng điện và diện tích bề mặt bị ăn mòn: Mật độ dòng điện lớn sẽ

sinh ra nhiệt lợng lớn và gây ăn mòn điện cực nhanh hơn Do đó,

gia công bề mặt nhỏ ta có thể chọn dòng điện nhỏ và ngợc lại Nh vậy khi gia công chỉ có một điện cực cần phải chú ý lựa chọn dòng

điện xung phù hợp nhằm đạt đợc lợng hớt vật liệu lớn nhất trong khi vẫn duy trì độ nhẵn bóng và độ mòn điện cực trong giới hạn yêu cầu

- Độ kéo daì xung tRiR là khoảng thời gian từ lúc đóng máy phát tới lúc kết thúc phóng điện của một chu kỳ xung Độ kéo dài xung tR i R ảnh hởng đến nhiều yếu tố quan trọng có liên quan trực tiếp đến chất lợng và năng suất gia công nh:

* Tỷ lệ hớt vật liệu: Thực nghiệm cho thấy khi giữ nguyên dòng

điện IR e R và khoảng cách xung toR R và tăng tR i R thì ban đầu VR W Rgiảm đi, nếu vẫn tiếp tục tăng tR i R thì năng lợng phóng điện không còn đợc sử dụng thêm nữa để hớt vật liệu phôi mà nó lại làm tăng nhiệt độ của các điện cực và dung dịch chất điện môi Mối quan hệ giữa lợng hớt vật liệu với tR i R đợc biểu thị ở hình vẽ 1.4

* Độ mòn điện cực: Độ mòn của điện cực sẽ giảm đi khi tφ R i R tăng, thậm trí cả sau khi đạt lợng hớt vật liệu cực đại Nguyên nhân do mật độ điện tử tập trung ở bề mặt phôi (cực âm) cao hơn nhiều lần so với mật độ ion dơng tập trung tới bề mặt dụng cụ (cực dơng), trong khi mức độ tăng của dòng điện lại rất lớn Đặc biệt là dòng ion dơng chỉ đạt tới cực (+) trong những às đầu tiên mà thôi Do vậy mà φ ngày càng giảm

Hình 1 4 ả nh hởng của tRiR và tR0R tới năng suất gia công.

* Độ nhám bề mặt: khi tăng tR i Rthì chiều cao nhấp nhô R R max Rcũng tăng do tác dụng của dòng điện đợc duy trì lâu hơn làm cho hàm lợng hớt vật liệu tăng lên ở một số vị trí làm cho R R max Rtăng lên

- Khoảng cách xung tR o R: là khoảng thời gian giữa 2 lần đóng ngắt của máy phát giữa 2 chu kỳ phóng tia lửa điện kế tiếp nhau, tR 0 R còn đợc gọi là độ kéo dài nghỉ của xung Cùng với tỷ lệ tR 1 R /t0R R,tR 0 R có ảnh hởng rất lớn đến lợng hớt vật liệu Khoảng cách tR 0 R càng lớn thì lợng hớt vật liệu VR w R càng nhỏ và ngợc lại Phải chọn t0R R nhỏ nh có thể đợc nhằm đạt một lợng hớt vật liệu tối đa Nhng ngựơc lại khoảng cách xung tR 0 R phải đủ lớn đến có đủ thời gian thôi ion hoá chất điện môi trong khe hở phóng điện Nhờ đó sẽ tránh đợc lỗi của quá trình nh tạo hồ quang hoặc dòng ngắn mạch Cũng trong thời gian nghỉ của các xung điện, dòng chảy sẽ đẩy các vật liệu đã bị ăn mòn ra khỏi khe hở phóng điện Do đó, tuỳ thuộc vào kiểu máy và mục đích gia công cụ thể mà ngời ta lựa chọn tR 0 R, tiR R phù hợp thông qua việc lựa chọn tỷ lệ giữa thời gian xung và thời gian nghỉ tR i R/toR R Cụ thể nh sau:

Khi gia công rất thô chọn: tR i R/t0 R R>10

Khi gia công thô chọn: tR i R/toR R =10

Khi gia công tinh chọn: tR i R/tR o R5 ữ10

Khi gia công rất tinh chọn: tR i R/toR R < 5

1.4.2 nh hởng của khe hở phóng điện ả δ

Điện áp phóng tia lửa điện UR e Rđợc xác định theo biểu thức sau:

UR e R = Ui R R(1-e P

Ti/RC

P) Trong đó:

TR i R là thời gian tích điện (s) của tụ điện

Do tần số ƒ tăng thêm cho nên thời gian phóng tia lửa điện tR e Rnhỏ

Nh vậy, δ nhỏ dẫn đến UR e R giảm và tR e R giảm, cho dù IeR R, có lớn thì năng lợng tích luỹ trong xung điện UR e R (năng lợng tách vật liệu) vẫn nhỏ

đợc một năng suất gia công phù hợp là rất cần thiết

dt t

e T

p z i z

1 ln(

1 ln(

1.4.3 nh hởng của điện dung C: ả

ảnh hởng của điện dung C đợc mô tả trong biểu đồ sau:

Biểu đồ trên chỉ ra rằng khi điện áp tối u UR opt R= 0,7UiR R thì sẽ đạt đợc một lợng hớt vật liệu lớn nhất, đồng thời lợng mòn điện cực là nhỏ nhất Khi giữ UR opt R= const và thay đổi điện dung C ta xác định đợc

điện dung giới hạn CR gh R Nếu C < CghR R thì sẽ gây ra hiện tợng hồ quang làm giảm năng suất gia công

1.4.4 nh hởng của diện tích vùng gia công ả

Đồ thị sau biểu thị ảnh hởng của diện tích vùng gia công đến quá trình gia công tia lửa điện Ta thấy, sau khi tăng gần nh tuyến tính của VR o R đến khi đạt tới hạn của diện tích FR gh R thì V0R R sẽ giảm dần Nguyên nhân bởi vì khi đã vợt quá FR gh R thì cũng có nghĩa là vợt quá giới hạn của dòng điện, khi đó việc vận chuyển phoi ra vùng gia công khó khăn hơn và làm giảm năng suất gia công

1.4.5 nh hởng của sự ăn mòn điện ực ả c

Phơng pháp gia công tia lửa điện là phơng pháp dùng điện cực âm

để hớt đi một lợng vật liệu trên điện cực dơng (phôi) Song song với

quá trình trên quá trình điện cực âm cũng bị hớt đi một lợng vật liệu trên bề mặt do các ion dơng gây ra Mặc dù lợng vật liệu bị hớt đi trên điện cực âm là rất nhỏ so với lợng vật liệu bị hớt đi trên điện cực dơng nhng khi quá trình gia công diễn ra trong một thời gian dài thì kích thớc điện cực cũng bị thay đổi và do đó sẽ ảnh hởng tới độ chính xác gia công Nói chung, độ mòn của điện c c phụ thuộc vào ựcặp vật liệu điện cực phôi và các thông số điều chỉnh khác trong quá - trình gia công Ngời ta xác định độ mòn tơng đối θ của điện cực bằng công thức sau:

%100

ì

=Vw

Ve

θTrong đó: Ve là thể tích vật liệu bị mất ở điện cực

Vw là thể tích vật liệu bị mất ở phôi

Độ mòn tơng đối θ chịu ảnh hởng của các yếu tố sau:

• Sự phối hợp của cặp vật liệu điện cực phôi-

• Dòng điện Ie và bớc của dòng điện

• Độ kéo dài xung tR e R và sự đấu cực

1.4.6 Các hiện tợng không mong muốn xảy ra khi gia công tia lửa

điện

Với mục đích nâng cao hiệu quả gia công và nâng cao chất lợng sản phẩm, ta phải tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu các hiện tợng xấu và nguyên nhân của nó trong quá trình gia công tia lửa điện Các hiện tợng chủ yếu thờng gặp là:

1.4.6.1 Hiện tợng hồ quang

Là hiện tợng có sự phóng điện do không có thời gian trễ tR d

Nguyên nhân: Do sự phóng điện mà xuất hiện trong chất điện môi (khu vực nằm giữa 2 điện cực) những phần tử vật liệu đã bị ăn mòn và các ion dơng cha bị dòng chảy chất điện môi đẩy ra khỏi khe hở phóng điện Chính các ion này gây ra hồ quang trớc khi chúng mất

điện và bị đẩy ra khỏi khe hở phóng điện Hồ quang xảy ra giữa các xung Do đó, nếu trong quá trình gia công mà điều chỉnh khoảng cách xung quá ngắn thì sẽ xảy ra hiện tợng xung tiếp theo sẽ bị đốt cháy cùng một điểm với xung phía trớc (do lúc đó không có khoảng thời gian trễ để phóng điện vào các đỉnh nhấp nhô cao nhất) Do đó, điểm

ăn mòn sẽ bị khoét thành một hố sâu và không đều trên bề mặt phôi

Hình 1.6 Hiện tợng hồ quang 1.2.6.2 Ngắn mạch, sụt áp

Hiện tợng: Không có sự phóng điện mà chỉ xuất hiện dòng điện chạy

từ điện cực sang phôi (Khi đó điện áp là rất nhỏ và dòng điện là cực

đại), còn gọi là dòng điện ngắn mạch Sự ngắn mạch không chỉ ngăn

cản sự hớt vật liệu phôi mà còn làm h hại cấu trúc của phôi do dòng

điện sẽ tạo ra nhiệt làm ảnh hởng đến phôi

Nguyên nhân:

• Do sự tiếp xúc trực tiếp của điện cực vào phôi

• Tồn tại một phần tử bị kẹt trong khe hở phóng điện

• Chiều rộng khe hở quá nhỏ, dòng chảy chất điện môi quá yếu

t

U

t i

Chiều rộng khe hở phóng điện quá lớn

Dòng chảy chất điện môi quá mạnh (nên đã thổi hết các ion ra khỏi vùng gia công)

t t

Hình 1.8 Hiện tợng xung mạch hở

1.4.7 Các yếu tố không điều khiển đợc

Ngoài các yếu tố đã nêu ở trên ảnh hởng tới quá trình gia công tia lửa điện thì còn có các yếu tố khác không điều khiển đợc trong quá trình gia công Đó là các yếu tố nhiễu nh:

1.4.7.1 Nhiễu hệ thống

• Là các yếu tố thuộc về thiết bị nh độ ổn định của thiết bị, độ

rung, ổn định nhiệt, độ chính xác của các thớc đo, khả năng

và độ chính xác truyền động, lắp đặt bố trí máy và các thành phần thuộc đồ gá kẹp chặt,…

• Sai lệch thuộc hệ thống điều khiển

1.4.7.2 Nhiễu ngẫu nhiên:

Là các nhiễu thuộc về điều kiện môi trờng nh nhiệt độ làm việc, nhiệt độ dung môi, độ ẩm,…những điều kiện này đã gây ra những sự cố ngẫu nhiên ảnh hởng tới quá trình gia công tia lửa điện Khả năng thích ứng của chơng trình điều khiển cũng có thể coi là một yếu tố ngẫu nhiên Cụ thể nh việc chọn chuẩn hệ toạ độ để gia công cho chơng trình, độ chính xác điều khiển cắt, phơng pháp lập trình,…đều là các yếu tố ảnh hởng đến độ chính xác gia công tia lửa

điện

1.5 Chất lợng bề mặt

Chất lợng bề mặt gia công của một sản phẩm gia công tia lửa điện

đợc đánh giá dựa trên các tiêu chí sau:

• Chiều cao nhấp nhô bề mặt Rz, Ra, Rt

điện và nghiên cứu qua kính hiển vi điện tử ngời ta nhận thấy cấu trúc của lớp bề mặt nh sau:

Trong đó:

1- Là lớp trắng: Đây là lớp kết tinh lại với các vết nứt tế vi trên

bề mặt do tồn tại ứng suất d khi vật liệu nóng chảy bị làm lạnh đột ngột Chiều dày của lớp trắng phụ thuộc vào độ kéo dài xung tR e R (tR e R

càng lớn thì chiều dày lớp trắng càng lớn)

2- Lớp tôi cứng: là lớp có độ cứng tăng vọt so với kim loại nền3- Lớp ảnh hởng nhiệt: Do nhiệt độ của vùng này cao hơn nhiệt độ ostentit (của giản đồ Fe C) trong một thời gian ngắn Độ - cứng của lớp này thấp hơn độ cứng của lớp tôi cứng

4- Lớp không ảnh hởng nhiệt: có cấu trúc của kim loại nền do không chịu ảnh hởng của nhiệt

Các lớp ở vùng 1 và 2 có ảnh hởng rất xấu tới chất lợng bề mặt nh:

1- Các vết nứt tế vi và ứng suất d làm giảm độ bề mỏi của chi tiết

2- Lớp trắng gây khó khăn trong việc phủ lên lớp bề mặt sau khi gia công các lớp phụ gia cần thiết

3- Lớp tôi cứng có cấu trúc dòn nên dễ bị phá hỏng khi làm việc

ở chế độ chịu tải trọng va đập

Để khắc phục các ảnh hởng không tốt trên, khi gia công tia lửa

điện, ngời ta có thể thực hiện gia công nhiều bớc khác nhau để vừa

có thể tăng năng suất gia công vừa có thể giảm đáng kể chiều dày của lớp ảnh hởng nhiệt và tăng độ bóng bề mặt gia công Ngày nay, ngời ta còn dùng phơng pháp sử dụng các dạng xung đặc biệt kết hợp với kỹ thuật siêu âm để làm giảm ảnh hởng của nhiệt tới chất lợng gia công

1.5.3 Độ chính xác tạo hình khi gia công tia lửa điện

Độ chính xác khi gia công bằng tia lửa điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh:

1- Độ chính xác của máy (Bao gồm: độ ổn định về cơ, độ cứng vững của hệ thống công nghệ, độ chính xác về vị trí, hệ thống dẫn

hớng, các con trợt…) Điều này chủ yếu phụ thuộc vào thiết bị mà không chịu ảnh hởng của các yếu tố bên ngoài khác Do đó, ngời

sử dụng ít cần quan tâm tới yếu tố này, chủ yếu chỉ quan tâm tới việc

sử dụng chất dung môi thích hợp để giữ nhiệt độ gia công đợc ổn

định trong quá trình gia công

2- Các thông số điều chỉnh về điện khi gia công nh UR e R, IeR R, teR R,

tR 0 R, tR d R… Đây là phần mà ngời sử dụng cần phải quan tâm nhất để có thể lựa chọn đợc chế độ gia công phù hợp cho các thiết bị gia công sao cho đạt đợc chất lợng và năng suất là lớn nhất

3- Tính chất của các điện cực: đó là các tính chất nh vật liệu

điện cực, độ chính xác kích thớc của điện cực,…Các yếu tố này ảnh hởng tới dộ mài mòn của điện cực và ảnh hởng tới cả chất lợng bề mặt cũng nh độ chính xác gia công của chi tiết gia công

4- Độ chính xác lập trình: Yếu tố này chủ yếu phụ thuộc vào nhà sản xuất máy (trong trờng hợp ngời lập trình lựa chọn cùng một cấp độ chính xác khi gia công) bởi vì nó phụ thuộc vào khả năng

điều khiển máy cắt theo đúng contour đợc lập trình

5- Ngoài ra, độ chính xác khi gia công còn phụ thuộc vào chất lợng của chất dung môi vì nó ảnh hởng tới khe hở phóng điện và khả năng thoát phoi khi gia công

1.6 Chất điện môi trong gia công tia lửa điện

1.6.1 Nhiệm vụ của chất điện môi:

Trong cơ khí nói chung thờng dùng một dung dịch để làm nguội khu vực gia công nhằm tránh các ảnh hởng về nhiệt lên bề mặt chi tiết gia công cũng nh dụng cụ gia công Tuy nhiên, trong gia công bằng tia lửa điện thì ngoài hai yếu tố chính là dụng cụ cắt và

phôi cắt đợc nối với 2 cực thì một yếu tố không thể thiếu để có thể tạo ra sự bóc phôi và vận chuyển phôi ra khỏi vùng cắt đó là dung - dịch chất điện môi Vì vậy, nhiệm vụ chính của chất điện môi trong gia công tia lửa điện đó là:

- Cách điện giữa hai cực ( giữa phôi cắt và dụng cụ cắt)

- Ion hoá

- Làm nguội

- Vận chuyển phoi

+ Cách điện:

Nhiệm vụ đầu tiên của chất điện môi là cách điện giữa điện cực

và phôi, đảm bảo không có dòng điện truyền qua khe hở giữa hai cực, khi khoảng cách giữa 2 cực cha đủ nhỏ Khi khoảng cách này đạt tới

1 giới hạn nhất định nào đó thì bắt đầu xuất hiện sự phóng điện giữa hai điện cực Khi khe hở càng bé thì lợng vật liệu hớt đi càng tăng và

độ chính xác hình học càng tăng Trong thực tế sau một thời gian làm việc thì trong dung dịch chất điện môi tồn tại những phần tử kim loại phoi bị bắt ra khỏi bề mặt phôi nên làm giảm cách điện của chất điện môi Để khắc phục hiện tợng này ngời ta thực hiện lọc bỏ phần tử

tế vi này bằng cách dẫn chất điện môi qua hệ thống lọc, tuy nhiên vẫn không thể đảm bảo lọc tuyệt đối nên sau một thời gian sử dụng cần phải thay thế dung dịch chất điện môi

mặt phôi cần gia công thì phần động năng của electron sẽ chuyển thành nhiệt năng làm chẩy 1 phần bề mặt phôi Khi ngắt xung thì chất

điện môi phải đợc thôi Ion hoá kịp thời để tạo điều kiện cho sự phóng điện xảy ra ở vị trí khác khi xẩy ra ở vị trí khác khi xẩy ra xung tiếp theo

+Làm nguội:

Khi diễn ra sự phóng điện trong 1 khoảng thời gian cực ngắn tR 0 R

tại vị trí phóng điện trên bề mặt phôi tăng lên cực lớn (hàng chục ngàn P

0

P

C) Nhiệt ở đây cần phải chuyển đi nhằm tránh ảnh hởng tới

bề mặt phôi, bản điện cực cũng nh chất điện môi khi ngừng phóng

điện (ngắt xung) thì dòng chảy chất điện môi có tác dụng làm nguội khu vực trên (và thôi Ion hoá đã nói ở trên) chuẩn bị cho chu kỳ phóng điện sau

1.6.2 Các loại chất điện môi

Nh đã trình bày ở phần đầu bài viết ngày nay phơng pháp gia công tia lửa điện đợc áp dụng chủ yếu vào 2 phơng pháp gia công

đó là gia công xung định hình và gia công cắt dây tia lửa điện ở mỗi phơng pháp gia công thì sử dụng các chất điện môi khác nhau cụ thể nh sau:

- Chất Hydrocacbon: chủ yếu dùng cho xung định hình

- Nớc khử khoáng: chủ yếu dùng cho cắt dây

Ngoài ra, ngày nay trên thế giới còn xuất hiện 1 loại chất điện môi mới mà thành phần chủ yếu là nớc Nó có độ nhớt cao hơn nớc, hiệu quả làm mát cao hơn dầu

Riêng đối với chất hydrocacbon còn đợc chia làm 3 nhóm dựa trên cơ sở đặc tính hoá học đó là:

- Parafin

- Dầu khoáng

- Các dẫn xuất của xăngCác yếu tố nh thành phần hoá học , độ nhớt…sẽ quyết định chất lợng và khả năng áp dụng của chất điện môi Dầu khoáng có chất lợng cao nhờ kỹ thuật tinh chế đặc biệt Còn các dẫn xuất của xăng cũng cho hiệu quả cao nếu dùng làm chất điện môi tuy nhiên không

sử dụng đợc do có tác hại xấu đến sức khoẻ con ngời và môi trờng

1.6.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi

Đánh giá chất điện môi đợc dựa trên các tiêu chuẩn sau:

- Bền lâu, hao phí ít

- Vệ sinh, không hại dao, không độc, không khó ngửi

- Có điểm cháy cao (khó cháy)

sự cháy độ nhớt, chất điện môi càng cao thì kênh phóng điện càng tập trung lớn nên hiệu quả phóng điện càng cao

Để gia công thô thì cần độ nhớt cao hơn(để bóc đợc lợng vật liệu lớn hơn khoảng 4mmP

độ nhớt của chất điện môi cũng phải nhỏ)

Trên thực tế để tránh phải thay chất điện môi khi gia công thô

và gia công tinh nên thờng chọn chất điện môi có độ nhớt trung bình

để gia công cho cả hai trờng hợp

* Các yếu tố an toàn của chất điện môi

- Do nhiệt độ trong quá trình phóng điện tại khe hở là rất cao nên đòi hỏi chất điện môi phải có điểm cháy cao (do khi đó nhiệt độ của chất điện môi cũng tăng cao)

- Thành phần hoá học của chất điện môi cũng phải thích hợp do khi nhiệt độ ở khe hở cao sẽ làm bốc hơi và lăng cặn Do đó đòi hỏi các khi bốc hơi và các sự lăng cặn không ảnh hởng tới sức khoẻ con ngời và môi trờng xung quanh

- Mặt khác, cơ sở chủ yếu của chất điện môi là nớc nên khi gia công sẽ tồn tại dòng dò Dòng này ảnh hởng lớn đến độ bóng và độ chính xác khi gia công

Trong gia công cắt dây tia lửa điện chất điện môi là nớc khử khoáng khi đó do khe hở nhỏ nên ít có vấn đề liên quan đến sự bốc hơi của các bọt khi đợc tạo ra trong chất điện môi Tuy nhiên nớc khử khoáng đòi hỏi các chất kiềm chế Gia công xung định hình không thể dùng nớc khoáng do bề mặt điện cực lớn nên dòng do cũng lớn

1.6.4 Các loại dòng ch y của chất điện môi ả

Nh các phân tích ở trên chất điện môi là một yếu tố không thể thiếu đợc trong gia công tia lửa điện mà ở đó chất điện môi không những đóng vai trò là môi trờng gây ra sự phóng điện mà đóng một vai trò hết sức quan trọng đến năng suất cũng nh chất lợng bề mặt gia công Nếu chất điện môi loãng (độ nhớt nhỏ) thì sức căng bề mặt nhỏ càng thích hợp với nhiệm vụ sục rửa khe hở Nếu sục rửa không tốt thì khi gia công càng lâu và càng gây ra các lỗi ngắn mạch hay hồ quang làm h hại phôi và điện cực, do tồn tại các phoi lẫn trong dung dịch chất điện môi gây ra

Trong quá trình gia công tia lửa điện có các phơng pháp tạo dòng chảy chất điện môi sau:

- Dòng chảy bên ngoài

- Dòng chảy hút

- Dòng chảy phối hợp

- Dòng chảy nhắp

- Dòng chảy chuyển động cực

+ Dòng chảy bên ngoài: còn gọi là sục rửa bên ngoài, đợc sử dụng

khi hình học của điện cực và phôi không cho phép ra lỗ khoan do dòng chảy (thờng dùng ở cắt dây) Chất điện môi đợc đa trực tiếp

đến khe hở bằng một vòi dẫn Vấn đề là cần phải chọn góc bơm chất

điện môi sao cho phù hợp để dòng chảy chất điện môi thuận tiện cho việc vận chuyển phoi dễ dàng

Phôi

Hình 1.9 Dòng chảy bên ngoài

+ Dòng chảy áp lực: phơng pháp này là phơng pháp chất điện môi

đợc cỡng bức vào khe hở qua các lỗ ở điện cực hoặc phôi, phơng pháp này để lại một lõi trên phôi Do đó sau khi gia công bằng tia lửa

điện cần phải cắt lõi đi (phù hợp với gia công xung định hình)

Hình 1.10 Dòng chảy áp lực

+ Dòng chảy hút: là phơng pháp mà chất điện môi đợc hút ra khỏi

khe hở cùng với phoi qua một lỗ hút trên phôi hoặc trên điện cực (ngợc lại với phơng pháp dòng chảy áp lực)

và cả dòng chảy hút qua hai lỗ trên phôi hoặc trên điện cực Một đầu bơm chất điện môi một đầu hút chất điện môi Đây là phơng pháp có thể khắc phục đợc các nhợc điểm của hai phơng pháp trên

+ Dòng chảy nhắp: là phơng pháp thờng dùng cho gia công xung

định hình ở đó sau một chu kỳ nhất định của thời gian phóng ra tia lửa

điện thì điệ cực lại đợc nâng lên để tạo ra một dòng chảy vận chuyển phoi ra khỏi vùng gia công

* Các lỗi thờng gặp do dòng chảy gây ra: