Phương pháp gia công nhiệt

Phương pháp gia công nhiệt Khái niệm •Cơ sở lí thuyết •Nguyên lí gia công •Thiết bị và dụng cụ •Các thông số công nghệ•Phòng cháy và phòng hộ lao động•Các phương pháp gia công tia lửa điện• Đặc điểm và phạm vi ứng dụng

Trang 1

GIẢNG DẠY: GV THS PHẠM THANH CƯỜNG

Mobile: 0968 315 333 Email: phamcuongtnut@gmail.com

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BM CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Click to buy NOW!

w tr ack er-softw ar e.

c

Trang 2

CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TIÊN TIẾN

Chương 1: Tổng quan về các PPGC tiên tiến Chương 2: Các phương pháp gia công cơ

Chương 3: Các phương pháp gia công hóa Chương 4: Các phương pháp gia công điện hóa

Chương 5: Các phương pháp gia công nhiệt

c

Trang 3

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

CHƯƠNG 5 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG NHIỆT

A PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN - EDM

B PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY W-EDM

C PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHÙM ĐIỆN TỬ – EBM

D PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHÙM TIA LASER - LBM

E PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG PLASMA – PAC

(PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG HỒ QUANG)

c

Trang 4

A- PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN – EDM

Electric Discharge Machining - EDM

c

Trang 5

Mục tiêu:

- Hiểu khái niệm gia công tia lửa điện

- Hiểu nguyên lý gia công tia lửa điện

- Hiểu cơ sở lý thuyết của gia công tia lửa điện

- Nắm chắc các thông số công nghệ.

- Biết một số công nghệ gia công tia lửa điện

c

Trang 6

NỘI DUNG CHÍNH

1 Khái niệm

2 Cơ sở lí thuyết

3 Nguyên lí gia công

4 Thiết bị và dụng cụ

5 Các thông số công nghệ

6 Phòng cháy và phòng hộ lao động

7 Các phương pháp gia công tia lửa điện

8 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng

c

Trang 7

1 KHÁI NIỆM PPGC TIA LỬA ĐIỆN

Gia công tia lửa điện là phương pháp gia công tiên tiến trong đó sự bóc tách lượng dư dựa trên sự nóng chảy và bốc hơi kim loại dưới tác dụng điện nhiệt của các tia lửa điện được phóng lên bề mặt chi tiết gia công.

c

Trang 8

2 Cơ sở lý thuyết gia công tia lửa điện

Gia công tia lửa điện dựa trên các hiện tượng:

- Hiện tượng đánh thủng điện

- Hiện tượng hồ quang điện

- Hiện tượng tia lửa điện

c

Trang 9

Đánh thủng điện

Đánh thủng điện là quá trình tăng điện áp giữa 2 điện cực đến 1 giá trị nhất định thì môi trường cách điện giữa hai điện cực bị ion hóa, điện trở giảm, làm cho dòng điện phóng qua được môi trường cách điện đó, tức là môi trường cách điện trở nên dẫn điện Đây là hiện tượng đánh thủng điện.

c

Trang 10

Nguyên lí của đánh thủng điện

- Do khoảng cách giữa hai điện cực rất nhỏ, dòng điện lớn, làm phát sinh 1 từ trường cường độ rất lớn giữa 2 điện cực, từ trường này làm cho dòng e bật

ra khỏi catot, -> môi trường bị oxi hóa-> điện trở môi trường giảm và môi trường trở nên dẫn điện

c

Trang 11

Hồ quang điện

ĐN: Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.

Khi hồ quang điện xảy ra, nhiệt độ từ

Tia hồ quang là dòng e và ion âm phóng từ catot sang anot, đôi khi có cả ion dương.

c

Trang 12

Nguyên lí hồ quang điện

Khi dòng điện tăng cao, điện áp thấp (vài chục V) làm tăng cường độï từ trường, tăng mật độ dòng điện, điện trở môi trường giữa 2 điện cực giảm, môi trường bị ion hóa và trở nên dẫn điện.

Tại các điện cực nhiệt độ tăng rất cao, xảy ra sự phát xạ nhiệt e, làm giãn nở kim loại, kim loại bị căng

ra trở thành cầu chất lỏng nối liền 2 điện cực, nhiệt độ cầu chất lỏng tiếp tục tăng, làm kim loại bốc hơi và, dòng e (và cả ion âm) được phóng từ catot sang anot, xuất hiện hồ quang điện.

c

Trang 13

Hiện tượng tia lửa điện

Hiện tượng tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hoà thành ion dương và electron tự do.

Tia lửa điện xuất hiện sau hồ quang điện với thờøi

c

Trang 14

Tính chất ăn mòn của Hồ quang điện và Tia lửa điện

- Tia lửa điện: ăn mòn tập trung, đồng đều, dễ điều chỉnh hơn so với hồ quang điện

- Hồ quang điện thì ăn mòn trên bềø rộng, không đồng đều, khó đều chỉnh, khó định hướng.

- Tia lửa điện ăn mòn điện cực dương nhiều hơn điện cực âm Năng lượng tia lửa điện, thời gian phóng và vật liệu điện cực ảnh hưởng lớn đến sự ăn mòn

c

Trang 15

Quá trình hình thành sự phóng tia lửa điện

c

Trang 16

Pha 1: điện trường giữa hai điện cực làm điện tử phát ra từ catod và gia tốc, chạy về anod.

Pha 2: môi trường bị ion hóa, xuất hiện vầng quang điện tử, bao quanh là bọt khí điện tích dương

Pha 3: Đám bọt khí hút các e điện tích âm nên làm thu hẹp dòng chạy của điện tử.

Pha 4: Tia điện tử tập trung đi đến bề mặt anod.

c

Trang 17

Pha 5: ï Tụ điện xả điện Do điện trở rất nhỏ, mà cường độ dòng điện rất lớn (hàng chục ngàn ampe) tạo sự phóng tia lửa điện (thời gian rất ngắn)

- Dòng điện này làm nóng chảy anot

- Lực điện động làm bắn những giọt kim loại ở anot vào bọt khí, ở vùng bọt khí do nhiệt cao nên gây ra sự nổ -> tạo sự ăn mòn anot

c

Trang 18

Pha 6: Điện áp tụ cân bằng Bọt khí nguội, tạo thành giọt dung dịch, điện tích tụ được tái tạo lại.

Những ion dương với năng lượng nhỏ bắn về phía catod làm catot cũng bị ăn mòn (lượng nhỏ)

c

Trang 19

3 Nguyeân lí gia coâng

c

Trang 20

Nguyên lí gia công

Nguyên lí gia công tia lửa điện là sự ăn mòn kim loại bằng tia lửa điện như đã nói ở cơ sở lí thuyết.

Khi gia công: Chi tiết gắn với cực dương (anot)

Dụng cụ găn cực âm (catot) Hai điện cực được đặt trong dung dịch cách điện luôn có các ion tự do.

Dòng điện một chiều, tần số 50÷500 kHz, Điện áp 50÷300 V và cường độ 0,1÷500 A

c

Trang 21

- Khi tăng điện áp, chất lỏng giữa hai điện cực bị ion hóa và dẫn điện (hiện tượng đánh thủng điện) và từ catot các e được phóng về phía anot, hình thành hồ quang điện.

Tiếp tục tăng điện áp, đến khi đủ điều kiện tạo tia lửa điện thì điện áp giảm và dòng điện tăng vọt (hàng chục nghìn A) tạo ra tia lửa điện.

Tia lửa điện được duy trì đến khi nào điện áp đạt trị số bằng “trị số tắt” thì ngừng phóng tia lửa điện

c

Trang 22

SựÏ ăn mòn kim loại

Do thời gian phóng điện ngắn, nên nhiệt truyền tới chi tiết gia công ít và không sâu, chủ yếu tập trung trên bề mặt với nhiệt độ rất cao làm kim loại bị cháy và bốc hơi.

Phoi tạo ra là các giọt kim loại hình cầu.

Khi các giọt KL bị đẩy ra khỏi vùng gia công, gây ra sự nổ và khe hở giữa hai điện cực lớn lên và sự phóng điện tắt.

Để tiếp tục gia công cần điều chỉnh hai điện cực lại gần nhau và quá trình trên được lặp lại liên tục.

c

Trang 23

- Trong quá trình ăn mòn: xảy ra ăn mòn cả 2 điện cực nhưng ở điện cực dương bị ăn mòn nhiều hơn.

- Bằng cách lựa chọn, điều chỉnh độ phân cực, tính dẫn nhiệt, môi trường dung dịch, vật liệu điện cực, thời gian, cường độ xung điện để đạt được độ mòn 99,5% cho điện cực chi tiết và 0,5% cho điện cực dụng cụ.

c

Trang 24

Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện.

c

Trang 25

Cơ chế bóc tách vật liệu

Do tác động của xung điện áp đã gây nên hiện

tượng ngắt dòng trong chất

điện môi (vì sao)

c

Trang 26

- Sự ngắt dòng tiếp tục tăng lên do sự gia tốc

của dòng e trong m.trường điện môi từ catot về anot, sựu gia tốc đó kéo theo các e tự do trong m trường điện môi về phía anot đồâng

c

Trang 27

- Khi va chạm với bề mặt anot và catot động năng

của chúng sẽ chuyển hoá thành nhiệt năng.

- Thời gian phóng điện ngắn (0,1-0,2 ms), cục bộ,

đã đốt cháy, gây nổ và làm nóng chảy và bốc hơi kim loại Đây chính là sự bóc tách vật liệu.

- Tần số phóng điện rất cao: 500 - 500.000 lần/s

- Kết quả phóng điện như trên tạo ra một lượng

đáng kể kim loại bị bóc tách.

c

Trang 28

Điện áp và dòng điện xung trong xung điện

c

Trang 29

Cơ chế phóng điện

c

Trang 30

4 Thiết bị và dụng cụ

4.1 Thiết bị

:

Các yêu cầu về độchính xác của thiết bị:

- Phải bù sự giãn nở nhiệt

- Hấp thụ rung động

- Giữ vững được vị trí của điện cực, choống lại áp lực cao của dong chảy

- Nếu độ cứng vững của máy yếu, sẽ gây ra lệch

c

Trang 31

Máy xung điện

c

Trang 32

Máy gia công tia lửa điện bao gồm:

- Các điện cực cùng các cơ cấu điều khiển điện cực

- Nguồn điện 1 chiều, bộ tạo xung điện

- Dung dịch cách điện và bể chứa, bơm, lọc

- Buồng gia công, đồ gá

- Hệ thống điều khiển xung điện, động cơ servo, bơm và lọc dung dịch cách điện

c

Trang 33

Sơ đồ thiết bị gia công xung điện

Dung dịch cách điện

+

-Click to buy NOW!

c

Trang 34

c

Trang 35

a Máy gia công tia lửa điện thẳng đứng

c

Trang 36

Máy gia công tia lửa điện thẳng đứng

c

Trang 37

Sơ đồ nguyên lí máy g/c tia lửa điện

c

Trang 38

Biín soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Chi tieât 1 ñöôïc ñònh vò, kép chaịt noâi vôùi cöïc döông cụa nguoăn ñieôn 1 chieău F vaø nhuùng trong dung dòch caùch ñieôn 2.

- Dúng cú noẫi vôùi cöïc ađm cụa nguoăn ñieôn 1 chieău F

vaø ñöôïc gaĩn vôùi caăn tröôït coù theơ di chuyeơn.

- Khi caăn 4 ñöa dúng cú gaăn chám vaøo chi tieât 1,

ñoùng cođng taĩc ñieôn, ñieôn aùp cháy qua bieân trôû R, ñieău chưnh R táo ra doøng ñieôn ñöôïc kieơm soaùt baỉng ampe keâ

c

Trang 39

- Tụ điện C nối // với nguồn điện, khi đóng công tắc điện và khi 2 điện cực đang tách rời thì dòng điện giảm nhanh bằng 0 Trái lại điện áp tăng dần đến giá trị U 0 báo hiệu tụ đã nạp đầy.

- Khi khoảng cách 2 điện cực đủ nhỏ, điện áp tiếp tục tăng, dung dịch cách điện bị ion hóa trở nên dẫn điện, từ catot dòng e được phóng về phía chi tiết tạo hồ quang điện.

c

Trang 40

c

Trang 41

- Khi có hồ quang điện, tiếp tục tăng điện áp đến

điểm phóng tia lửa điện thì điện áp giảm và cường độ dòng điện tăng vọt nhờ sự phóng điện của tụ điện C tạo ra tia lửa điện bắn về phía chi tiết 1

- Tia lửa điện đốt cháy bề mặt kim loại của chi tiết,

tạo ra những giọt kim loại lỏng, dưới tác dụng lực điện động làm giọt kim loại nổ và tách ra bề mặt anot tạo phoi, tạo khe hở giữa 2 điện cực lớn và tia lửa điện tắt.

c

Trang 42

- Sau khi phóng tia lửa điện, dòng điện giảm về 0

do năng lượng trong tụ điện đã tiêu tán hết Tụ lại bắt đầu nạp điện.

- Quá trình lặp đi lặp lại tạo ra sự bóc tách kim loại

c

Trang 43

Yêu cầu quan trọng:

- Trong quá trình g/c, để tránh sự ngắn mạch giữa 2 điện người ta dùng bộ điều chỉnh tự động: ống dây.

- Bên trong ống dây 5 có lõi sắt cùng di chuyển

cùng cần trượt Bên ngaoif được quấn 1 cuộn dây

- Hai đầu cuộn dây nối với 2 đầu biến trở R

c

Trang 44

c

Trang 45

- Khi điện cực 3 chạm vào chi tiết 1 -> mạch điện đóng kín -> dòng điện chạy trong cuộn dây -> lõi sắt

bị nhiễm từ -> nó bị hút lên mang theo cần trượt 4, điện cực 3 -> 2 điện cực tách rời -> ngắt mạch điện -> lõi sắt hết nhiễm từ -> lõi sắt mang theo cần trượt và dụng cụ rơi xuống dưới, khe hở phóng điện đủ nhỏ -> phóng tia lửa điện lại xảy ra.

c

Trang 46

4.2 Máy phát xung điện

Sơ đồ khối máy phát xung

Bộ điều chỉnh dòng điện

Bộ ngắt dòng điện tự

c

Trang 47

Máy phát xung điện

- Máy phát xung RC cung cấp xung răng cưa:

trở R.

điện, thì quá trình phóng điện bắt đầu và duy trì cho

+ Quá trình trên được lặp đi lặp lại làm quy trì sự phóng tia lửa điện

c

Trang 48

- Chu kỳ phóng điện T gồm hai giai đoạn:

+ T 1 : Là thời gian tụ nạp.

+ T 2 : Là thời gian tụ xả.

c

Trang 49

Mô tả quá trình xả và nạp tụ

c

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	6,44 MB