Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo dành cho Giáo viên, sinh viên chuyên ngành cơ khí, chế tạp máy - Giáo trình công nghệ Laser.
Chơng : giới thiệu Một số phơng pháp gia công đặc biệt 2.1 Giới thiệu Trong việc hoàn chỉnh kết cấu máy, nâng cao khả gia công kết chi tiết máy, ngời ta ứng dụng công nghệ phơng pháp gia công mới, sử dụng có hiệu loại vật liệu mới, nhằm nhận đợc tính chất đặc biệt mà phơng pháp gia công thông thờng khó thực thực đợc Trong lĩnh vực cắt gọt vật liệu có nhiều phơng pháp : gia công điện, điện - vật lý, điện - hoá, gia công nguồn lợng tập trung, Các phơng pháp đợc sử dụng rộng rÃi để gia công kim loại Các phơng pháp cho phép sau gia công nhận đợc tính cao không yêu cầu lực cắt gọt lớn cho phép không sử dụng dụng cụ cắt gọt với yêu cầu đặc biệt độ cứng, độ chịu mài mòn Các phơng pháp đảm bảo độ xác, độ bóng bề mặt định cho phép nâng cao suất lao động [6], [8] 2.2 Phân loại số phơng pháp gia công đặc biệt Các phơng pháp gia công đặc biệt kể đến phơng pháp gia công điện vật lý điện hoá Các phơng pháp đợc phân loại thành nhóm nh sau: Theo phơng pháp sinh dạng lợng (Popilov L.IA) : Phuơng pháp điện hoá, Phơng pháp điện - Hoá - Cơ (phơng pháp anôt - cơ), phơng pháp điện vật lý, Theo chế tác dụng : Phơng pháp xói mòn điện (mài mòn điện), Phơng pháp điện - thuỷ lực, phơng pháp nổ - điện, phơng pháp từ trờng, phơng pháp siêu âm, Gia công nguồn nhiệt: Phơng pháp dùng tia điện tử, Phơng pháp dùng plasma, Phơng pháp dùng chùm tia laser, Phân loại số phơng pháp gia công đặc biệt Các phơng pháp gia công điện - vật lý Phơng pháp điện xói mòn (tia lửa điện, xung điện, tiếp xúc điện anốt - cơ, Gia công chùm tia có nhiệt): Plasma, điện tử, tia laser, Các phơng pháp gia công điện - hoá Phơng pháp gia công có tác động điện: siêu âm, nổ điện, Phơng pháp tẩm thực, làm sạch, đánh bóng, mạ điện, Hình 2-1 Sơ đồ phân loại số phơng pháp gia công đặc biệt 2.3 - Đặc điểm phơng pháp gia công đặc biệt : Trong trình gia công, tốc độ, chất lợng gia công hầu nh không phụ vào tính chất lý vật liệu Có thể gia công hầu hết loại vật liệu với tính mà không cần có lực lớn tác dụng, gia công kim loại, hợp kim cứng kim cơng, kính, Không yêu cầu dụng cụ có độ cứng cao ®é cøng vËt liƯu gia c«ng (vÝ dơ gia công siêu âm chùm tia laser, tia điện tử, Giảm tiêu hao vật liệu chiều rộng rảnh cắt nhỏ, mức độ xác cao, Có thể gia công chi tiết phức tạp có độ xác, độ bóng cao (lổ khuôn kéo có đờng kính nhỏ, gia công lổ nhỏ sâu, cắt hình, gia công chép hình, Có thể gia công cục (tại điểm nhỏ) bề mặt chi tiết lớn, giảm bớt bớc gia công trung gian (khâu chuyển tiếp) phải yêu cầu sử dụng đồ gá đặc biệt để gia công vật liệu cứng, dòn, đánh bóng hợp kim cứng, Có thể khí hoá tự động hoá Có suất hiệu quả kinh tế cao giảm phế phẩm Trong giáo trình giới thiệu số phơng pháp gia công đặc biệt thuộc nhóm đà nêu 2.4 Các phơng pháp điện xói mòn : Đây phơng pháp gia công điện tiếp xúc - phơng pháp anốt Phơng pháp dựa sở tác dụng xung phóng điện liên tục tiếp nối mà xung gây nên phá huỷ cục điện cực dơng (anốt) tạo nên vết lõm bề mặt vật liệu b/ a/ Hình 2-2 c/ Sơ đồ nguyên lý gia công phơng pháp điện xói mòn (điện ăn mòn) [6] 1- Kênh dẫn điện - Khoảng trống không khí 3- Vùng kim loại bốc - Vùng kim loại nóng chảy - Vết lõm 6- Hạt kim loại đà nguội - Chất lỏng không dẫn điện : dầu hoả, dầu biến thế, Các giai đoạn xảy gia công : a/ Giai đoạn tác dụng xung điện; b/ Giai đoạn kim loại bị bắn khỏi bề mặt; c/ Giai đoạn sau gia công Có phơng pháp điện xói mòn nh sau : - Phơng pháp gia công tia lữa điện - Phơng pháp xung điện; - Phơng pháp tia lữa điện tần số cao; 10 - Phơng pháp gia công tiếp xúc điện anốt - Sù phãng ®iƯn theo tõng xung víi thêi gian rÊt ngắn (tức thời), sinh nguồn nhiệt với nhiệt độ đạt đến hàng nghìn độ Kết làm cho chi tiết bị nóng chảy hay bóc (điện cực đống vai trò nh dụng cụ cắt) Dới tác dụng áp suất chất lỏng đợc tạo nên làm khuấy kim loại bị tác dụng lên tống chúng khỏi vùng tác dụng dạng giọt kim loại lỏng hay tạo nên vết lõm bề mặt vật gia công Qúa trình gia công xảy môi trờng chất lỏng không dẫn điện (dầu xăng, dầu biến thế, ) chất vừa cờng hoá trình phóng điện vừa tạo nên mài mòn, đồng thời tăng khả đảy giọt kim loại khỏi vùng bị tác dụng Quá trình xảy nhanh ta dùng chất lỏng động (luôn luân chuyển ) Thời gian xung khoảng 10-4 10-8 giây; Hiệu điện 250 V; Khoảng cách hai điện cực nhỏ đợc = Đồ thị phụ thuộc U hình vẽ : [ ] U,V Môi trờng làm việc: - Không khí - Xăng - Dầu biến , àm Hình 2-3 Mối liên hệ điện áp U khoảng cách điện cực () môi trờng khác [8] Bề mặt đợc gia công có độ nhấp nhô định Sự tạo nên xung điện phụ thuộc vào đỉnh nhấp nhô tiếp xúc khoảng cách ngắn Quá trình tạo nên xung vị trí khác có khoảng cách 11 đỉnh nhấp nhô ngắn Hình dạng anốt - "dụng cụ "quyết định hình dạng kích thớc vật gia công 2.4.1 Gia công tia lữa điện : [6],[8] 1- ChÊt láng 2- Chi tiÕt (cùc d−¬ng) 3- Điện cực (cực âm/ kaôt đóng vai trò dụng cụ gia công) Hình 2-4 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lữa điện Hình 2-5 Sơ đồ nguyên lý máy gia công tia lữa điện [8] (trang 245) - Chất láng; - Chi tiÕt ; - §iƯn cùc " dụng cụ " - Băng trợt ngang; - Băng trợt qua - lại - Cơ cấu chuyển động lên - xuống; - Giá đỡ 12 Hình 2-6 Sơ đồ nguyên lý máy gia công tia lữa điện tụ điện [8] 1234- Chi tiÕt (anèt), §iƯn cùc ca tèt (Dơng gia công) Cơ cấu tạo rung, Nguồn điện chiều Vật liệu làm điện cực đợc lựa chọn dựa vào vật liệu cần gia công nguyên công cần thực Nếu vật liệu cần gia công đồng sử dụng điện cực hợp kim đồng; Vật liệu gia công vật liệu cứng điện cực dụng cụ đợc chọn từ vật liệu W, Mo, Để gia công lỗ đờng kính nhỏ sử dụng điện cực dụng cụ đồng Gang thép đợc sử dụng cho đánh bóng mài Nhợc điểm phơng pháp gia công tia lữa điện tránh khỏi độ côn độ không phẳng, nhận đợc góc vát có góc nhọn; tốn hao nhiều vật liệu điện cực Chế độ gia công điện ăn mòn đợc chia loại cứng, trung bình mềm: 13 Bảng - [8] KVA Chế độ Gia công Vật liệu cứng Vật liệu trung bình Vật liệu mềm Thời gian xung àks Tần suất lặp lại 1/s Lợng tách kim loại mm3/ph 30 - 05 - 0,3 10.000 - 100 500 - 2000 50 - 3.000 1.000 - 10.000 30.000 - 100 200 - 30 3.000 < 30 C«ng suÊt Chiều sâu vùng ảnh hởng nhiệt gia công : Bảng 2-2 [8] Chiều sâu vùng bị ảnh hởng nhiệt (mm) với dòng điện : ( A ) 5A 10A 30 A 50 A 100 A 300 A 0,08 0,1`2 0,17 0,09 0,12 - C45 C45 ( Trạng thái rÌn ) C45 TT T«i HRC48 CD 80A T«i, HRC 48 0,08 Gang GX 15 - 32 0,12 0,14 0,17 0,19 0,36 0,07 0,15 0,17 0,18 - 0,12 - 0,25 - Năng suất trình gia công tia lữa điện xác định lợng kim loại bị cắt đơn vị thời gian ( mm3/ph) (g/ ph ) Khi chế độ gia công xác : U