1.6.1. Nhiệm vụ của chất điện mụi
Trong gia cụng bằng tia lửa điện ngoài hai yếu tố chớnh là dụng cụ và phụi đƣợc nối với hai cực thỡ cũn một yếu tố khụng thể thiếu để tạo ra sự búc phoi và vận chuyển phoi ra khỏi vựng cắt đú là dung dịch chất điện mụi. Nhiệm vụ chớnh của chất điện mụi trong quỏ trỡnh gia cụng tia lửa điện là:
- Cỏch điện giữa hai cực (giữa điện cực dụng cụ và phụi), đảm bảo khụng cú dũng điện chạy qua khe hở giữa hai cực, khi khoảng cỏch giữa hai cực chƣa đủ nhỏ. Khi khoảng cỏch này đạt tới một giới hạn nhất định nào đú thỡ bắt đầu xuất hiện sự phúng điện giữa hai điện cực. Khi khe hở càng bộ thỡ lƣợng vật liệu hớt đi càng tăng và độ chớnh xỏc hỡnh học càng tăng. Trong thực tế sau một thời gian làm việc thỡ trong dung dịch chất điện mụi tồn tại những phần tử kim loại phoi bị búc ra khỏi bề mặt phụi nờn làm giảm khả năng cỏch điện của chất điện mụi. Để khắc phục hiện tƣợng này ngƣời ta thực hiện lọc bỏ phần tử tế vi này
36
bằng cỏch dẫn chất điện mụi qua hệ thống lọc, tuy nhiờn vẫn khụng thể đảm bảo lọc tuyệt đối nờn sau một thời gian sử dụng cần phải thay thế dung dịch chất điện mụi.
- Ion hoỏ:
Nhƣ đó trỡnh bày ở phần đầu, khi điện cực tiến tới gần sỏt phụi thỡ xuất hiện hiện tƣợng phúng điện, sau đú phải gõy ra hiện tƣợng ion hoỏ chất điện mụi nằm ở giữa hai điện cực để tạo thành cỏc ion dƣơng và cỏc phần tử tớch điện õm (tức là cú khả năng tạo ra một cầu phúng điện). Điều này tạo ra sự tập trung năng lƣợng rất lớn ở kờnh plasma. Khi cú sự phúng điện cỏc electron bay với tốc độ cực lớn hƣớng tới bề mặt phụi cần gia cụng. Khi va chạm lờn bề mặt phụi cần gia cụng thỡ phần động năng của electron sẽ chuyển thành nhiệt năng làm núng chảy kim loại trờn bề mặt phụi. Khi ngắt xung thỡ hiện tƣợng ion hoỏ chất điện mụi phải ngừng kịp thời để tạo điều kiện cho sự phúng điện xảy ra ở vị trớ khỏc khi xảy ra xung tiếp theo.
- Làm nguội:
Khi diễn ra sự phúng điện trong một khoảng thời gian cực ngắn, ở kờnh phúng điện nhiệt độ cú thể lờn tới 10.0000
C. Nhiệt ở đõy cần phải đƣợc chuyển đi nhằm trỏnh ảnh hƣởng đến bề mặt phụi, bản điện cực cũng nhƣ chất điện mụi. Khi ngừng phúng điện (ngắt xung) thỡ dũng chảy chất điện mụi cú tỏc dụng làm nguội khu vực trờn (và thụi ion hoỏ đó núi ở trờn) chuẩn bị cho chu kỳ phúng điện sau.
- Vận chuyển phoi:
Vật liệu đƣợc tỏch ra khỏi bề mặt chi tiết cần gia cụng chớnh là phoi, cỏc phần tử kim loại này lơ lửng trong chất điện mụi làm cho khả năng cỏch điện của chất điện mụi giảm và cú nguy cơ gõy ra sự phúng điện bất thƣờng, nguy cơ tạo hồ quang và ngắn mạch tăng lờn làm giảm độ chớnh xỏc và năng suất cắt. Vỡ vậy cần tạo ra dũng chảy chất điện mụi hợp lý vận chuyển lƣợng phoi này ra
37
khỏi vựng cắt. Chất điện mụi đƣợc đƣa qua hệ thống lọc để làm sạch trƣớc khi đƣa trở lại vựng gia cụng.
1.6.2. Cỏc loại chất điện mụi
Nhƣ đó phõn tớch, gia cụng tia lửa điện chủ yếu gồm hai phƣơng phỏp: gia cụng xung định hỡnh và gia cụng cắt dõy tia lửa điện. Mỗi phƣơng phỏp gia cụng sử dụng cỏc chất điện mụi khỏc nhau:
- Xung định hỡnh chủ yếu sử dụng chất Hydrocacbon. - Cắt dõy tia lửa điện chủ yếu dựng nƣớc khử khoỏng.
Ngoài ra, ngày nay trờn thế giới cũn xuất hiện một loại chất điện mụi mới mà thành phần chủ yếu là nƣớc. Nú cú độ nhớt cao hơn nƣớc, hiệu quả làm mỏt cao hơn dầu, đƣợc dựng chủ yếu cho gia cụng xung định hỡnh với điện cực graphit lớn và bƣớc dũng điện lớn. Vỡ chất điện mụi này cú thành phần chớnh là nƣớc nờn dũng điện Ie khi xung rất lớn do đú khú nhận đƣợc bề mặt tinh và độ nhỏm Rmax < 10 àm.
Riờng đối với chất Hydrocacbon cũn đƣợc chia làm 3 nhúm dựa trờn cơ sở đặc tớnh hoỏ học, đú là:
- Parafin. - Dầu khoỏng.
- Cỏc dẫn xuất của xăng.
Cỏc yếu tố nhƣ thành phần hoỏ học, độ nhớt v.v… sẽ quyết định chất lƣợng và khả năng sử dụng của chất điện mụi. Dầu khoỏng cú chất lƣợng cao nhờ kỹ thuật tinh chế đặc biệt. Cũn cỏc dẫn xuất của xăng cũng cho hiệu quả cao nếu dựng làm chất điện mụi, tuy nhiờn khụng đƣợc sử dụng do cú tỏc hại xấu đến sức khoẻ con ngƣời và mụi trƣờng.
1.6.3. Cỏc tiờu chuẩn đỏnh giỏ chất điện mụi
Đỏnh giỏ chất điện mụi đƣợc dựa trờn cỏc tiờu chuẩn sau: - Bền lõu, hao phớ ớt.
38 - Vệ sinh, khụng độc, khụng khú ngửi. - Cú điểm chỏy cao ( khú chỏy).
- Cú mật độ, độ đậm đặc phự hợp.
- Cú độ trong suốt để dễ quan sỏt vựng gia cụng. - Cú độ nhớt phự hợp.
- Cỏch điện ở điều kiện bỡnh thƣờng. - Cú khả năng truyền điện ỏp.
- Cú khả năng bị ion hoỏ. - Khả năng làm sạch dễ dàng. - Giỏ cả phự hợp.
Trong tất cả cỏc tiờu chuẩn trờn thỡ tiờu chuẩn về độ nhớt là quan trọng nhất vỡ nú ảnh hƣởng trực tiếp đến kờnh phúng điện và mở rộng kờnh phúng điện. Độ nhớt đặc trƣng cho "ma sỏt trong", là trở lực của chất lỏng đối với sự chỏy. Độ nhớt chất điện mụi càng cao thỡ kờnh phúng điện càng tập trung hơn, hiệu quả phúng điện cao hơn.
Để gia cụng thụ cần độ nhớt cao hơn (để búc đƣợc lƣợng vật liệu lớn hơn, độ nhớt khoảng 4 mm2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
/s)
Để gia cụng tinh cần độ nhớt thấp hơn khoảng 2 mm2
/s (khi gia cụng tinh cho chất điện mụi chảy qua khe hở rất nhỏ nờn đũi hỏi độ nhớt của chất điện mụi cũng phải nhỏ).
Trờn thực tế để trỏnh phải thay chất điện mụi khi gia cụng thụ và gia cụng tinh nờn thƣờng chọn chất điện mụi cú độ nhớt trung bỡnh để gia cụng cho cả hai trƣờng hợp.
- Cỏc yếu tố an toàn của chất điện mụi đƣợc xột dựa trờn cỏc tiờu chớ sau:
+ Do nhiệt độ trong quỏ trỡnh phúng điện tại khe hở là rất cao nờn đũi hỏi chất điện mụi phải cú điểm chỏy cao (do khi đú nhiệt độ của chất điện mụi cũng tăng cao).
39
+ Thành phần hoỏ học của chất điện mụi cũng phải thớch hợp do khi nhiệt độ ở khe hở cao sẽ làm bốc hơi và lắng cặn. Do đú đũi hỏi khi bốc hơi và sự lắng cặn khụng ảnh hƣởng tới sức khoẻ con ngƣời và mụi trƣờng xung quanh.
+ Mặt khỏc, cơ sở chủ yếu của chất điện mụi là nƣớc nờn khi gia cụng sẽ tồn tại dũng dũ. Dũng này ảnh hƣởng lớn đến độ búng và độ chớnh xỏc khi gia cụng.
Trong gia cụng cắt dõy tia lửa điện chất điện mụi là nƣớc khử khoỏng, khi đú do khe hở nhỏ nờn ớt liờn quan đến sự bốc hơi của cỏc bọt khớ đƣợc tạo ra trong chất điện mụi. Gia cụng xung định hỡnh khụng thể dựng nƣớc khử khoỏng do bề mặt điện cực lớn nờn dũng dũ cũng lớn.
1.6.4. Cỏc loại dũng chảy chất điện mụi và cỏc lỗi của dũng chảy
Nhƣ cỏc phõn tớch ở trờn, chất điện mụi là một yếu tố khụng thể thiếu đƣợc trong quỏ trỡnh gia cụng tia lửa điện. Chất điện mụi khụng những đúng vai trũ là mụi trƣờng gõy ra sự phúng điện mà cũn đúng vai trũ vận chuyển phoi ra khỏi vựng gia cụng, do đú cú ảnh hƣởng
hết sức quan trọng đến năng suất cũng nhƣ chất lƣợng bề mặt gia cụng. Nếu chất điện mụi loóng (độ nhớt nhỏ) thỡ sức căng bề mặt nhỏ càng thớch hợp với nhiệm vụ sục rửa khe hở. Nếu sục rửa khụng tốt thỡ khi gia cụng càng lõu cỏc phoi lẫn trong dung dịch chất điện mụi sẽ gõy ra cỏc lỗi ngắn mạch hay hồ quang gõy ảnh hƣởng xấu tới năng suất và chất lƣợng bề mặt gia cụng và điện cực.
Trong quỏ trỡnh gia cụng tia lửa điện ngƣời ta sử dụng cỏc dũng chảy chất điện mụi sau đõy:
- Dũng chảy bờn ngoài:
Vũi sục rửa chất điện mụi
Phụi
40
Hỡnh 1.17: Dũng chảy ỏp lực Chất điện mụi
Phụi Điện cực
Dũng chảy bờn ngoài là phƣơng phỏp sục rửa phổ biến nhất. Nú đƣợc sử dụng khi hỡnh học của điện cực và phụi khụng cho phộp tạo lỗ khoan cho dũng chảy (thƣờng dựng ở cắt dõy). Chất điện mụi đƣợc đƣa trực tiếp đến khe hở bằng một vũi dẫn. Vấn đề là cần phải chọn gúc đƣờng dẫn chất điện mụi sao cho phự hợp để dũng chảy chất điện mụi tạo thuận lợi cho việc vận chuyển phoi dễ dàng (hỡnh 1.16).
- Dũng chảy ỏp lực:
Dũng chảy ỏp lực là phƣơng phỏp chất điện mụi đƣợc đƣa cƣỡng bức vào khe hở qua cỏc lỗ ở điện cực hoặc phụi. Phƣơng phỏp này đƣợc sử dụng khi xung bằng điện cực rỗng, do đú để lại
một lừi trờn phụi (hỡnh 1.17). Sau khi gia cụng cần phải cắt lừi đi. - Dũng chảy do chuyển động điện cực:
Dũng chảy do chuyển động điện cực là dũng chảy do chuyển động của điện cực tỏc động trực tiếp vào chất điện mụi trong khe hở phúng điện tạo ra. Khi gia cụng cỏc lũng khuụn sõu và hẹp, sự tiến lựi đều đặn của điện cực sẽ đẩy chất điện mụi sạch vào khe hở phúng điện.
- Dũng chảy hỳt:
Dũng chảy hỳt là dũng chảy đƣợc tạo ra bằng cỏch hỳt chất điện mụi cú chứa phoi qua một lỗ hỳt trờn phụi hoặc trờn điện cực (ngƣợc lại với phƣơng phỏp dũng chảy ỏp lực) ra khỏi khe hở vựng gia cụng.
- Dũng chảy phối hợp:
Dũng chảy phối hợp là dũng chảy phối hợp cả dũng chảy ỏp lực và dũng chảy hỳt qua hai lỗ trờn phụi hoặc trờn điện cực. Một đầu bơm chất điện mụi đó qua lọc sạch vào vựng gia cụng, một đầu hỳt chất điện mụi cú chứa phoi ra khỏi vựng gia cụng. Đõy là phƣơng phỏp cú thể khắc phục đƣợc cỏc nhƣợc điểm của hai phƣơng phỏp trờn.
41 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dũng chảy nhắp là phƣơng phỏp thƣờng dựng cho gia cụng xung định hỡnh, ở đú sau một chu kỳ nhất định của quỏ trỡnh phúng điện thỡ điện cực lại đƣợc nõng lờn để tạo ra một dũng chảy vận chuyển phoi ra khỏi vựng gia cụng, ngay sau đú chất điện mụi sạch đƣợc đƣa vào vựng gia cụng.
Trong quỏ trỡnh gia cụng, dũng chảy chất điện mụi cú thể gõy ra cỏc lỗi thƣờng gặp sau đõy:
- Lỗi do ỏp lực cao và sự rung động: Do ỏp lực cao của dũng chảy đó tạo ra một ỏp lực tỏc dụng lờn điện cực làm xờ dịch vị trớ của điện cực cũng nhƣ gõy ra rung động điện cực làm mất độ chớnh xỏc chi tiết gia cụng.
- Lỗi do sự giảm ỏp lực dũng chảy: Đối với dũng chảy ỏp lực và dũng chảy hỳt thỡ ỏp lực bị giảm khi khe hở hẹp và dài khụng đủ sức tạo ra dũng chảy đủ lớn để cuốn sạch phoi. Cỏc phần tử phoi tắc nghẽn giữa hai điện cực gõy ra hồ quang hoặc hiện tƣợng ngắn mạch làm giảm chất lƣợng bề mặt đƣợc gia cụng.
1.6.5. Hệ thống lọc chất điện mụi
Cỏc phần tử phoi tồn tại trong chất điện mụi sẽ dẫn tới cỏc hiện tƣợng xấu nhƣ hiện tƣợng ngắn mạch hoặc gõy ra hồ quang làm tăng nhiệt độ của vựng gia cụng và chất điện mụi ảnh hƣởng tới độ chớnh xỏc gia cụng. Với mục đớch tiết kiệm chất điện mụi bằng cỏch tỏi sử dụng chất điện mụi đó qua sử dụng, ngƣời ta dựng một hệ thống lọc chất điện mụi. Hệ thống lọc chất điện mụi phải đỏp ứng cỏc yờu cầu:
- Cú bể chứa dự trữ dung dịch. - Làm nguội dung dịch.
- Cú đủ lƣợng dung dịch cần thiết chứa sẵn trong bể để cú thể sử dụng liờn tục trong quỏ trỡnh gia cụng.
Hiện nay, ngƣời ta sử dụng cỏc bộ lọc chất điện mụi sau đõy: - Bộ lọc mõm giấy:
Bộ lọc mõm giấy là thiết bị lọc đơn giản và rẻ tiền nhất, nú bao gồm một số bộ phận chớnh nhƣ bể chứa dự trữ dung dịch điện mụi, bơm lọc, bơm tới mỏy,
42
bộ lọc mõm, bộ làm nguội. Phần tử lọc là một mõm giấy hỡnh trũn cú lỗ, khi mõm lọc bị bẩn thỡ ỏp lực lọc sẽ lớn và khi đú cần phải thay mõm lọc, việc thay đổi bộ lọc đƣợc thực hiện bằng tay.
- Bộ lọc phễu đỏ sỏi:
Khi cần lọc với cụng suất lớn hơn thỡ bộ lọc mõm giấy khụng đỏp ứng đƣợc yờu cầu, lỳc này cần sử dụng bộ lọc phễu đỏ sỏi. Phƣơng tiện lọc cú thể là một phễu đỏ sỏi hoặc xenlulụ, khi chất điện mụi chảy vào phễu thiết bị sẽ đƣợc lọc và đõy là thiết bị lọc tuần hoàn. Để làm sạch phễu lọc chỉ cần cho dũng chảy ngƣợc lại chiều lọc, dũng chảy sẽ kộo chất bẩn ra khỏi phễu lọc.
- Bộ lọc khe hở:
Bộ lọc khe hở là bộ lọc cú chất lƣợng lọc rất cao và ngày càng đƣợc sử dụng nhiều. Thiết bị này gồm nhiều ống lọc trong một thựng chịu ỏp lực. Trờn cỏc ống lọc cú cỏc đĩa lọc đặc biệt khụng dẻo, dung dịch chất điện mụi đó bẩn đƣợc nộn ỏp lực từ ngoài vào trong. Dƣới ỏp lực cao đú chất điện mụi đó đƣợc lọc sẽ theo cỏc ống lọc chảy ra ngoài và giữ lại cỏc tạp chất bẩn trờn ống.
43
CHƢƠNG 2: MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THễNG SỐ ĐIỀU CHỈNH TRONG QUÁ TRèNH GIA CễNG
2.1.Giới thiệu mỏy cắt dõy tia lửa điện
Sơ đồ mỏy cắt dõy sử dụng động cơ tuyến tớnh (hỡnh 2.1):
1 V U 4 3 5 X Y 9 8 8 2 7 6 1.Bàn phụ để cắt cụn. 6. Lụ cuốn dõy. 2.Phụi. 7. Bàn mỏy. 3.Bơm. 8. Cỏp điện.
4.Động cơ chạy bơm 9. Hệ điều khiển CNC và tủ điện. 5.Bể dung dịch
Mỏy cắt dõy tia lửa điện (EDM Wire cutting) là một thiết bị gia cụng tia lửa điện bằng cỏch sử dụng điện cực là một dõy mảnh cú đƣờng kớnh từ 0,1mm đến 0,3mm chạy liờn tục theo một contour cho trƣớc theo một chƣơng trỡnh lập sẵn, với cỏc ứng dụng đơn giản cú thể lập trỡnh bằng tay.
44
Đối với cỏc mỏy cắt dõy loại thụng thƣờng, bộ điều khiển NC của mỏy điều khe hở phúng điện thụng qua mỏy đo tốc độ vũng quay của bộ vớt me/đai ốc lăn. Ở mỏy cắt dõy dựng động cơ tuyến tớnh, do khụng cú bộ vớt me/đai ốc lăn nờn khụng cú sai số chuyển động chiều trục, vỡ hệ điều khiển trực tiếp điều khiển động cơ tuyến tớnh nờn loại trừ đƣợc sự trễ do khe hở của bộ truyền động. Hệ điều khiển này giỳp mỏy đạt độ chớnh xỏc gia cụng rất cao.
2.1.1.Cụng dụng của mỏy cắt dõy
Do đặc điểm của thiết bị là dõy điện cực phải cú chuyển động dọc trục liờn tục giữa cỏc con lăn nờn cụng nghệ sử dụng phƣơng phỏp gia cụng cắt dõy tia lửa điện chủ yếu đƣợc dựng để gia cụng cỏc sản phẩm sau:
- Chế tạo cỏc điện cực chớnh xỏc cho gia cụng xung định hỡnh
- Gia cụng cỏc rónh hẹp, gấp khỳc trong cỏc chi tiết của thiết bị điện tử.
- Mối ghộp căng của cỏc bộ phận chớnh của cỏc khuụn dập, khuụn đỳc ỏp lực và cỏc loại dƣỡng kiểm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Rónh Xanga (chấu búp), bề mặt làm việc của cỏc dao định hỡnh, cỏc lỗ nhỏ trong cỏc chi tiết đặc biệt, ...
- Gia cụng cỏc chi tiết bằng vật liệu thộp đó nhiệt luyện, cỏc kim loại khú gia cụng, cỏc hợp kim quý hiếm cần hạn chế lƣợng dƣ gia cụng.
- Ngoài ra, ngày nay phƣơng phỏp gia cụng cắt dõy tia lửa điện cũn cú triển vọng ứng dụng trong việc sản xuất chế tạo cỏc đĩa ly hợp bằng hợp kim cứng,