3. Nội dung chính của đồ án:
5.3 Các loại dòng chảy chấtđiện môi
Nhƣ đã biết chất điện môi là một yếu tố không thể thiếu đƣợc trong gia công tia lửa điện mà ở đó chất điện môi không những đóng vai trò là môi trƣờng gây ra sự phóng điện mà còn đóng một vai trò hết sức quan trọng đến năng suất cũng nhƣ chất lƣợng bề mặt gia công. Nếu chất điện môi loãng (độ nhớt nhỏ) thì sức căng bề mặt nhỏ càng thích hợp với
79
nhiệm vụ sục rửa khe hở. Nếu sục rửa không tốt thì gia công càng lâu và càng gây ra các lỗi ngắn mạch hay hồ quang làm hƣ hại phôi và điện cực, do tồn tại các phoi lẫn trong dung dịch chất điện môi gây ra. Việc chọn các thông số gia công sẽ không còn ý nghĩa nếu điều kiện dòng chảy không đáp ứng đƣợc quá trình gia công đó.
Trong quá trình gia công tia lửa điện có các phƣơng pháp tạo dòng chảy chất điện môi sau:
- Dòng chảy áp lực. - Dòng chảy bên ngoài. - Dòng chảy hút.
- Dòng chảy phối hợp. - Dòng chảy nhắp.
- Dòng chảy chuyển động cực. + Dòng chảy áp lực
Đây là phƣơng pháp phổ biến và đƣợc ƣu tiên nhất, trong đó chất điện môi đƣợc đƣa cƣỡng bức vào khe hở phóng điện qua lỗ trên phôi hoặc trên điện cực,xem hình 5.1.
Hình 5.1:Chất điện môi được đưa qua lỗ trên điện cực.
Hình 5.2 là dòng chảy chất điện môi đƣợc đƣa vào thông qua một lỗ ở đáy phôi. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là tận dụng đƣợc lỗ có sẵn ở đáy phôi, đồng thời loại bỏ đƣợc việc tạo một lỗ trên điện cực nhƣ phƣơng pháp đƣa chất điện môi qua điện cực.
Điều kiện của cả 2 phƣơng pháp trên là dòng chảy phải đƣợc điều chỉnh đúng, nếu không quá trình gia công sẽ không ổn định gây ra giảm lƣợng hớt vật và ăn mòn điện cực không đều. Vận tốc dòng chảy có thể đƣợc theo dõi bằng cách đo độ chênh lệch áp suất hoặc lƣu lƣợng dòng chảy. Việc cài đặt không chính xác các thông số điều khiển trong phƣơng pháp EDM này có thể dẫn đến hiệu suất thấp, tăng biến động trong suốt quá trình và làm giảm khả năng sản xuất sản phẩm cũng nhƣ gia công.
80
Hình 5.2:Chất điện môi được đưa qua lỗ dưới đáy phôi.
Một ƣu điểm của phƣơng pháp này là dòng chảy áp lực cao qua tâm của điện cực giúp cố định dòng chảy. Ngoài ra, phun cƣỡng bức các chất điện môi ra khỏi các miệng núi lửa đã tạo ra sự định tâm hiệu quả lên điện cực. Nhờ vào sự trợ giúp của một chuyên viên điện cực và các ảnh hƣởng của dòng chảy tác động lên điện cực, khoan EDM có thể thâm nhập sâu hơn nhiều so với hầu hết các phƣơng pháp khoan khác. Áp lực xả cao giúp giữ phôi và làm mát điện cực. Điều này giúp giữ cho vùng ảnh hƣởng nhiệt, hay còn gọi là chiều sâu của mực chất điện môi có thể kiểm soát đƣợc.
Bất lợi của phƣơng pháp này là hiện tƣợng phóng tia lửa điện bổ sung giữa các phần tử đã bị ăn mòn điện và thành khuôn gây ra sai hình dạng in hình và thành khuôn, xem hình 5.3.
Hình 5.3:Ảnh hưởng của phóng điện bổ sung.
81
Là phƣơng pháp đơn giản nhất và lâu đời nhất trong gia công EDM. Dòng cháy chất điện môi đƣợc thoát ra trực tiếp từ một vòi phun (hoặc nhiều vòi phun) đến khu vực gia công. Áp lực của vòi phun tạo ra dòng chảy trong khe hở phóng điện nhờ đó mang các mảnh vỡ kim loại theo dòng chảy ra ngoài khe hở. Phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng trong WEDM, gia công các khe hẹp và lòng khuôn.
Hình 5.4:Dòng chảy bên ngoài.
Lƣu ý cho phƣơng pháp này là cần phân phối hợp lý nếu dùng nhiều vòi phun, tốc độ dòng chảy, góc độ mà tại đó vòi phun hƣớng vào khe hở phóng điện, và sự thiết kế của lòng khuôn. Thƣờng dùng phƣơng pháp này khi gia công lòng khuôn không quá sâu, thƣờng đƣợc sử dụng trong các nhà máy bởi tính đơn giản và vận chuyển phôi tốt, đƣợc minh họa trong hình 5.4.
Trong trƣờng hợp khi lòng khuôn rộng miệng vòi phun phải nằm ngang con khi lòng khuôn sâu thì miệng vòi phải gần thẳng đứng.
+ Dòng chảy hút
Là phƣơng pháp mà chất điện môi đƣợc hút ra khỏi khe hở cùng với phoi qua một lỗ hút trên phôi hoặc trên điện cực (ngƣợc lại với phƣơng pháp dòng chảy áp lực). Phƣơng pháp này ít xảy ra phóng tia lửa điện bổ sung ở khe hở mặt bên hơn phƣơng pháp dòng chảy áp lực, do các phần tử bị tách ra không bị đẩy lên trên kênh phóng điện. Vì thế phƣơng pháp này đƣợc dùng khi gia công tinh 1 lần cuối và ở nơi đạt đƣợc các thành khuôn song song.
Không giống nhƣ 2 phƣơng pháp trên, chất điện môi đƣợc hút từ bể chứa đã qua bộ lọc nhƣng đƣợc hút trực tiếp từ bể chứa phôi nên hiệu quả gia công phụ thuộc vào độ sạch của chất điện môi.Khi đó cần đặc biệt chú ý là phải luôn luôn có đủ dung dịch điện môi trong khe hở phóng điện để cho qua trình gia công không bị mất ổn định.
82
Dòng chảy hút không tốt sẽ xảy ra khi lòng khuôn sâu và hẹp.
Hình 5.5:Dòng chảy hút qua điện cực.
Những bất lợi của phƣơng pháp này là khó quan sát dòng chảy và khó biết đƣợc áp suất dòng chảy. Một nhƣợc điểm cần quan tâm nữa là mối nguy hiểm phát sinh khi không loại bỏ đƣợc các khí sẽ gây ra hiện tƣợng nổ điện cực.
Khi lòng khuôn sẵn có lỗ thủng ở đáy ngƣời ta thƣờng sử dụng hút qua phôi theo kiểu “ vòi ấm” hình 5.6, vòi ấm đƣợc đặt dƣới phôi và chất điện môi chứa phần tử bị ăn mòn đƣợc hút ra ngoài.
Hình 5.6:Dòng chảy hút qua phôi.
+ Dòng chảy phối hợp
Là phƣơng pháp kết hợp cả dòng chảy áp lực và 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 phƣơng pháp có thể khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm của 2 phƣơng pháp trên.
83
Dòng chảy này đạt kết quà tốt nhất khi áp dụng cho điện cực rộng và có hình dạng phức tạp.
+ Dòng chảy nhắp
Trong phƣơng pháp dòng chảy nhắp điện cực đƣợc di chuyển chuyển lên xuống trong lòng khuôn. Nhờ vào sự di chuyển lên xuống của điện cực đã tạo ra đƣợc sự bơm chất điện môi vào trong lòng khuôn, làm cho các hạt bị ăn mòn điện bị đẩy ra bên ngoài khe hở phóng điện. Dòng chảy nhắp đƣợc thực hiện khi lòng khuôn sâu, điện cực nhỏ hoặc dùng cho gia công tinh.
Hình 5.7:Dòng chảy nhấp, điện cực di chuyển lên xuống.
+ Dòng chảy do chuyển động điện cực
Dòng chảy do chuyển động điện cực có tác động đối kháng với chất điện môi trong khe hở phóng điện là nhờ vào chính chuyển động của điện cực.
Ở các lòng khuôn sâu và hẹp, sự tiến– lùi của điện cực sẽ đều đặn bơm chất điện môi sạch vào khe hở phóng điện.
84
Hình 5.8:Dòng chảy do điện cực xoay.