3. Nội dung chính của đồ án:
2.2 Cơ cấu tách vật liệu
Hình 2.13:Thời gian xung trong một chu kỳ.
Mỗi chu kỳ có độ kéo dài xung và khoảng cách xung đƣợc thể hiện bằng đơn vị micro giây (hình 2.13). Vì tất cả các công việc đƣợc thực hiện trong một thời gian chu kỳ xung, do đó thời gian của các xung và số chu kỳ mỗi giây (tần số) là quan trọng.
32
Quá trình tách vật liệu tỷ lệ thuận với năng lƣợng trong suốt một chu kỳ xung. Nếu gọi năng lƣợng tách vật liệu là We thì ta có đẳng thức sau:
We = Ue.Ie.te
Trong đó: Ue, Ie, là các giá trị trung bình của điện áp và dòng tia lửa điện đƣợc lấy trong khoảng thời gian xung. Do Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi nên về thực chất, năng lƣợng tách vật liệu chỉ phụ thuộc vào dòng điện và thời gian xung.
Dòng điện tổng cộng trong kênh plasma qua khe hở phóng điện là tổng của dòng các điện tử chạy tới cực dƣơng (anot) và dòng các ion dƣơng chạy tới cực âm (catot). Do khối lƣợng của các ion dƣơng lớn hơn trên 100 lần so với khối lƣợng của các điện tử, nên có thể bỏ qua tốc độ của các ion dƣơng khi xuất phát các xung điện so với tốc độ của điện tử.
Mật độ điện tử tập trung tới bề mặt cực dƣơng (anot) cao hơn nhiều lần so với mật độ ion dƣơng tập trung tới bề mặt cực âm (catot) trong khi mức độ tăng của dòng điện rất lớn trong khoảnh khắc đầu tiên của sự phóng điện. Điều này là nguyên nhân gây ra sự nóng chảy rất mạnh ở cực dƣơng (anot) trong chu kì này.
Quá trình trong lúc gia công bằng EDM có thể đƣợc chia thành ba giai đoạn cụ thể là sử dụng năng lƣợng điện cần thiết, sự phân hóa chất điện môi, sự đánh lửa, và ăn mòn ở điện cực. Quá trình ăn mòn vật liệu bằng tia lửa điện của vật liệu gia công cần phải sử dụng năng lƣơng điện, năng lƣợng điện đƣợc chuyển đổi thành năng lƣợng nhiệt thông qua một loạt những lần phóng điện lặp đi lặp lại giữa điện cực công cụ và điện cực vật liệu.
Năng lƣợng nhiệt tạo ra một kênh plasma giữa hai điện cực trong khoảng nhiệt độ từ 8000 đến 12.0000C, và có khi tới 20.0000C. Khi nguồn cấp xung 20,000-30,000Hz dòng sẽ tắt, thời gian sụt của dòng điện là yếu tố quyết định đối với độ nhám bề mặt gia công, các sự cố của kênh plasma xảy ra, kết quả là giảm đột ngột nhiệt độ, cho phép các chất điện môi luân chuyển để dội sạch vật liệu nóng chảy từ các bề mặt EDM gia công dƣới dạng các mảnh vỡ nhỏ. Nhiệt độ nóng chảy và sự bay hơi của vật liệu chi phối quá trình loại bỏ các vật liệu trong qua trình EDM, để lại những hố nhỏ trên bề mặt của vật liệu. Gia công EDM không tiếp xúc và không dùng lực khi cắt do đó không tiếp xúc trực tiếp giữa các dụng cụ điện cực và vật liệu. Điều này giúp loại bỏ khả năng ứng suất cơ học, vấn đề va đập và rung động thƣờng xảy ra trong gia công truyền thống.
Vì lƣợng vật liệu đƣợc hớt đi phụ thuộc vào điện áp, cƣờng độ dòng điện và thời gian nên ngƣời ta có thể nghiên cứu một cách chính xác tuần tự theo thời gian của điện áp và dòng điện ở các khoảng thời gian đã cho từ thời điểm đóng điện (t=0) đến thời điểm ngắt điện (nghĩa là vào khoảng t =300µs).
33
Từ một loạt các điểm đánh dấu đo lƣờng đƣợc thiết lập cho quan hệ thời gian/điện áp và thời gian/dòng điện, có thể hình dung cụ thể diễn biến của quá trình phóng tia lửa điện theo hình 2.14. t1 = 0µs u1=120V,I1=0A t2 = 30µs u2= 120V, I2=0A t3 = 45µs u3=60V,I3=20A t4 =120µs u4= 42V, I4=29A t5 =150µs u5= 30V, I5=30A t6 = 240µs u6=30V,I6=30A t7 = 300µs u7=30V,I7=30A t8 = 310µs u8= 0V, I8=0A
Hình 2.14:Diễn biến của một quá trình phóng tia lửa điện.
2.3 Đặc tính về điện của sự phóng điện2.3.1 Điện áp đánh lửa Uz