1. Tổng quan về phương pháp tia lửa điện
1.4. Lượng hớt vật liệu và chất lượng bề mặt khi gia công tia lửa điện
Năng lượng phóng tia lửa điện chính là tác nhân chính gây ra hiện tượng hớt vật liệu:
We = Ue.Ie.te
Từ đó ta thấy các yếu tố tác động đến lượng hớt vậy liệu là Ue, Ie,te
và lượng vật liệu bị hớt đi tỷ lệ thuận với các đại lượng trên.
Khi phóng tia lửa điện thì tại các điểm nhô cao nhất của phôi gần với điện cực nhất bị ăn mòn. Và quá trình lặp lại đối với các điểm tiếp theo đến khi đạt được kích thước gia công trên toàn bộ bề mặt phôi. Nếu năng lượng phóng điện ở mức phù hợp thì bề mặt gia công sẽ có độ bóng cao.
Hình 4.5: Sự phá vỡ các đỉnh nhấp nhô liên tiếp tạo thành sự hớt vật liệu
Chất lượng bề mặt khi gia công tia lửa điện
Sau quá trình gia công tia lửa điện ta thu được sản phẩm với chất lượng bề mặt bao gồm các chỉ tiêu chính sau:
Độ nhám bề mặt: khi gia công thô sẽ có độ nhám lớn, tạo ra bề mặt thô, xù xì. Khi gia công tinh thi bề mặt có độ nhám nhỏ, bề mặt tinh nhẵn.
Vết nứt tế vi và các lớp ảnh hưởng nhiệt: thông qua nghiên cứu mặt cắt bề mặt gia công của một mẫu thử ta thấy, cấu trúc các lớp bề mặt phôi và sự thay đổi độ cứng của chúng theo chiều sâu, bao gồm 4 lớp:
Hình 4.6: Các vùng ảnh hưởng của bề mặt phôi
1.Lớp trăng: đó là lớp kết tinh lại, cới các vết nứt tế vi do ứng suất dư vì nóng lạnh đột ngột lặp đi lặp lại
2.Lớp bị tôi cứng, với cấu trúc tròn, lớp này có độ cứng tăng vọt ( khoảng 1000 HV)
3.Lớp bị ảnh hưởng nhiệt, do nhiệt độ ở đây đã vượt quá xa nhiệt độ ôstennit trong thời gian ngắn nên độ cứng của lớp này giảm so với lớp trắng (khoảng 800 HV)
4.Lớp không bị ảnh hưởng nhiệt, là lớp dưới cùng, nó trở lại độ cứng thường của vật liệu.
1.5. Các phương pháp gia công tia lửa điện
Hiện nay trên thế giới, trong ngành gia công cơ khí có hai phương pháp gia công tia lửa điện chủ yếu, được ứng dụng rộng rãi, đó là: phương pháp gia công tia lửa điện xung định hình (EDM Die Sinking) và phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện (EDM wire cutting).
1.4.1. Phương pháp gia công xung định hình
Khái niệm: Đây là phương pháp dùng các điện cực đã được tạo hình
sẵn để in hình của nó lên bề mặt phôi.
Hình 4.7: sơ đồ gia công tia lủa điện bằng điện cực định hình
Phạm vi ứng dụng: Phương pháp này được dùng để chế tạo các
khuôn có bề mặt phức tạp, các khuôn ép định hình, các khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực, lỗ khuôn không thông …
Hệ thống máy xung định hình bao gồm: 3 phần chính sau
+ Hệ thống tủ điện và điện tử điều khiển + Cụm dung dịch điện môi
- Phần cơ khí bao gồm:
+ Khung máy tổng hợp
+ Thùng chất điện môi cho phôi + Bàn kẹp phôi
+ Hệ thống lắp đặt điện cực và điện cực
+ Các bàn trượt và bàn quay để tạo các chuyển động cần thiết
- Hệ thông điện, điện tử điều khiển bao gồm:
+ Máy phát xung
+ Hệ thống điều khiển quá trình phóng điện + Hệ thống điều khiển CNC
1.4.2. Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện
Khái niệm: Là phương pháp dùng một dây mảnh dẫn điện có đường
kính nhỏ cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng định trước để tại thành một vết cắt trên phôi.
Hình 4.9: sơ đồ gia công tia lủa điện bằng điện cực dây
Phạm vi ứng dụng: Phương pháp này thường dùng để gia công các
lỗ thông suốt có biên dạng phúc tạp như các lỗ trên khuôn dập, khuôn ép, khuôn đúc áp lực, chế tạo các điện cực cho gia công xung định hình, gia công các rãnh hẹp , các công tua phức tạp, các hình dáng 3D đặc biệt …
Hệ thống máy cắt dây bao gồm: 3 phần chính sau
+ Phần cơ khí
+ Hệ thống tủ điện và điện tử điều khiển + Cụm dung dịch điện môi
- Phần cơ khí bao gồm: + Khung máy tổng hợp
+ Thùng chất điện môi cho phôi + Bàn kẹp phôi
+ Hệ thống định vị và điều chỉnh dây dẫn
+ Các bàn trượt và bàn quay để tạo các chuyển động cần thiết - Hệ thông điện, điện tử điều khiển bao gồm:
+ Hệ thống điều khiển quá trình phóng điện + Hệ thống điều khiển CNC
Hình4.10: Sơ đồ máy cắt dây 1.4.3. Các phương pháp khác
Ngoài hai phương pháp gia công chủ yếu trên, ngày nay trên thế giới còn các phương pháp khác sử dụng công nghệ gia công bằng tia lửa điện sau:
- Gia công phay tia lửa điện (Milling EDM): là phương pháp sử dụng một điện cực chuẩn, hình trụ để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay. Với phương pháp này, ta có thể gia công các hình dang phức tạp mà không phải chế tạo điện cực phức tạp.
- Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ (MW EDM): là phương pháp cắt dây sử dụng điện cực là dây đường kính nhỏ dưới 10mm. Phương pháp này dùng để gia công các lỗ siêu nhỏ trrên các vật liệu khó gia công ...
- Gia công rung siêu âm (Ultrasonic Aided EDM): là phương pháp hớt vật liệu bằng tia lửa điện kết hợp với việc rung các điện cực với tần số siêu âm. Rung điện cực giúp nâng cao khả năng công nghệ và tăng đáng kể tốc độ gia công khi gia công các lỗ siêu nhỏ …
- Với sự phát triển và ứng dụng ngày càng mạnh mẽ phương pháp gia công tia lửa điện, phương pháp này còn được sử dụng nhiều hơn và còn nhiều phương pháp gia công mới được ra đời và sử dụng nhiều trong thực tế.