الطرق الكهروفيزيائية لمعالجة المعادن

أدى الاستخدام الواسع النطاق للمواد التي يصعب تصنيعها لإنتاج أجزاء الماكينة ، وتعقيد تصميم هذه الأجزاء ، جنبًا إلى جنب مع المتطلبات المتزايدة لتقليل التكاليف وزيادة الإنتاجية ، إلى تطوير واعتماد طرق المعالجة الكهربية.

تعتمد الطرق الكهروفيزيائية لمعالجة المعادن على استخدام ظواهر معينة ناشئة عن عمل التيار الكهربائي لإزالة المواد أو تغيير شكل قطعة العمل.

الميزة الرئيسية للطرق الكهروفيزيائية لمعالجة المعادن هي القدرة على استخدامها لتغيير شكل الأجزاء المصنوعة من المواد التي لا يمكن معالجتها عن طريق القطع ، وتتم معالجة هذه الطرق في ظل ظروف قليلة القوى أو في غيابها التام.

من المزايا المهمة للطرق الكهروفيزيائية لمعالجة المعادن استقلالية إنتاجية معظمها عن صلابة وهشاشة المواد المعالجة.كثافة اليد العاملة ومدة هذه الطرق لمعالجة المواد ذات الصلابة المتزايدة (HB> 400) أقل من كثافة اليد العاملة ومدة القطع.

تغطي الطرق الكهروفيزيائية لمعالجة المعادن جميع عمليات المعالجة تقريبًا ولا تكون أدنى من معظمها من حيث الخشونة المحققة ودقة المعالجة.

معالجة التفريغ الكهربائي للمعادن

معالجة التفريغ الكهربائي هي نوع من المعالجة الكهربية وتتميز بحقيقة أن التغييرات في الشكل والحجم وجودة السطح للجزء تحدث تحت تأثير التفريغ الكهربائي.

يحدث التفريغ الكهربائي عندما يمر تيار كهربائي نابض عبر فجوة بعرض 0.01 - 0.05 مم بين قطب قطعة العمل وقطب الأداة. تحت تأثير التفريغ الكهربائي ، تذوب مادة قطعة العمل وتتبخر وتتم إزالتها من فجوة القطب الكهربائي في حالة سائلة أو بخار. تسمى العمليات المماثلة لتدمير الأقطاب الكهربائية (التفاصيل) بالتآكل الكهربائي.

لتعزيز التآكل الكهربائي ، يتم ملء الفجوة بين قطعة العمل والإلكترود بسائل عازل (كيروسين ، زيت معدني ، ماء مقطر). عندما يكون جهد القطب مساويًا لجهد الانهيار ، يتم تشكيل قناة موصلة في المنتصف بين القطب الكهربائي وقطعة العمل على شكل منطقة أسطوانية مملوءة بالبلازما ذات مقطع عرضي صغير بكثافة تيار 8000-10000 أمبير. / مم 2. تضمن كثافة التيار العالية ، التي يتم الحفاظ عليها لمدة 10-5 - 10-8 ثوانٍ ، درجة حرارة سطح قطعة العمل تصل إلى 10000 - 12000 درجة مئوية.

يتم تبريد المعدن الذي تمت إزالته من سطح قطعة العمل بسائل عازل للكهرباء ويتصلب على شكل حبيبات كروية بقطر 0.01 - 0.005 مم.في كل لحظة لاحقة من الزمن ، تخترق نبضة تيار فجوة القطب الكهربائي عند النقطة التي تكون فيها الفجوة بين الأقطاب الكهربائية هي الأصغر. يضمن الإمداد المستمر للنبضات الحالية والنهج التلقائي لقطب الأداة إلى قطب قطعة العمل التآكل المستمر حتى يتم الوصول إلى حجم قطعة العمل المحدد مسبقًا أو إزالة كل قطعة الشغل المعدنية في فجوة بين القطب الكهربائي.

تنقسم أوضاع معالجة التفريغ الكهربائي إلى شرارة كهربائية ونبض كهربائي.

تتميز وسائط Electrospar باستخدام تفريغ شرارة لمدة قصيرة (10-5 ... 10-7s) مع قطبية مستقيمة لتوصيل الأقطاب الكهربائية (التفاصيل "+" ، أداة "-").

اعتمادًا على قوة تفريغ الشرارة ، يتم تقسيم الأوضاع إلى صلبة ومتوسطة (للمعالجة الأولية) ، لينة وناعمة للغاية (للمعالجة النهائية). يوفر استخدام الأوضاع اللينة انحرافًا لأبعاد الجزء حتى 0.002 مم مع معلمة خشونة للسطح المعالج Ra = 0.01 ميكرومتر. تُستخدم أنماط الشرر الكهربائي في معالجة السبائك الصلبة ، والمعادن والسبائك التي يصعب تصنيعها آليًا ، والتنتالوم ، والموليبدينوم ، والتنغستن ، إلخ. يقومون بمعالجة الثقوب العميقة من أي مقطع عرضي ، ثقوب ذات محاور منحنية ؛ باستخدام أقطاب الأسلاك والشريط ، وقطع الأجزاء من الفراغات ؛ الأسنان المتكسرة والخيوط. الأجزاء مصقولة وذات علامة تجارية.

لإجراء المعالجة في أوضاع الكهربية ، يتم استخدام الآلات (انظر الشكل) ، المزودة بمولدات RC ، والتي تتكون من دائرة مشحونة ومفرغة.تشتمل دائرة الشحن على مكثف C ، يتم شحنه من خلال مقاومة R من مصدر تيار بجهد 100-200 فولت ، ويتم توصيل الأقطاب 1 (أداة) و 2 (جزء) بدائرة التفريغ بالتوازي مع المكثف ج.

بمجرد أن يصل الجهد على الأقطاب إلى جهد الانهيار ، يحدث تفريغ شرارة للطاقة المتراكمة في المكثف C من خلال فجوة بين القطب الكهربي.يمكن زيادة كفاءة عملية التآكل عن طريق تقليل المقاومة R. ثبات فجوة بين القطب الكهربائي يتم صيانته بواسطة نظام تتبع خاص يتحكم في آلية حركة التغذية التلقائية لأداة مصنوعة من النحاس أو النحاس الأصفر أو المواد الكربونية.

آلة الشرارة الكهربائية:

قطع Electrospark للتروس مع شبكة داخلية:

تتميز أنماط النبضات الكهربائية باستخدام نبضات طويلة الأمد (0.5 ... 10 ثوانٍ) ، تتوافق مع تفريغ القوس بين الأقطاب الكهربائية وتدمير أكثر كثافة للكاثود. في هذا الصدد ، في أوضاع النبض الكهربائي ، يتم توصيل الكاثود بقطعة العمل ، مما يوفر أداء تآكلًا أعلى (8-10 مرات) وتآكلًا أقل للأداة مقارنة بأوضاع الشرارة الكهربائية.

إن المجال الأكثر ملاءمة لتطبيق أوضاع النبض الكهربائي هو المعالجة الأولية لقطع العمل للأجزاء المعقدة الشكل (المصفوفات ، التوربينات ، الشفرات ، إلخ) المصنوعة من السبائك والفولاذ الذي يصعب معالجته.

يتم تنفيذ أوضاع النبض الكهربائي من خلال التركيبات (انظر الشكل) ، حيث نبضات أحادية القطب من آلة كهربائية 3 أو مولد الكتروني... ظهور E.D.S.التحريض في جسم ممغنط يتحرك بزاوية معينة باتجاه محور المغنطة يجعل من الممكن الحصول على تيار أكبر.

المعالجة الإشعاعية للمعادن

أنواع الآلات الإشعاعية في الهندسة الميكانيكية هي شعاع الإلكترون أو شعاع الضوء.

تعتمد معالجة المعادن بشعاع الإلكترون على التأثير الحراري لتيار من الإلكترونات المتحركة على المادة المعالجة ، والتي تذوب وتتبخر في موقع المعالجة. يحدث هذا التسخين الشديد بسبب حقيقة أن الطاقة الحركية للإلكترونات المتحركة ، عندما تضرب سطح قطعة العمل ، تتحول بالكامل تقريبًا إلى طاقة حرارية ، والتي تتركز على مساحة صغيرة (لا تزيد عن 10 ميكرون) ، مما يؤدي إلى لتسخين حتى 6000 درجة مئوية.

أثناء معالجة الأبعاد ، كما هو معروف ، هناك تأثير محلي على المادة المعالجة ، والتي يتم توفيرها أثناء معالجة حزمة الإلكترون من خلال وضع نبضي لتدفق الإلكترون مع مدة نبضة من 10-4 ... 10-6 ثوانٍ وتردد من f = 50 ... 5000 هرتز.

يوفر التركيز العالي للطاقة أثناء معالجة شعاع الإلكترون جنبًا إلى جنب مع عمل النبضة ظروف تشغيل آلية حيث يتم تسخين سطح قطعة العمل الواقعة على مسافة 1 ميكرون من حافة حزمة الإلكترون إلى 300 درجة مئوية. يتيح ذلك استخدام آلة شعاع الإلكترون لقطع الأجزاء وتصنيع رقائق شبكية وقطع الأخاديد وآلة ثقوب بقطر 1-10 ميكرون في الأجزاء المصنوعة من مواد يصعب تصنيعها بالماكينة.

تُستخدم أجهزة التفريغ الخاصة ، المسماة بالبنادق الإلكترونية (انظر الشكل) ، كمعدات لمعالجة الحزمة الإلكترونية.يقومون بتوليد وتسريع وتركيز شعاع الإلكترون. يتكون مسدس الإلكترون من غرفة مفرغة 4 (مع فراغ 133 × 10-4) ، حيث يتم تثبيت كاثود التنجستن 2 ، مدعوم بمصدر عالي الجهد 1 ، مما يضمن انبعاث الإلكترونات الحرة التي يتم تسريعها بواسطة يتم إنشاء مجال كهربائي بين الكاثود 2 وغشاء الأنود 3.

يمر شعاع الإلكترون بعد ذلك عبر نظام من العدسات المغناطيسية 9 ، 6 ، جهاز محاذاة كهربائي 5 ويركز على سطح قطعة العمل 7 المثبتة على طاولة الإحداثيات 8. يتم توفير وضع النبض لتشغيل مسدس الإلكترون بواسطة نظام يتكون من مولد نبضات 10 ومحول 11.

تعتمد طريقة معالجة شعاع الضوء على استخدام التأثيرات الحرارية لشعاع الضوء المنبعث بطاقة عالية مولد الكم البصري (ليزر) على سطح الشغل.

تتكون معالجة الأبعاد بمساعدة الليزر من تكوين ثقوب بقطر 0.5 ... 10 ميكرون في المواد التي يصعب معالجتها ، وإنتاج الشبكات ، وقطع الألواح من الأجزاء الجانبية المعقدة ، إلخ.