Принцип электроэрозионной резки

Описание и общие принципы резки

Немного истории возникновения данного метода резки. Базовые принципы технологии и альтернативные способы работы с металлом.

Электроэрозионная резка заключается в воздействии электрических импульсов, возникающих между электродами (материалом и инструментом). В ходе резки поверхность разрезаемого металла меняет форму, размеры, степень шероховатости и иные свойства. Основой принципа является извлечение металлических частиц электрическим импульсом. При сближении электродов и соответствующем увеличении напряжения происходит пробой диэлектрика жидкости и происходит электрический разряд, в результате чего образуется горячая плазма. Она успевает просуществовать довольно непродолжительное время, чего достаточно только для расплавления и испарения малых объёмов материала. Удар плазмы об электрод вызывает давление, способствующее выбросу расплавленного и испарённого металла. Разрушению подвергаются ближайшие участки электродов, поскольку пробой чаще всего проходит по самой короткой траектории.

История появления технологии

10 мая 1943 года советские учёные Н. И и Б. Р. Лазаренко провели следующий опыт. Они погрузили электроды (заготовку и инструмент) в жидкий диэлектрик и пропустили разряд между ними. В результате произошло помутнение жидкости. Они установили, что материал подвергается эрозии, в результате чего диэлектрик наполняется металлическими частицами. Учёные решили использовать этот эффект в удалении металла, для этого они усилили этот эффект. Они погрузили заготовку и инструмент (резак), являющиеся электродами, в диэлектрическую жидкость, снижающую температуру металлических частиц и предотвращающий их попадание на противоположный электрод. Импульсы генерировала батарея конденсаторов, которые заряжались от источника постоянного тока по времени, определяемому реостатом. Резак приближался к материалу, и напряжение в межэлектронном промежутке росло. Когда напряжение достигало максимума, происходил электрический разряд, и участок заготовки перед электродом-инструментом разрушался. Образовывавшиеся частицы не попадали на резак, а оседали в диэлектрике и попадали на дно сосуда. Спустя время инструмент прошил пластину, а контур отверстия полностью совпадал с профилем первого.

	

    	Таким образом, к механической резке, давлению и литью, составляющим традиционные способы обработки металла, присоединился новый, основанный на электрических процессах - электроэрозионная резка.
    

В дальнейшем принцип электроэрозионной обработки материалов получил своё развитие. В 1948 году М. М. Писаревский предложил электроимпульсный метод, основанный на задействовании дугового разряда и нашедшую применение в начале 1950-х годов. Дальнейшие точки развития метода:

1967 – создание инструментов с малой подверженностью износу;

1975 – начало использования адаптивного и числового программного управления;

1979 – внедрение зеркальных поверхностей и планетарных головок;

1987 – используются механизмы с сверхнизким уровнем износа.

За время эволюции метода погрешность резки сократилась с 30 до 5 мкм, а ежегодно стало выпускаться в 10 раз больше станков.

Виды

• Комбинированная – сочетание электрической эрозии с другими разновидностями резки;
• Электроэрозионный абразивный способ – применение эрозии электрическим зарядом с обработкой абразивом;
• Электроэрозионное упрочнение – увеличение прочности поверхностного слоя;
• Анодно-механический способ – растворение с использованием электрического тока. На поверхности листа образуются оксидные плёнки, удаляемые механическим способом.
• Электроэрозионно-химический метод. Вместе с электроэрозией лист металла подвергается растворению в электролите.
• Электроэрозионное прошивание – резка с проделыванием в заготовке отверстия с постоянным сечением;
• Маркирование – резка с нанесением на заготовку фирменных знаков, букв, цифр и т. д.;
• Вырезание – в качестве резака выступает проволока, непрерывно перематывающаяся вокруг заготовки по определённой траектории и придающая ей соответствующую форму;
• Отрезка, разделяющая лист на несколько частей;
• Объёмное копирование, в ходе которой на материал проецируется форма поверхности инструмента;
• Шлифование с применением электрической эрозии;
• Резка с прямой и обратной полярностью. Первый способ подразумевает подключение инструмента к отрицательному зажиму, а заготовки – к положительной. При втором способе полярность зажимов электродов меняется местами;
• Многоэлектродная и многоконтурная резка.

Преимущества и недостатки

Достоинства

1. Способ позволяет резать металлы с любым уровнем твёрдости и физико-химическими свойствами;
2. Резак или абразив могут не обладать более высокими механическими характеристиками по сравнению с заготовкой;
3. Дорогие металлы и сплавы можно резать по двум координатам с шириной реза менее 0,01 мм.
4. Возможна резка с переменным сечением по оси;
5. Местные операции на крупных деталях можно выполнить, не устанавливая их на специальные станки. На сложных операциях требуется меньше переходов;
6. Поскольку станки, осуществляющие данный вид резки, являются автоматическими и полуавтоматическими, одним оператором может обслуживаться несколько машин.
7. Не требуется применение физической силы, поэтому можно обрабатывать материал с низкой степенью жёсткости и детали с тонкими стенками;
8. Большой диапазон режимов, с помощью которых можно добиться высоких точности и производительности;
9. Один инструмент можно использовать в предварительной и окончательной резке.

Недостатки

1. Невысокая производительность и высокая энергозатратность окончательной резки;
2. Жидкость, в которой проводится работа, должна обладать высокими диэлектрическими свойствами, поэтому станок отличается дороговизной и сложностью обслуживания;
3. Электроэрозионная обработка заготовок с высокой точностью и чистотой возможна только в случае, если будут обеспечены соответствующие условия;
4. Подверженность инструмента износу;
5. Низкая скорость инструмента (не более 10 мм / сек).

Сфера применения электроэрозионной обработки заготовок

• Маркировка. С применением электроэрозионной технологии на материал могут быть нанесены отличительные буквы, знаки и цифры. нанести гравировку. Даже если эти символы глубоко нанесены, удастся избежать повреждения материала. С помощью этого метода можно также нанести гравировку.
• Прошивание отверстий диаметром до 40 мм и различной глубины, регулируемой вращением заготовки и/или инструмента. Если вращаются оба электрода, нужно регулярно удалять воду из участка взаимодействия электродов.
• Шлифование на финальной стадии резки тугоплавких металлов и твёрдых сплавов.
• Легирование – добавление примесей для улучшения физических и химических свойств материала;
• Восстановление формы металла;
• Нанесение поверхностного слоя.
• Изготовление сложных деталей, которые невозможно выполнить иными способами.

Альтернативы

Легирование, маркировку, проделку отверстий, напыление на лист металла можно выполнить не только методом электрической эрозии, но и путем лазерной резки или плазменной обработки. С помощью гидроабразивного способа можно выполнить только пробивание отверстия и собственно резку (раскрой) металла, но другие виды работ в этом случае невозможны. При этом многие детали невозможно выполнить не прибегая к электроэрозионной обработке.

Сравнение электроэрозионной и гидроабразивной резки таблица

Оба метода отличаются высокой точностью, но электроэрозионная резка отличается лучшими показателями. Электроэрозионный способ резки позволяет раскроить более толстые слои, по сравнению с гидроабразивной. Гидроабразивная резка выигрывает у электроэрозионной в скорости реза. Гидроабразивный способ раскроя не даёт термического эффекта и искажения материала. Применение электрической эрозии приведёт к увеличению температуры в зоне реза, что вызовет незначительные искажения материала.

Среди наших клиентов – корпорации «Роскосмос», завод «Вентерм», РЖД, Московский государственный университет путей сообщения. И другие крупные представители промышленности, как гражданского, так и военного сектора.

	

    	Доверьтесь профессионалам. Оставьте заявку в форме ниже и мы свяжемся с вами!