Способ размерной электроэрозионно-химической обработки Советский патент 1983 года по МПК B23P1/04 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки токопроводящих материа лов и может быть использованопри . обработке деталей из труднообрабатываемых металлов и сплавов. Известно, что при электроэрозионной обработке после прохождения импульса технологического тока на зону Обработки через электрод-инстру мент подают yj bTpa3ByKOBfcje колебания с периодом ПОСЫЛОК, равным периоду следования технологического тока в течение времени t , определенного из неравенства . r.t.T-C-2, где -t - время подачи ультразвуковых колебаний; длительность импульса технологического тока; Т - период следования импуль-, сов технологического тока; Т длительность полупериода ультразвуковых колебаний Недостатком данного способа является низкая производительность,, определяемая производительностью электроэрозионной обработки. Известен также способ электрохимической размерной обработки в проточном электролите импульсным током с наложением в цепях интенсификации процесса назону обработки ультраз.ву ковых колебаний, в процессе которой моменты включения и выключения ультразвуковых колебаний определяют, сог ласовывая со значением первой произ.водной ехнологического тока 2. Недостатком данного способа также является недостаточная производительность процесса обработки и высокая энергоемкость его. Цель изобретения - интенсификация процесса обработки и снижение энергое мкости. За счет одновременного уменьшения электрохи ического тока и времени запаздывания пробоя на элект рохимической стадии импульса; увелиение КПД импульса вследствие улучшения условий выброса расйпавленнбго металла из лунки при неизменной энер гии импульса. Поставленная цель достигается тем, что при размерной элёктроэрозионно-химической обработке, осуществляемой в проточном электролите На импульсном униполярном напряжении с Периодическим наложением на зону об работки ультразвуковых колебаний при их интенсивности, превышанадей порог кавитации в электролите, моменты включения и отключения которых опред ляют по величине тока и знаку его первой производной, ультразвуковые колебания включают до окончания раз рядного тока предыдущего импульса.. при отрицательном знаке производной разрядного тока по времени, а отклго чают после окончания электрохимической стадии последующего импульса при положительном знаке производной разрядного тока по времени, причем величина разрядного тока в моменты включения и отключения ультразвуковых колебаний на 2-10% превышает амплитудное значение тока на электрохимической стадии. На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа. Установлено, что влияние ультразвукового поля большой интенсивности (в эксперименте с 11 Вт/см на характеристики пробойного импульса при ЭЭХО заключается в снижении величины тока на электрохимической стадии импульса и одновременном уменьшении ее длительности или времени запаздывания пробоя. Уменьшение величины электрохимического тока на предпробойной стадии импульса в 1,5-2 раза связано с увеличением объемной концентрации газовой фазы в рабочей жидкости и, следовательно, увеличением сопротивления межэлектродного промежутка. Уменьшение времени запаздывания пробоя в 2,5-3 раза обусловлено уменьшением потенциала выделения водорода на катоде, ускорением создания газопарового слоя, необходимого для разВития пробоя, а также уменьшением электрической прочности межэлектродной среды вследствие дополнительного источника ионизации (кавитации). Кроме того, экспериментально установлено (табл. 1), что эрозия анода значительно (для материала 12Х18Н10Т в 1,3 раза) увеличивается при наложении ультразвукового поля на электродный промежуток, что приводит к улучшению условий эвакуации расплавленного металла из лунки. Включение ультразвука происходит в момент времени, соответствующий т. М на конечной стадии прохождения импульса тока. Производная в этот момент Тока по времени отрицательна. Величина тока J несколько (.на 2-10%) превышает .амплитудное значение тока на электрохимической стадии ( Эд 3) В течение времени, соответствующем окончанию стадии плавления металла и эвакуации его из лунки (заканчивается после окончания действи; импульсов тока) ультразвук способствует повышению произвоДительности единичного акта эрозии. Ультразвуковые колебания во время паузы между импульсами технологического тока Приводят также к значительному улучшению условий эвакуации продуктов эрозии из межэлектродного зазора,что приводит к повышению производитель- ности в 3-6 раз. На электрохимической стадии импульса ЭЭХО (кривая LK)ультразвуковые колебания приводят к снижению величины тока и уменылению длительности предпробойной стадии импульса ЭЭХО, При этом в 3-4 раза снижается доля энергии импульса, затрачиваемая иа подготовку к пробою межэлектродного промежутка, нагревание рабочей среды и т.д. Доля сэкономленной энергии,- по сравнению с процессом ЭЭХО, возрастает при уве личении площсши обработки, где на предпробойной стадии расходуется значительная доля.энергии нмпульса. Такое действие ультразвука приводит одновременно к снижению энергоемкости и увеличению производительности единичного импульса ЭЭХО. Снижение энергоемкости процесса при массовом действии импульсов способствует снижению количества пробоев через частицу за счет измельчения продуктов эрозии в кавитирующей рабочей среде и их интенсивной эвакуации. Отключение ультразвука происходит в момент Достижения током эрозии величины Jj (т. N) , при этом производная di/dt положительна. Съем основной части мет-алла на эрозионной стадии процесса ЭЭХО пpoиdxoдит при оптимальной с точки зрения производительности величине межэлектродного зазора. . . Осуществление предлагаемого способа возможно при помощи специального устройства, синхронизирующего работу источника питания для ЭЭХО и ультразвукового генератора. Прим е р. Обработка отверстия в детали Шестерня. Используют материал детали 12Х2Н4А, электрод-инструмент каТод) эрозионнбстойкий графит ЭЭГ, электролит 2,5%-ный водный раствор NdNOi, передачу ультразвуковых колебаний . осуществляют через ЭЙ. При этом площадь обработки 300 мм, амплиту а. импульсов напряжения 110 В, частота следования импульсов 600 Гц, скважность 2, амплитуда колебаний торца ЭЙ 30 мкм, частота улвтразвуковых колебаний 21,5 кГц, давление электролита б ат, настраиваемая величина токамидля включения и отключения ультразвука 450 А, линейная скооость обработки 40 мм/мин. Предлагаемый способ позволяет в 8-10 раз увеличить производительность труда по сравнению с механическими опергщиями обработки отверстий в де-i талях.

1,57-1,76 (0,09-0,1) 12Х18Н10Т 1,86 0,11-0,12

Примечание:

весовая эрозия определялась по убыли веса образца в результате ста единичных разрядов.. 6,12 320 130 7,95 320 130