Способ электроэрозионной обработки Советский патент 1983 года по МПК B23P1/00 

154) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к электро,физическим и электрохимическим методам обработки, в частности, к электроэрозионной обработке деталей из диэлектрических материалов.

Известен способ электроэрозионной обработки деталей из диэлектрических материалов, согласно которому на поверхности детали устанавливают два электрода и подают на них напряжение 1. При этом под действием высоковольтного импульсного разряда между электродами прЬисходит испарение диэлектрического материала.

Недостатками данного способа являются невысокая степень стабилизации токопроводящего разрядного канала и невозможность локс1лизации реализуемой энергии.

Целью настоящего изобретения является стабилизация токопроводящего разрядного канала к локализация реализуемой энергии за счет образования на поверхности детали между электродами полоски окисла металла.

Поставленная цель достигается тем, что процесс ведут в восстановительной газовой среде, на обрабатываемую поверхность воэдействуют излучением лазера g плотностью потока

энергии 102 - 10 вт/см2. при этом электрическое сопротивление межэлектродного промежутка снижается с десятков и сотен МОм до единиц и десятков Ом за счет образования на поверхности детали между электродамиполоски окисла металла шириной 30-250 мкм и глубиной 10-15 мкм.

Сразу же после восстановления

10 полоски окисла между электродами, на которые подано напряжение от конденсаторной батареи, происходит взрыв восстановленной полоски с образованием заглубленного эрозионного

15 канала. Затем процесс повторяется восстановление окисла в эрозионном канале излучением лазера и взрыв восстановленного слоя. Процесс продолжается многократно. Он протекает

20 в газовой восстановительной среде водород, пары спиртов), что необходимо для восстановления полоски окисла металла между электродами.

При использовании в качестве

25 восстановителей одно- или многоатомных спиртов, 9тличающихся высокой способностью адсорбироваться на ферритах, можно достичь высокой концентрации активных молекул у поверх30ностного слоя и соответственно высо КОЙ скорости реакции восстановления При облучении образца из феррита/ На поверхности которого есть адсорбированные молекулы спирта, происходит разогрев поверхностного слоя до температуры, при которой возможна реа.кция окисления спирта. Так, присоединяя кислородJ этиловый спирт может окисляться до альдегида, который при более высокой температуре переходит в кислоту, с разложением последней на СО, Hg и другие соединения и элементы. Использование водорода в качестве восстановителя также позволяет эффективно проводить процесс восстановления полоски феррита между электродами. Длина восстановленной полоски между электродами составляет от нескольких до сотен миллиметров, что приводит к увеличению количества вещества, поступающего в плазму разряда, в десятки и сотни раз.

Заглубленный в теле окисной детали эрозионный окисный канал стабилизирует токопроводящий разрядный канал и локализирует вводимую энергию при электрофизической обработке непроводящих материалов с высокой производительностью. Плотность потока энергии изучения лазера составляет 10 - 10 Вт/см, т,.к.именно при такой плотности потока в восста новительной среде восстанавливается широкий класс окисных систем,. При . увеличении плотности потока происходит испарение окисла излучением лазера между далеко расположенными электродами (что может привести к разрушению окисной детали ), а при уменьшении плотности потока ниже этой величины окисел не восстанавливается. Ширина эрозионного канала в процессе данной электрофизической обработки почти не изменяется. Пример, . Проводили стабилизацию токопроводящего канала импульсного электрического разряда и локализацию его энергии на ферритовых образцах (феррит-гранат). Облчаемую грань ферритовых образцов полировали до 14-го класса чистоты. Образец поместили в реакционную камеру. Воздух откачали до давления 1СГ тор и запустили водород до давления 300 тор.

Вольфрамовые электроды, заточенные на острый конус, устанавливалис На поверхность анализируемого материала. На электроды подавалось напряжение 5000 В от конденсаторной батареи емкостью5 мкФ. Электроды устанавливались на расстоянии 100 мм .друг от друга. Восстановление поверхностного слоя феррита-граната между электродами осуществлялось излучением непрерывного лазера. Из;лучение лазера нащявлялось через

германиевую линзу с фокусным расстоянием 50 . мм на феррит. Излучение лазера фокусировалось на поверхность перемещающегося феррита в пятно диаметром 30 мкм. Скорость перемещения феррита относительно лазерного луча составляла от долей миллиметра до нескольких миллиметров в секунду. Мощность излучения - до 40 Вт.

На феррите восстанавливалась полоска между электродами шириной 30 мкм и глубиной 10-12 мкм. Сразу же после восстановления полоска взрывалась и образовывался эрозионный канал глубиной 10-12 мкм, шириной 30 мкм, длиной 100 мм. Восстановление окисла излучением лазера в эрозионном канале (боковые стенки канала на восстанавливашись) и взрыв восстановленного слоя продолжались до глубины эрозионного канала 1 мм. Ширина эрозионного канала после электрофизической обработки практически не изменялась.

Пример 2 . Проводилась стализация токопроводящего канала импулного электрического разряда и локашизации его энергии на ферритовых обрацах марок М 400 НН и М 1500 НМ.

Вольфрамовые электроды, заточенные на конус (острый), устанавливались на поверхность феррита. На электроды подавалось напряжение 3000 В от конденсаторной батареи емкостью 5 мкФ. Электроды устанавливались на расстоянии 200 мм друг от друга.

Восстановление поверхностного сло между электродами осуществлялось излучением твердотельноголазера на рубине ГОР-10О М и неодиме ГОС-1001 в парах спиртов. С целью исключения возможности растрескивания образцов под действием лазерного излучения их перед облучением подогревали до 150°С. Ферритовая пластинка через слюдяную прокладку была прикреплена к площадке подогревателя. После откачки воздуха из камеры до давления тор включали подогреватель. При достижении температуры образца 150°С и стенок в камеру вводилось дозированнъе количество этилового спирта. Полоска образца между электродами облучалась лазером через цилиндрическую линзу. Плотность потока энергии составляла 10 - Ю Вт/см На феррите восстанавливалась полоска шириной 25 мкм. Сразу же после восстановления полоска взрывалась и образовывался эрозионный канал, глубиной 10 мкм, шириной 150 мкм, длиной 20 мм. Процесс продолжался до глубины эрозионного канала 2 м, ширина эрозионного канала после электрофизической обработки практически не изменялась.

Таким образом, данный способ позволяет повысить степень стабилизации токопроводящего разрядного канг па, а также лока 1изировать реализуемую при этом энергию, что в свою очередь обеспечивает возможность электроэрозионного формирования каналов наперед згшанной конфигурации в детёшях из диэлектрических материалов.

Формула изобретения

Способ электроэрозионной обработки деталей из диэлектрических материалов, по которому на поверхности детали устанавливают два электрода и подают на них напряжение,

отличающий с.я тем что, с целью стабилизации токопроводяшего разряшного канала и локализации реализуемой энергии путем образования на поверхности детали . между электродами полоски окисла металла, процесс ведут в восстанови;тельной газовой среде, при этом ВО9, действуют на обрабатываемую поверхность излучением лазера плотностью, потока энергии 10 - 10 Вт/см.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Королев Н.В. и др. Эмиссионный спектрапы«1й микроангигаз, Л.« Маиганостроеиие, 1971, с.12.