10. Különleges megmunkálások
Különleges megmunkálások csoportosítása
- Kifejlesztésüket a megmunkálandó anyagok fejlődése indikálta - anyagválasztás anyagkészítés Új anyagszétválasztási technológiák - A szerszám (ha van) nem kell keményebb legyen a munkadarabnál - Különböző energia formák hasznosítása: - Mechanikai - Hő Különleges megmunkálás: - Kémiai Fizikai folyamatuk lényegében vagy - Elektrokémiai folyamatjellemzőkben jelentősen különböznek a hagyományos eljárásoktól
11. Elektroeróziós megmunkálások (Szikraforgácsolás, EDM Electro Discharge Machining) Hőenergiát hasznosító eljárás (A hőenergiát különféle módokon hozhatjuk létre, e szerint különböztetjük meg az eljárásokat) - szokták ezt az eljárást az ún. villamos megmunkálások közé is sorolni - a villamos energiát nem mechanikaivá alakítja, hanem hőenergiává - az anyagleválasztásra fordított hányad kevés, a hatásfok kicsi - csak villamosan vezető anyagok munkálhatók meg így - szerszáma: elektróda, a mechanikai tulajdonságok nem fontosak - vezetőképesség - hőkapacitás - olvadáshő
Elektroeróziós megmunkálások Erózió: Külső hatásra létrejövő jelentős mértékű roncsolódás Elecktro-erózió:
Elektromos kisülés hatására jön létre
- szikrakisülés - ívkisülés - (hideg kisülés)
Kisülések szabályozása
hatására megy végbe
Elektroeróziós megmunkálás
Tömbelektródás szikraforgácsolás
A szikraforgácsoló rendszer felépítése Szikraforgácsolás: - elektródákat (T – W) egyenfeszültségre kapcsol - dielekrikumba (szigetelő folyadékba) merülve - kisüléssorozat létrehozása az elektródák között
1: dielektrikum 2: előtoló mű 3: generátor E: szerszám W: munkadarab
6
11.1 Az anyagleválasztás folyamata szikraforgácsoláskor
11.2. A szikraforgácsoló rendszer elemei Tömbelektródás szikraforgácsoló gép felépítése
- feszültség kapcsolása az elektródákra - potenciálkülönbség létrejötte a dielektrikumban az elektródás között (80-250V) - ionizáció a folyadékban (a) - a szigetelő „átüt”, vezető csatorna jön létre (szikra, ív) (b, c, d) - az ív hőmérséklete nő (10000K), gázbuborék keletkezik (c, d, e) - az anyag megolvad, gőzzé válik, szétfröccsen (e) - az ívfeszültség gyorsan esik, az energia utánpótlás megszűnik, a kisülési csatorna összeomlik, a gázbuborék szétrobban (f) - a megolvadt fém apró cseppekben szilárdul, kényszeröblítés - deionizáció, a teljes ciklusidő ~ 10-50µs 7
8
Tömbelektródás szikraforgácsoló gép felépítése
a) A szikraforgácsoló gép gerjesztése A megmunkálási ciklust ún. impulzusgenerátorokkal vezéreljük - vezérelt impulzusgenerátor a generátor egyenfeszültségét tranzisztor és kapcsoló segítségével visszük az elektródákra - relaxációs generátor (olcsó) kapcsoló és tároló elemként kapacitást és induktivitást alkalmaznak - számítógépes vezérlés 9
10
Öblítési technikák
b) Dielektrikum Szükséges tulajdonságok:
Normál - kis vezetőképesség (kisebb távolságnál jön létre a kisülés, nagyobb energiasűrűség, jobb leképzés) - viszkozitás: nagyoláshoz nagy simításhoz kicsi - ne legyen egészségre ártalmas, - nagy forráspont ill lobbanáspont - anyaguk jellegzetesen: petróleum bázisú paraffinok vagy deionizált víz (kis furatok pl.) - hűteni és szűrni kell - a munkatérben mindig friss kel (áramoltatás)
Sugár
Fordított
Rezgetéses
11
12
A grafit napjainkban kezdi kiszorítani a rezet:
c) Szerszám elektróda
Hőtágulási együtthatója a negyede a rézének, (alak és mérethűség)
Szükséges tulajdonságok:
Sűrűsége ötöde a rézének, (könnyebb)
- magas olvadáspont - jó elektromos vezető - könnyen megmunkálható
Leválasztóképessége 1,5-3 –szor nagyobb Az elektróda kopása
Kisebb a kopása Nagyobb méretek alakíthatók ki belőle Nagyobb hősokk-kal szembeni ellenállás
Leggyakoribb szerszámanyagok:
Megmunkálhatósága sokkal könnyebb
- vörösréz, sárgaréz - grafit
- mennyiségi - sarok - frontális - oldal
A grafit szublimál 3550 C-on, fekete füstfellegek kísérik a EDM-et
13
14
Technológiai jellemzők
11.2 Technológiai jellemzők
- anyagáram, mm3/min, időegység alatt leválasztott anyag - az elektróda relatív kopása, %, elektróda kopás/mdb fogyás
- a leválasztott anyagrész annál nagyobb, minél nagyobb a kisülés energiatartalma
általában <10% elérhető (van példa 2 %-ra is)
- áramerősség: Iv - ciklusidő: ti Egyszeri szikrakisülés okozta kráter fémfelületen
15
16
Az áramerősség hatása a relatív kopásra
11.3 A felület minősége - irányítottság nélküli kráterek áthatása
Az optimumérték 3-4 A áramerősségnél van d, h (Rmax) méretekkel jellemezhető - a felületi rétegben jelentős változások történnek - a ciklusidő és az áramerősség befolyásolja elsősorban Azonos energia esetén Ie növelésével d csökken, h nő tc növelésével d nő, h csökken 17
Az áramerősség és a ciklusidő hatása a felület érdességére
A felületi érdesség a ciklusidő és az íváram növelésével növekszik Azonos energia esetén Ie növelésével d csökken, h nő tc növelésével d nő, h csökken 19
11.4 A felület alatti rétegek tulajdonságai
11.5 A megmunkálás pontossága
A hőhatás zónájában megváltozik a szövetszerkezet ill. az anyag tulajdonsága pl. edzett acél
Elsősorban az alkképzés pontosságát értjük alatta. Több tényező befolyásolja:
- Felület nagyon kemény - Maradófeszültség: az ujraszilárdult rétegben húzó, alatta nyomó (kedvezőtlen) - Rossz kifáradási tulajdonságok - Felületi réteg hálós repedésének veszélye
- a gép kinematikai pontossága - beállítás pontossága - szerszám gyártási pontossága - hő okozta deformációk - elektróda rés egyenetlensége - elektródafogyás - egyenlőtlen anyagleválasztás
11.6 A szikraforgácsolás változatai
Huzalos szikraforgácsolás - huzal: 0,05-0,3 mm átmérőjű vörös- vagy sárgaréz - szigetelő folyadék: deionizált víz - a huzal lassan fogy, pótolják - elektróda rés egyenetlensége - elektródafogyás - egyenlőtlen anyagleválasztás
Valódi változatok: - tömbelektródás - huzalelektródás
Ma már CNC vezérlésűek Léteznek kombinált berendezések is.
Huzalelektródás szikraforgácsolás
25
