Đang tải... (xem toàn văn)
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG NHIỆT,
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG NHIỆT 5.1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 5.1.1 khái niệm. Là phương pháp gia công phi truyền thống,được thực hiện bằng cách phóng tia lửa điện lên bề mặt gia công,làm cho lớp vật liệu bị bóc tách đi do bị nóng chảy hay bay hơi bởi quá trình điện nhiệt. 5.1.2 .Cơ sở lý thuyết: Hai điện cực được đặt gần nhau, trong môi trường cách điện,hai điện cực nối với nguồn một chiều,khi tăng điện áp lên,dần khoảng cách giũa hai điện cực bị ion hóa > có dòng điện chạy qua >môi trừơng giữa hai điện cực là môi trường dẫn điện.Nếu tiếp tuvj duy trig năg lựong điện thì sẽ có hiện tượng hồ quang điện( ) Để phát sinh tia lửa điện thì sau khi bị "đánh thủng" thì phải ngừng cấp năg lương cho dòng điện. Hệ thống gia công tia lửa điện (Electrical Discharge Machining -EDM) bao gồm có hai bộ phận chủ yếu: máy công cụ và nguồn cung cấp điện. Máy công cụ gắn điện cực định hình (đóng vai trò là dao) và điện cực tiến tới bề mặt chi tiết gia công sinh ra một lỗ chép hình hình dạng của dụng cụ. Nguồn năng lượng cung cấp sản sinh ra một tần số cao, tạo ra một loạt tia lửa điện giữa điện cực và bề mặt chi tiết và bóc đi một lớp kim loại bởi sự ăn mòn của nhiệt độ và sự hóa hơi. 5.1.3.Nguyên lý gia công. Hình 5.1 Nguyên lý gia công EDM. Trên hình 1, chi tiết gia công lắp trên bàn máy công cụ, còn điện cực thì gắn với đầu máy. Một động cơ servo DC hoặc xylanh thủy lực để điều khiển điện cực theo phương thẳng đứng và duy trì một vị trí thích hợp của điện cực so với chi tiết gia công. Vị trí này được điều chỉnh một cách tự động với sự chính xác cực kỳ nhờ hệ thống servo và nguồn cung cấp. Trong quá trình vận hành máy thông thường điện cực không bao giờ chạm bề mặt chi tiết, giữa chúng có một khe hở phóng điện nhỏ. Trong quá trình vận hành, đầu máy di chuyển điện cực tiến đến bề mặt chi tiết đến khi giữa chúng tạo thành một khoảng cách mà ở đó điện thế có thể làm ion hoá dung dịch điện môi và cho phép một tia lửa điện đi qua từ điện cực đến bề mặt chi tiết gia công. Những tia lửa điện này ở dưới dạng xung, phóng và tắt với tần số cao, và có thể đạt đến 250.000 lần trên một giây. Các tia lửa điện luôn di chuyển trong khe hở phóng điện, từ điện cực đến điểm gần nhất hoặc điểm cao nhất trên chi tiết gia công. Lượng kim loại được lấy đi từ chi tiết ứng với mỗi lần phóng điện luôn cân xứng với năng lượng mà nó chứa đựng. Mỗi lần phóng điện sẽ làm nóng chảy hoặc bốc hơi một vùng nhỏ của bề mặt chi tiết. Kim loại nóng chảy này được làm nguội sau đó dung dịch điện môi và hóa rắn thành những hạt hình cầu và được làm phẳng đi bởi áp lực/sự chuyển động của chất điện môi. Tác động của mỗi xung được giới hạn trong mỗi phạm vi cục bộ. Vị trí này được xác định bởi hình dạng và vị trí của điện cực. Cả chi tiết và điện cực đều ngâm chìm trong dung dịch điện môi. Dung dịch này đóng vai trò như chất cách điện để điều khiển sự phóng tia lửa điện. Trong gia công EDM chất điện môi cũng thực hiện chức năng của môi trường làm nguội và làm giảm nhiệt độ cực kỳ cao trong khe hở phóng điện. Quan trọng hơn, dung dịch điện môi được bơm vào theo khe hở hình cung để đẩy đi những hạt bị xói mòn giữa chi tiết và điện cực. Sự sục rửa thích hợp làm cho quá trình bóc vật liệu đạt hiệu quả cao. Bởi vì EDM ăn mòn kim loại bằng việc phóng tia lửa điện thay cho các dụng cụ cắt gọt tạo phoi nên độ cứng vật liệu không trở thành nhân tố quyết định xem vật liệu đó có thể gia công bằng EDM hay không. Các điện cực kim loại hoặc than chì mềm có thể gia công các loại thép dụng cụ đã tôi hoặc tungsten carbide (cacbít vonfram). Đây là một trong những lợi ích hấp dẫn của việc sử dụng phương pháp EDM. Có thể nhiệt luyện chi tiết trước rồi sau đó có thể gia công bằng EDM. Điều này loại bỏ rủi ro của những hư hại và biến dạng có thể biến những chi tiết đắt tiền thành phế liệu trong khi xử lý nhiệt. Các nguyên tắc cơ bản của phương pháp cắt dây EDM cũng giống như gia công xung định hình EDM được mô tả ở trên. Điểm khác biệt cơ bản là thay vì sử dụng những điện cực có hình dạng phức tạp, trong cắt dây EDM điện cực là những sợi dây có hình dạng đơn giản, đường kính từ 0.006-0.012”. Thay vì sử dụng chất điện môi như trong gia công xung định hình EDM thì trong cắt dây EDM lại dùng nước ion hóa. Hình 5.2 : Quá trình hình thành sự phóng tia lửa điện 5.1.4 Thiết bị và dụng cụ a.Thiết bị +Máy gia công tia lửa điện thẳng đứng Hình 5.3: Nguyên lý làm việc của máy tia lửa điện + Máy gia công tia lửa điện vạn năng Hình 5.4: Hình dáng chung của máy tia lửa điện vạn năng Hình 5.5: Mâm cặp sử dụng khoan tia lửa điện Hình 5.6: Đồ gá lắp khi gia công tia lửa điện Hình 5.7: Bàn tọa độ b.Dụng cụ: Trong phương pháp gia công bằng tia lửa điện,dụng cụ đóng vai trò quan trọng nên cần có những yêu cầu sau: + Có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt + Nhiệt lượng riêng lớn + Có nhiệt độ nóng chảy cao Hình 5.8 Một số đầu điện cực côn dùng để khoan tia lửa điện. 5.1.5 Dung dịch gia công tia lửa điện. Dung dịch có công dụng cách điện trong vùng gia công và bị ion hóa để phóng điện khi hiệu điện thế và cường độ dòng điện lớn,ngoài ra dung dịch còn có tác dụng lấy đi các chất cặn sinh ra trong vùng gia công và chuyển chúng đi chổ khác. Yêu cầu của dung dịch: + Độ cách độ cách điện cao. + Dẫn nhiệt tốt. + Có độ nhớt nhỏ. + Không có mùi vị khó chịu. + Chất lỏng phải trug tính không phá hủy điện cực. 5.1.6 Thông số công nghệ. a.Vận tốc căt(V): Là lượng kim loại bị boc tách theo thời gian(mm3/s) tỷ lệ với cường độ dòng điện. b.Chế độ gia công: Các thông số xác định thông số phóng điện:dòng đỉnh c.Năng suất gia công: phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai điện cực d.Độ chính xác gia công: ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:độ chính xác của máy gia công.hình dạng độ mòn của dụng cụ Hình 5.9: Quá trình hình thành lỗ khi khoan bằng tia lửa điện. e.Chất lượng bề mặt gia công: Độ nhám là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng bề mặt gia công.theo lý thuyết độ nhám được hình thành như hình vẽ Hình 5.10: Độ nhám bề mặt gia công khi gia công bằng tia lửa điện. Hình 5.11. Cấu trúc tế vi của bề mặt sau khi gia công bằng tia lửa điện. 5.1.7 Ứng dụng: Máy gia công bằng tia lửa điện được thiết kế để sử dụng cho các nguyên công sau: + Máy gia công lỗ + Máy khoan lỗ nhỏ + Máy mài theo hình dáng + Máy cắt đứt. + Máy mài dụng cụ + Máy gia công khuôn mẫu [...]... khi gia công Bề mặt chi tiết được gia công EDM có thể đạt Ra = 0,63µm khi gia công thô và Ra = 0,16µm khi gia công tinh Thông thường độ chính xác gia công vào khoảng 0,01mm Ở các máy khoan tọa độ EDM độ chính xác gia công đạt đến 0,0025mm Phương pháp này có thể gia công những vật liệu khó gia công mà các phương pháp gia công không truyền thống không làm được như thép tôi, thép hợp kim khó gia công, ... cũng gia công được các chi tiết hệ lỗ có hình dáng phức tạp Dạng nhám bề mặt khi gia công bằng WEDM hoàn toàn khác so với các phương pháp gia công truyền thống Trên bề mặt chi tiết được gia công bằng WEDM có nhiều chỗ lồi hình cầu và lòng chảy Người ta gọi chúng là các đỉnh và miệng “núi lửa” Chúng thay thế cho các đường đỉnh và đáy của profile nhám bề mặt gia công bằng phương pháp truyền thống Giữa các. .. hợp với các công việc cắt vật liệu ceramic và các vật liệu bị phá hủy nhanh do nhiệt độ * Sự chính xác và khả năng gia công các lỗ nhỏ và đường cắt chuẩn xác với biến dạng xung quanh vùng gia công ít * Thời gian tồn tại của xung gia công ngắn do đó năng suất cao * Có khả năng tạo ra các rãnh rất hẹp * Chế độ gia công êm hơn các gia công khác b.Nhược điểm: * Hiệu suất thấp * Khó điều chỉnh công suất... yêu cầu Tia Plasma đến chi tiết gia công có vận tốc cao và nhiệt độ cực nóng tại tâm của nó, nhiệt độ này đủ để cắt đứt miếng kim loại dày 155,4 mm b Đặc điểm, khả năng công nghệ - Có thể gia công bất cứ kim loại nào, và kể các các vật liệu rất khó gia công với các phương pháp khác như : thép không gỉ và hợp kim nhôm - Với nguồn năng lượng lớn, phương pháp này có thể gia công hợp kim nhôm với chiều dày... của gia công EDM nói chung, WEDM còn có ứng dụng đáng chú ý là nó có thể gia công các vật liệu siêu cứng như kim cương đa tinh thể (PCD), nitrit bo lập phương (CBN) và một số loại vật liệu composite Mặc dù các vật liệu composite nền sợi cácbon được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không, hạt nhân, ôtô và công nghiệp hóa chất nhưng chúng rất khó gia công bằng các phương pháp gia công. .. Nd-YAG hoặc laser Nd-thủy tinh và laser excimer Trong lĩnh vực gia công kim loại thường dùng laser rắn vì công suất chùm tia tương đối lớn và có kết cấu thuận tiện Laser rất thích hợp cho việc gia công các vật liệu mà các phương pháp gai công truyền thống khó hoặc không thể gia công được như các hợp kim chịu nhiệt có độ bền cao, các loại vật liệu các- bít, một số vật liệu composite cốt sợi, stelit (hợp kim... của chùm tia laser vào vị trí gia công như sau: - Vật liệu gia công hút năng lượng của chùm tia laser và chuyển năng lượng này thành nhiệt năng - Nung nóng vật liệu gia công dến nhiệt dộ có thể phá hỏng vật liệu đó - Phá hỏng vật liệu gia công và đẩy chúng ra khỏi vùng gia công - Vật liệu gia công nguội dần sau khi chùm tia laser tác dụng xong 5.3.4 Phân loại tia laser Các loại Laser Theo vật liệu cấu... gia công * Sự phá hủy về nhiệt có ảnh hưởng tới phôi c.Phạm vi sử dụng: * Trong công nghiệp, laser được sử dụng vào việc hàn, khoan, cắt, tiện, phay các loại vật liệu có độ nóng chảy cao kể cả phi kim * Các các rãnh nông, chạm khắc các dụng cụ đo và các chi tiết thép, khắc logo trên vật liệu kim loại và phi kim * Gia công các chi tiết cực nhỏ * Gia công vi laser cho phép cắt ở kích thước rất nhỏ các. .. trình gia công chúng thường bị tróc, tách lớp, ba via và tuổi thọ dụng cụ thấp Các tiến bộ về WEDM ngày nay đã cho phép gia công các vật liệu này mà không bị xoắn hay ba via Ngay cả vật liệu sứ cách điện cũng có thể được gia công bằng phương pháp này Hiện nay, việc nghiên cứu gia công sứ cách điện vẫn đang được nghiên cứu và triển khai áp dụng rộng rãi trên nhiều nơi trên thế giới, nhất là ở các trường... một phương pháp gia công EDM WEDM có thể gia công nhiều dạng bề mặt khác nhau với độ chính xác cao như: - Gia công các lỗ trong khuôn đột, khuôn ép kim loại… - Gia công điện cực cho máy EDM điện cực thỏi - Cắt các đường biên dạng phức tạp: biên dạng thân khai của bánh răng, biên dạng cam, cắt đường có biên dạng spline… - Cắt các mặt 3 chiều đặc biệt như bề mặt bánh răng nghiêng, bề mặt cánh tuabin, các . CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG NHIỆT 5.1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 5.1.1 khái niệm. Là phương pháp gia công phi truyền thống,được thực hiện bằng cách phóng tia lửa điện lên bề mặt gia công, làm. 0,0025mm. Phương pháp này có thể gia công những vật liệu khó gia công mà các phương pháp gia công không truyền thống không làm được như thép tôi, thép hợp kim khó gia công, hợp kim cứng. Nó cũng gia. được gia công EDM có thể đạt Ra = 0,63µm khi gia công thô và Ra = 0,16µm khi gia công tinh. Thông thường độ chính xác gia công vào khoảng 0,01mm. Ở các máy khoan tọa độ EDM độ chính xác gia công