Принципы электроэрозионной обработки

Определение процесса эрозии

ЭЭО — электроэрозионная обработка это последовательное удаление мельчайших фрагментов токопроводящей заготовки, под действием электрических разрядов, возникающих между токопроводящей заготовкой и электродом-инструментом, что приводит к изменению формы, размеров и свойств поверхности заготовки.

Принципиальная схема процесса электроэрозионной обработки

Физические принципы электроэрозионной обработки

Электроэрозионная обработка основана на удалении частиц материала (металла) с поверхности электропроводящей заготовки импульсом электрического разряда.

Электроэрозионная обработка обрабатываемой заготовки всегда осуществляется с помощью электрода-инструмента, при этом обрабатываемую заготовку погружают в жидкий диэлектрик (рабочую жидкость с низкой собственной электропроводностью).

Для генерирования искрового разряда в зазоре между электродом-инструментом и заготовкой необходимо приложить напряжение, величина которого не ниже, чем напряжение пробоя межэлектродного зазора (пространство между электродом-инструментом и обрабатываемой заготовкой). В результате между электродами сначала происходит электрический пробой, который может сопровождаться искровыми разрядами; затем устанавливается дуговой разряд.

На напряжение пробоя влияют следующие факторы:

расстояние между электродом-инструментом и обрабатываемой заготовкой.
электроизолирующие характеристики диэлектрика (электрическое сопротивление рабочей жидкости)
степень загрязнения межэлектродного зазора

6 этапов электроэрозионной обработки

1-й этап:

В начале процесса создается сильное электрическое поле, в результате чего в точке кратчайшего расстояния между электродом-инструментом и обрабатываемой заготовкой возникает максимальная концентрация положительных и отрицательных ионов.

2-й этап:

Под действием электрического поля электроны и свободные положительные ионы ускоряются до высоких скоростей и очень быстро формируют ионизованный канал, проводящий электричество.

3-й этап:

На данном этапе между «электродами» (электродом-инструментом и обрабатываемой заготовкой) возникает искровой разряд, вызывающий бесконечное число столкновений между частицами. Одновременно, вследствие испарения «электродов» и рабочей жидкости, образуется газовый пузырь, давление внутри которого возрастает до очень высокого значения.

4-й этап:

Формируется зона плазмы, которая очень быстро достигает предельно высоких температур — порядка (8000 — 12000)ºC, нарастающая под действием непрерывно увеличивающегося числа столкновений, что обуславливает мгновенное локальное расплавление некоторого количества материала с поверхности обоих электродов.

5-й этап:

При отключении напряжения подаваемого на электроды вызывает резкое понижение температуры в канале и разрыву газового пузыря, вызывающему, в свою очередь, образование динамических сил, под действием которых расплавленный материал выбрасывается из лунки.

6-й этап:

Удаленный из лунки материал электродов застывает в рабочей жидкости в форме мелких шариков (шлама), ранее упоминаемое как загрязнение, и удаляется из зазора потоком рабочей жидкости

Замечания

Важно отметить, что импульсы технологического тока подаются с высокой частотой, пока заданный объем материала заготовки не будет удален. Серво система станка контролирует перемещение электрода-инструмента в целях поддержания постоянной величины межэлектродного зазора
Эрозия электрода-инструмента и обрабатываемой заготовки носит асимметричный характер и в значительной степени зависит от полярности приложенного напряжения, теплопроводности, точек плавления материалов, длительности и интенсивности разрядов и скорости подачи инструмента. Эрозия именуется износом, если она имеет место на электроде-инструменте и съёмом (выработкой) материала, если она имеет место на обрабатываемой заготовке.
Путем выбора соответствующего материала электрода-инструмента и контролируя полярность, длительность и интенсивность подачи импульсов технологического тока можно достичь значительной величины асимметричности износа между электродом-инструментом и съёмом материала заготовки. Например: 99.5% съёма материала при 0,5% износе электрода-инструмента.