Tehnologii de prelucrare neconvenționale - prelucrarea prin electroeroziune

1. Prelucrarea materialelor

Prelucrarea materialelor prin procedee speciale, bazate pe alte principii decât procedeele clasice a fost denumită prelucrare neconvenţională, sau specială. Prelucrările neconvenţionale sunt definite ca fiind acele procedee care îndeplinesc cel puţin una dintre condiţiile:

- sunt eficiente pentru prelucrarea unor materiale cu proprietăţi deosebite (de

exemplu cu duritate mare, sau casante etc.);

- permit obţinerea cu mare precizie a unor suprafeţe speciale ca formă, dimensiuni, rugozitate (cu microasperităţi);

- se aplică în medii speciale, ionizate sau nu, la presiuni mari sau vid.

Cele mai multe procedee se bazează pe îndepărtarea de microaşchii din semifabricat, de dimensiunile a zecimi până la miimi de mm, ca urmare a fenomenelor de eroziune. Se utilizează un agent eroziv, care poate fi un sistem fizico-chimic complex, capabil să cedeze energie direct suprafeţei de prelucrat, sau mediului de lucru. Energia transferată poate fi electrică, electrochimică, electromagnetică, chimică, termică, sau mecanică şi contribuie la distrugerea integrităţii materialului de prelucrat, până se ajunge la dimensiunile şi calitatea dorită a suprafeţelor piesei. Alte procedee neconvenţionale se aplică la găurirea, filetarea, tăierea, sau sudarea unor piese.

Aşadar, prelucrările neconvenţionale pot fi clasificate astfel:

1. Prelucrări cu microaşchii:

a. Prelucrări prin electroeroziune:

- prin scântei;

- prin impulsuri;

- prin contact.

b. Prelucrări electrochimice:

- spaţiale;

- de finisare.

c. Prelucrări prin abraziune:

- aşchiere cu micropulberi;

- cu ultrasunete;

- cu jet abraziv.

d. Prelucrări combinate:

- anodomecanice;

- electroabrazive;

- ultra-abrazive;

- electrojet.

2. Găurirea cu fascicol de electroni acceleraţi

3. Filetarea cu plasmă

4. Tăierea:

- cu laser

- cu fascicol de electroni acceleraţi

- cu plasmă

5. Sudarea:

- cu laser

- cu fascicol de electroni acceleraţi

Domeniile de aplicare ale procedeelor de prelucrări neconvenţionale sunt prezentate sintetic în tabelul 1.1.

Aplicarea procedeelor neconvenţionale de prelucrare a materialelor este justificată de următoarele avantaje tehnice şi economice:

-utilizarea în domenii în care tehnologiile clasice (aşchierea, deformarea plastică) nu se pot aplica. De exemplu la prelucrarea unor materiale cu geometrie deosebită, cavităţi profilate complex, înfundate sau străpunse, microgăuri, profile, decupare, debitare, sudură, microsudură, suduri speciale, gravare, filetare, rectificare, honuire, debavurare pe materiale cu proprietăţi speciale, pentru dimensiuni la care se cere precizie deosebită etc.;

-tehnologiile sunt complet automatizate, deci calitatea produselor este asigurată

din proiectare;

-productivitatea este ridicată;

- sunt eficiente din punct de vedere tehnico-economic la producţii de serie mare.

Aceste tehnologii moderne necesită însă instalaţii complexe, medii de ucru deosebite (presiuni mari, sau vid, sau medii speciale de ionizare). De exemplu, necesită instalaţii anexe generatoare de laser, plasmă, fascicol de electroni etc. pe lângă instalaţia de prelucrare propriu-zisă. Costul prelucrării este mai mare decât la prelucrările prin procedee convenţionale şi poate fi redus prin creşterea numărului de piese de acelaşi tip prelucrate.

Tabel 1.1:

2. Prelucrarea dimensională prin electroeroziune

Prelucrarea prin electroeroziune se aplică materialelor metalice cu duritate mare,

pentru obţinerea unor suprafeţe de o formă ce nu se poate realiza uşor şi cu precizie prin

procedeele de aşchiere.

Electroeroziunea sau eroziunea electrică este un procedeu de prelucrare în care materialul ce trebuie indepartat de pe obiectul de prelucrat este îndepărtat prin acţiunea repetată a unor descărcări electrice.

În procesul de electroeroziune, piesa de prelucrat trebuie să fie conductoare electric. Ea este conectata la una din bornele sursei de alimentare, formand electrodul-piesa. Metalul prelucrat este supus eroziunii cu ajutorul descărcărilor electrice realizate între metal şi un electrod-sculă din cupru, cei 2 electrozi sunt cufundati într-un mediu electric lichid, între cei 2 electrozi se crează un câmp electric a cărui intensitate creşte în timp.

Când intensitatea campului electric atinge o anumită valoare, rigiditatea dielectrică este străpunsă ceea ce duce la declansarea unei descarcari electrice însoţită de scantei.

Descarcarile electrice sunt localizate în spatiul denumit interstiţiu activ delimitat de electrodul scula şi suprafaţa piesei de prelucrat. În zona de lucru se dezvoltă temperaturi ridicate între 20 000-30 000 oK. Aceste descărcări electrice între electrod şi piesă determină un proces elementar de eroziune în formarea craterelor de eroziune prin topirea, evaporarea şi expulzarea locala a materialului.