Электроэрозия в металлообработке

О чем речь? Электроэрозия – технология обработки твердых металлов. Осуществляется с помощью специального станка и электрода, по которому идет разряд. Благодаря его воздействию в изделии появляется отверстие. Собственно, это и является основной целью применения электроэрозии.

На что обратить внимание? У данной технологии много плюсов: скорость обработки, дешевизна расходных материалов, кроме того, можно не снимать деталь для ремонта. Однако есть и существенные минусы: дороговизна станка, влияние на точность различных факторов, не поддающихся контролю. Но давайте обо всем по порядку.

Что такое электроэрозия

Электроэрозией называют технологию, основанную на способности поверхностных слоев материала разрушаться при воздействии электрических разрядов.

Этим термином принято обозначать обработку заготовок из различных сплавов, в ходе которой на них воздействуют электрическими разрядами.

Технология электроэрозионной обработки (ЭЭО) получила широкое распространение в разных областях промышленного производства. С помощью электрической эрозии можно формировать отверстия различной формы, фасонные полости, профильные канавки и пазы в твердосплавных заготовках, выполнять упрочнение металла различных инструментов, электропечатание, шлифовку, резку и ряд других операций.

Для обработки с помощью данного метода используются короткие (до 0,01 секунды) электрические импульсы. При импульсном воздействии выделяется тепло, которое не успевает распространяться в глубокие слои материала заготовок. Давление, создаваемое частицами плазмы, которые ударяются об металл электродов, вызывает эрозию и выброс интенсивно нагревающегося вещества. Разрядам свойственно всегда находить кратчайший путь, а значит, разрушению первым подвергаются те участки поверхности, которые наиболее близки друг к другу, что обуславливает изменение формы обрабатываемой детали.

Электроэрозионная обработка металлов

В ходе электроэрозионной обработки на металл воздействуют электрические разряды – импульсы, возникающие между материалами электрода и поверхностных слоев заготовки, что приводит к изменению не только формы, но других характеристик обрабатываемых деталей: размеров, шероховатости и т. д.

История данного метода начинается с 1938 года, когда советскому ученому Л. А. Юткину удалось обнаружить способность серии электроискровых разрядов приводить к возникновению формообразующих гидравлических толчков. Благодаря этому открытию, которое дало толчок развитию методик изменения формы металлических заготовок посредством электрических импульсов, начала развиваться электроискровая штамповка.

Считается, что сама технология электроэрозионной обработки металла Electro discharge machining (метод EDM) появилась 10.05.1943 г., когда советским ученым супругам Борису Романовичу и Наталье Иоасафовне Лазаренко удалось опытным путем выяснить, что размыкание электрической цепи с помещенными в жидкий диэлектрик электродами приводит к помутнению жидкости и формированию плавающих в ней металлических шариков. Важно отметить, что Китай продвинулся в освоении электроэрозионных методов во многом именно благодаря Борису Лазаренко.

Швейцарской компанией AGIE в 1969 году был разработан и презентован станок с числовым программным управлением для обработки металла с помощью электроэрозии, в котором применялись непрофилированные электроды.

При электроэрозионной обработке электрические разряды возникают между двумя электродами, один из которых – электрод-инструмент, а роль второго отводится самой металлической заготовке.

Принцип работы оборудования для обработки металла электроэрозией состоит в импульсном воздействии разрядов на материал заготовки с периодичностью, которой достаточно для восстановления электрической прочности среды, разделяющей два электрода. Технологический ток подается в виде униполярных импульсов. Это позволяет уменьшить износ электрода-инструмента.

Выбор полярности зависит от продолжительности импульсов, так как при коротких разрядах преимущественно эрозируется анод, а при длительных – катод. В современных технологических процессах униполярные импульсы могут подаваться двумя способами. При первом заготовка подключается к плюсовой клемме на устройстве, генерирующем ток (прямая полярность), а при втором – к минусовой (обратная полярность).

Преимущества и недостатки электроэрозии

Электроэрозионные и химические методы обработки металла существенно отличаются друг от друга по ряду признаков.

Преимущества и недостатки электроэрозионной обработки металла в сравнении с химической:

• Электроэрозия уступает анодному растворению в скорости, но отличается существенно большей точностью. При формировании отверстий и углублений химическими методами речи об остроте кромок и углов не идет. Кроме того, металл в зоне электроэрозионной обработки не требуется предохранять от воздействия агрессивных химических реагентов.
• Электрохимическое воздействие исключает формирование на металле заготовок дефектного слоя. При применении электроэрозионной технологии возникают незначительные дефекты толщиной от сотых долей до нескольких микрон в зависимости от режима обработки.
• В отличие от химической обработки, при электроэрозионной не надо следить за соблюдением температурного режима. Риска растрескивания металла практически нет.
• При электроэрозионной обработке имеет место изнашивание электрода-инструмента, а при химической на первый план выходит другая проблема – обрабатываемую поверхность необходимо пассивировать.

Среди главных преимуществ электроэрозионной технологии обработки металла специалисты отмечают:

1. Возможность обработки любых токопроводящих материалов, в том числе твердых, прочных, хрупких, вязких и т. д.
2. Обработка металла с помощью электроэрозии выполняется с применением в качестве расходных материалов электродов-инструментов латунных, медных, вольфрамовых и алюминиевых стержней, которые изнашиваются относительно медленно, что дает возможность экономить на режущих инструментах из высокопрочных стальных сплавов и абразивных устройствах.
3. Используемые для электроэрозионной обработки электроды-инструменты могут иметь любые размеры и конфигурацию – цилиндрическую, шестигранную, плоского профиля и т. д.
4. С помощью электроэрозии можно выполнять резку заготовок из дорогих сплавов и материалов по двум координатам. Ширина среза при этом минимальна.
5. Электроэрозионная технология обработки металла дает возможность обрабатывать глубокие, сквозные или глухие отверстия, щели, даже имеющие переменное сечение, и работать в местах с затрудненным доступом, прошивать отверстия специальной проволокой и т. д.
6. С помощью электрической эрозии можно извлекать сломавшиеся инструменты или крепежи, не нарушая резьбы. В большинстве случаев для этого даже не приходится демонтировать узлы или детали, устанавливать их на станины и т. п. Операции выполняются на месте благодаря магнитной головке с зафиксированным в ней электродом-инструментом, что очень сильно облегчает работу с большими механизмами или металлоконструкциями.
7. Обработка металла с помощью автоматических и полуавтоматических видов оборудования, работающего на основе электроэрозии, существенно сокращает расход рабочих ресурсов, а станки с ЧПУ позволяют свести к минимуму участие человека в технологическом процессе.
8. Обработка с помощью электроэрозии не предусматривает силовое воздействие на металл, что делает возможной работу с тонкостенными заготовками или не слишком жесткими конструкциями.
9. Любой станок, который для работы использует электроэрозию, функционирует в широком диапазоне, что позволяет добиваться требуемой мощности, производительности, точности и т. д. Кроме того, подобное оборудование зачастую способно выполнять не только черновую, но и финишную обработку.

Минусы электроэрозионной обработки металла:

1. Если с помощью электрической эрозии выполняется чистовая обработка поверхности, производительность оборудования снижается (при стандартном расходе электроэнергии).
2. Применение электроэрозионных инструментов для обработки металлических заготовок ограничены необходимостью проведения работ в жидкой диэлектрической среде, что не всегда возможно.
3. Точность обработки и шероховатость получаемой поверхности зависят от ряда условий, которые не всегда поддаются контролю.
4. Даже в самых современных станках для ЭЭО скорость изнашивания, а значит, и расход электродов-инструментов не поддается точному прогнозированию.
5. Оборудование для обработки металлических заготовок с помощью электроэрозии, включая портативные модификации, относительно дороги. Для того чтобы они окупались, приобретать станки стоит, только если планируется использовать их постоянно.

Данный метод часто применяется для извлечения обломков инструментов. Особенно эффективна технология ЭЭО там, где недопустимы повреждения стенок отверстия или резьбы, а также если стоимость извлекаемой детали слишком высока и не позволяет просто заменить ее новой.

Стоимость оборудования для электроэрозионной экстракции у разных производителей может колебаться в довольно широком диапазоне.

Китайские производители выпускают широкий ассортимент оборудования для электроэрозионной обработки металла по выгодным ценам.

Принципы работы электроэрозионных экстракторов

Метод ЭЭО широко применяется в разных областях. Помимо обработки заготовок, часто с помощью электроэрозионных устройств извлекают сломавшиеся метчики, сверла, болты и т.п.

Для извлечения обломков пользуются электроэрозионными экстракторами, способными прожигать даже твердые сплавы, которые могут иметь различную мощность, диаметр электродов, диапазон обработки и т.д.

Как работает экстрактор:

1. Электрод подводится к обломку перпендикулярно поверхности детали. Магнитные головки помогают позиционировать его без демонтажа заготовки, в которой застрял фрагмент сломанного инструмента.
2. В рабочую зону подается жидкий диэлектрик.
3. Извлечение начинается после установки нужного режима и мощности.
4. Процесс продолжается в течение некоторого времени, необходимого для разрушения материала.
5. Охлаждение инструмента и обломка выполняется с помощью воды, которая также должна удалить из рабочей зоны продукты разрушения.
6. Обработка прекращается автоматически или по команде оператора в зависимости от функционала оборудования.
7. Освободившийся обломок удаляется или выкручивается.

Данная технология позволяет сохранить целостность резьбы и самой детали.

При извлечении сломанных метчиков и болтов специалисты рекомендуют:

1. Извлекать обломки размером от М2 до М10 следует после разрушения средней части.
2. Обломки побольше – от М14 до М18 – можно извлекать отверткой, предварительно сформировав в них подобие шлица.
3. Сломанные метчики величиной от М20 до М30 лучше всего удалять, разрушив в двух местах режущую кромку.
4. Болты – от М6 до М16 – необходимо прожигать с помощью плоского электрода и выкручивать.
5. Болты размером от М16 до М30 и бесканавочные метчики от М10 и выше удаляются при помощи шестигранного электрода и соответствующего ключа.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.