TEHNOLOGII NECONVENTIONALE PRIVIND PRELUCRAREA PRIN EROZIUNE

1.Notiuni introductive privind prelucrarea prin eroziune

Exista situatii cand metodele de prelucrare prin aschiere, deformare plastica sau turnare devin nesatisfacatoare din punct de vedere economic sau chiar imposibil de aplicat, cum ar fi :

prelucrarea unor piese din materiale foarte dure;

suprafete de prelucrat cu configuratie complexa;

piesa supusa prelucrarii are o rigiditate insuficienta;

Aceste limitari au determinat aparitia si dezvoltarea unei metode de prelucrare dimensionala bazata pe utilizarea proceselor de eroziune.

Ritmul inalt de dezvoltare economica este indisolubil legat de perfectionarea tehnologiilor de fabricatie. Acest lucru nu presupune insa renuntarea totala la tehnologiile conventionale in favoarea celor neconventionale , ci utilizarea fiecareia in domeniul in care conduce la o eficienta maxima. In figura 1. se prezinta variatia productivitatii functie de prelucrabilitatea in cazul celor doua tipuri de tehnologii :

conventionale ( curba 1 )

neconventionale( curba 2 )

Piesele cu prelucrabilitate dificila se definesc ca fiind acelea executate din materiale cu duritate mare.

Avand in vedere aceasta reprezentare se preconizeaza pentru viitorii ani o pondere a tehnologiilor neconventionale de 100 % pentru materialele cu prelucrabilitate foarte dificila , 90% in cazul pieselor cu prelucrabilitate dificila si numai 30 in cazul pieselor cu prelucrabilitate normala.

1 = conventionale

2 = neconventionale

Fig.1. Variatia productivitatii cu prelucrabilitatea

Procesele de eroziune sunt definite ca procese de distrugere a integritatii straturilor de suprafata ale obiectului supus eroziunii.

Energia continuta de agentul coroziv poate fi de natura electrica, electromagnetica, electrochimica, chimica sau termica.

In zona de interactiune are loc transformarea energiei continute de agentul eroziv in energie de distrugere a integritatii straturilor de suprafata. Pentru realizarea proceselor de eroziune este necesara o marime si o repartitie spatiala a energiei de structura, astfel incat sa se depaseasca energia de legatura a particulelor. In functie de natura predominanta a energiei destructive, mecanismul elementar al distrugerii erozive poate avea la baza unul dintre fenomenele :

topire, vaporizare;

ruperi de material ca urmare a unor actiuni termice sau mecanice repetate;

coroziune;

1.1.1. Clasificarea procedeelor de prelucrare prin eroziune

Dupa natura agentului eroziv acestea se clasifica in :

1.     Prelucrare prin eroziune electrica - se bazeaza pe efectul eroziv polarizat al unor descarcarii electrice prin impuls, amorsate in mod succesiv intre un electrod si piesa.

2.     Prelucrarea prin eroziune electrochimica - are loc prin dizolvarea electrochimica (anodica) a substantei piesei in procese caracteristice de schimb de sarcini electrice.

3.     Prelucrarea prin eroziune chimica - prin dizolvare chimica.

4.     Prelucrarea prin eroziune complex electrochimica si electrica

5.     Prelucrarea prin eroziune cu radiatii - are loc prin intermediul efectului eroziv al actiunii unui fascicul de radiatii electromagnetice sau corpusculare focalizate asupra piesei.

6.     Prelucrarea prin eroziune complexa abraziva si cavitationala - se bazeaza pe actiunea unor procese de eroziune abraziva sau cavitationala, respectiv complexa prin dezvoltarea simultana a ambelor procese localizate.

Caracteristici comune ale diferitelor procedee de prelucrare prin eroziune sunt :

caracteristicile mecanice ale materialului prelucrat sunt de ordin secundar;

cinematica generarii unor suprafete complexe este simpla (o singura miscare de avans);

posibilitate de automatizare.

2. Prelucrarea dimensionala prin eroziune electrica

Se bazeaza pe efectele erozive complexe, discontinui si localizate ale unor descarcari electrice prin impuls, amorsate in mod repetat intre electrod si piesa.

Pentru ca prelucrarea dimensionala prin eroziune electrica sa fie posibila, trebuiesc respectate urmatoarele conditii :

n     introducerea directa a energiei electrice la suprafata obiectului de prelucrat. Din aceasta cauza se impune folosirea unor materiale electroconductoare atat pentru electrod cat si pentru piesa de prelucrat;

n     dozarea temporara in impuls a energiei electrice in zona de interactiune electrod-agent-obiect. In acest mod se preleveaza materialul, pentru ca la dozarea continua a energiei electrice, efectul termic al descarcarii se propaga treptat in intreg volumul si prelevarea nu se mai poate localiza. Durata descarcarii este de 10^-1s.

n     asigurarea unui caracter polarizat al descarcarii electrice in impuls. Sub actiunea efectului termic al descarcarii electrice in impuls se va preleva material atat de la obiect cat si de la electrod. Scopul urmarit este ca prelevarea de la obiect sa fie mult mai mare. Fenomenul se poate dirija prin conectarea obiectului si a electrodului la polaritatile corespunzatoare, utilizarea la electrod a unor materiale cu rezistente erozive mari si formarea pe acesta a unor pelicule protectoare.

n     restabilirea continua a starii initiale in intervalul eroziv. Aceasta pentru ca descarcarile sa se poata repeta in conditii identice. Pentru aceasta trebuie evacuate produsele eroziunii si restabilita distanta de amorsare a descarcarii.

Ca material pentru electrozi se utilizeaza : Al, Ag, Be, Cr, Co, Cu, Ol, Ni, W, Zr. Mai frecvent Cu, Am, Al. In cazul orificiilor de sectiune mica si a fantelor se folosesc aliaje metaloceramice W-Cu, W-Ag.

Din punct de vedere constructiv, electrozii sunt constituiti dintr-o parte activa care participa la generarea suprafetei si dintr-o parte auxiliara necesara pentru bazarea si fixarea electrodului pe masina de prelucrat. Dimensiunile suprafetelor active ale electrodului trebuie corectate fata de cotele suprafetei de prelucrat cu '2D

D = d +2D D d + z

unde :

D - suprafata generata;

d - diametrul electrodului;

d - marimea interstitiului de lucru;

z - adaos de prelucrare pentru imbunatatirea preciziei de prelucrare si a calitatii suprafetei prelucrate;

1 = partea activa

2 = partea auxiliara

3 = stift de centrare

4 = garnitura etansare

5 = surub asamblare

6 = ajutaj circulatie fortata lichid dielectric

7 = coada prindere

Fig.2. Constructia caracteristica a electrozilor

1 = partea de degrosare

2 = partea de semifinisare

3 = partea de finisare

Fig. 3. Constructia electrozilor utilizati pentru executarea orificiilor strapunse

2.1. Masini de prelucrat prin electro-eroziune

Masinile de prelucrat prin electro-eroziune au urmatoarele parti componente parti componente :

n     generatorul de impulsuri;

n     partea mecanica - compusa din batiu, masa de fixare a semifabricatului cu cuva si sistemul de pozitionare;

n     sistemul de reglare automata a interstitiului;

n     rezervorul cu instalatia de recirculare, filtrare, racire;

Partea mecanica asigura pozitionarea relativa dintre electrod si piesa. Aceasta impune ca masina sa fie prevazuta cu minimum trei posibilitati de pozitionare dintre care una coincide cu directia avansului.

Masa are posibilitatea de pozitionare pe doua axe.

Sistemele de reglare automata a interstitiului trebuie sa mentina o astfel de distanta intre obiectul prelucrarii si piesa incat sa se poata realiza prelucrarea optima. Deplasarea fizica a motorului se face cu ajutorul unui servomecanism. Servomecanismul are un bloc de analiza, comparare si comanda.

Lichidul dielectric are o contributie esentiala la desfasurarea procesului de eroziune electrica si la stabilitatea acestuia. Prin fenomenele care au loc in lichidul dielectric acesta determina atat existenta descarcarilor care provoaca prelevarea, evacuarea particulelor prelevate din interstitiu, cat si evacuarea acestora in baia de dielectric. Interstitiul trebuie in permanenta alimentat cu lichid dielectric. Lichidul se incalzeste in timpul functionarii si trebuie racit.

In timpul procesului eroziv temperaturile ridicate ale descarcarii provoaca modificari structurale ale stratului de suprafata. Se constata existenta a trei zone.

Primul strat numit "strat alb" (SA) din cauza culorii mai deschise, prezinta o structura intermediara intre martensita si perlita. Culoarea mai deschisa se datoreste decarburarii suprafetei si structura intermediara datorita racirii rapide. Grosimea stratului variaza intre mm si sutimi de mm.

Al doilea strat numit "substratul alb" (SSA) este mai bogat in carbon, structura sa fiind apropiata de cea martensitica datorita racirii rapide dupa impuls.

Al treilea strat este cel de baza (SB).

Precizia dimensionala a prelucrarii prin electro-eroziune este influentata de :

utilaj;

operatorul uman;

factorii de proces;

Cel mai dificil de stapanit sunt factorii de proces care impun o anumita subdimensionarea electrozilor, si folosirea mai multor electrozi pentru aceeasi cavitate.

3. Prelucrarea prin eroziune cu electrod filiform

Fig.6. Schema prelucrarii cu electrod filiform

Intre obiectul prelucrat si electrodul filiform se asigura o miscare relativa dupa axele x si y, in asa fel incat in dreptul electrodului sa se realizeze conturul de prelucrat. Electrodul filiform executa o miscare rectilinie verticala cu o anumita viteza "v". Lichidul dielectric se introduce in interstitiu prin ajustajul AJ.

Utilajul de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform prezinta subansamblele normale ale unei masini de prelucrat prin eroziune electrica, dar si subansamble specifice:

subansamblul de tensionare si deplasare al electrodului filiform;

sistem de reglare automata a avansului dupa coordonate si sistem de urmarire a conturului.

Ca material pentru electrodul filiform se utilizeaza sarma de cupru neizolata de diametre 0,02 . 0,30 mm. Se decupeaza materiale cu grosimi pana la 100 mm.

Tehnologia de lucru pentru prelucrarea prin eroziune electrica cu electrod filiform este identica cu tehnologia de prelucrare prin eroziune electrica normala avand ca parametrii suplimentari viteza de derulare a firuluisi forta de tensionare.