10. Különleges megmunkálások Különleges megmunkálások csoportosítása - Kifejlesztésüket a megmunkálandó anyagok fejlődése indikálta - anyagválasztás anyagkészítés Új anyagszétválasztási technológiák - A szerszám (ha van) nem kell keményebb legyen a munkadarabnál - Különböző energia formák hasznosítása: - Mechanikai Különleges megmunkálás: - Hő - Kémiai Fizikai folyamatuk lényegében vagy - Elektrokémiai folyamatjellemzőkben jelentősen különböznek a hagyományos eljárásoktól 11. Elektroeróziós megmunkálások (Szikraforgácsolás, EDM Electro Discharge Machining) Elektroeróziós megmunkálások Hőenergiát hasznosító eljárás (A hőenergiát különféle módokon hozhatjuk létre, e szerint különböztetjük meg az eljárásokat) Erózió: Külső hatásra létrejövő jelentős mértékű roncsolódás Elecktro-erózió: Elektromos kisülés hatására jön létre - szokták ezt az eljárást az ún. villamos megmunkálások közé is sorolni - a villamos energiát nem mechanikaivá alakítja, hanem hőenergiává - az anyagleválasztásra fordított hányad kevés, a hatásfok kicsi - csak villamosan vezető anyagok munkálhatók meg így - szerszáma: elektróda, a mechanikai tulajdonságok nem fontosak - szikrakisülés - ívkisülés - (hideg kisülés) hatására megy végbe - vezetőképesség - hőkapacitás - olvadáshő Kisülések szabályozása Elektroeróziós megmunkálás
A szikraforgácsoló rendszer felépítése Tömbelektródás szikraforgácsolás Szikraforgácsolás: - elektródákat (T W) egyenfeszültségre kapcsol - dielekrikumba (szigetelő folyadékba) merülve - kisüléssorozat létrehozása az elektródák között 1: dielektrikum 2: előtoló mű 3: generátor E: szerszám W: munkadarab 6 11.1 Az anyagleválasztás folyamata szikraforgácsoláskor 11.2. A szikraforgácsoló rendszer elemei Tömbelektródás szikraforgácsoló gép felépítése - feszültség kapcsolása az elektródákra - potenciálkülönbség létrejötte a dielektrikumban az elektródás között (80-250V) - ionizáció a folyadékban (a) - a szigetelő átüt, vezető csatorna jön létre (szikra, ív) (b, c, d) -az ív hőmérséklete nő (10000K), gázbuborék keletkezik (c, d, e) - az anyag megolvad, gőzzé válik, szétfröccsen (e) - az ívfeszültség gyorsan esik, az energia utánpótlás megszűnik, a kisülési csatorna összeomlik, a gázbuborék szétrobban (f) - a megolvadt fém apró cseppekben szilárdul, kényszeröblítés - deionizáció, a teljes ciklusidő ~ 10-50µs 7 8
Tömbelektródás szikraforgácsoló gép felépítése a) A szikraforgácsoló gép gerjesztése A megmunkálási ciklust ún. impulzusgenerátorokkal vezéreljük - vezérelt impulzusgenerátor a generátor egyenfeszültségét tranzisztor és kapcsoló segítségével visszük az elektródákra - relaxációs generátor (olcsó) kapcsoló és tároló elemként kapacitást és induktivitást alkalmaznak - számítógépes vezérlés 9 10 b) Dielektrikum Öblítési technikák Szükséges tulajdonságok: -kis vezetőképesség (kisebb távolságnál jön létre a kisülés, nagyobb energiasűrűség, jobb leképzés) - viszkozitás: nagyoláshoz nagy simításhoz kicsi - ne legyen egészségre ártalmas, - nagy forráspont ill lobbanáspont - anyaguk jellegzetesen: petróleum bázisú paraffinok vagy deionizált víz (kis furatok pl.) -hűteni és szűrni kell - a munkatérben mindig friss kel (áramoltatás) Normál Fordított Sugár Rezgetéses 11 12
Szükséges tulajdonságok: - magas olvadáspont - jó elektromos vezető - könnyen megmunkálható c) Szerszám elektróda Leggyakoribb szerszámanyagok: - vörösréz, sárgaréz -grafit A grafit napjainkban kezdi kiszorítani a rezet: Hőtágulási együtthatója a negyede a rézének, (alak és mérethűség) Sűrűsége ötöde a rézének, (könnyebb) Leválasztóképessége 1,5-3 szor nagyobb Az elektróda kopása Kisebb a kopása Nagyobb méretek alakíthatók ki belőle Nagyobb hősokk-kal szembeni ellenállás Megmunkálhatósága sokkal könnyebb - mennyiségi - sarok - frontális - oldal A grafit szublimál 3550 C-on, fekete füstfellegek kísérik a EDM-et 13 14 11.2 Technológiai jellemzők Technológiai jellemzők - a leválasztott anyagrész annál nagyobb, minél nagyobb a kisülés energiatartalma - anyagáram, mm 3 /min, időegység alatt leválasztott anyag - az elektróda relatív kopása, %, elektróda kopás/mdb fogyás általában <10% elérhető (van példa 2 %-ra is) -áramerősség: I v - ciklusidő: t i Egyszeri szikrakisülés okozta kráter fémfelületen 15 16
Az áramerősség hatása a relatív kopásra 11.3 A felület minősége - irányítottság nélküli kráterek áthatása Az optimumérték 3-4 A áramerősségnél van d, h (R max ) méretekkel jellemezhető - a felületi rétegben jelentős változások történnek - a ciklusidő és az áramerősség befolyásolja elsősorban 17 Azonos energia esetén I e növelésével d csökken, h nő t c növelésével d nő, h csökken Az áramerősség és a ciklusidő hatása a felület érdességére Azonos energia esetén I e növelésével d csökken, h nő t c növelésével d nő, h csökken A felületi érdesség a ciklusidő és az íváram növelésével növekszik 19
11.4 A felület alatti rétegek tulajdonságai A hőhatás zónájában megváltozik a szövetszerkezet ill. az anyag tulajdonsága pl. edzett acél - Felület nagyon kemény - Maradófeszültség: az ujraszilárdult rétegben húzó, alatta nyomó (kedvezőtlen) - Rossz kifáradási tulajdonságok - Felületi réteg hálós repedésének veszélye 11.5 A megmunkálás pontossága Elsősorban az alkképzés pontosságát értjük alatta. Több tényező befolyásolja: - a gép kinematikai pontossága - beállítás pontossága - szerszám gyártási pontossága - hő okozta deformációk - elektróda rés egyenetlensége - elektródafogyás - egyenlőtlen anyagleválasztás 11.6 A szikraforgácsolás változatai Huzalos szikraforgácsolás Valódi változatok: - tömbelektródás - huzalelektródás - huzal: 0,05-0,3 mm átmérőjű vörös- vagy sárgaréz - szigetelő folyadék: deionizált víz - a huzal lassan fogy, pótolják - elektróda rés egyenetlensége - elektródafogyás - egyenlőtlen anyagleválasztás Ma már CNC vezérlésűek Léteznek kombinált berendezések is.
Huzalelektródás szikraforgácsolás 25