Các phương pháp gia công nhiệt

Nội dung text: Các phương pháp gia công nhiệt

1. Chương 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG NHIỆT 4.1 GIA CƠNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN (Electric Discharge Machining – EDM) 4.1.1.Lịch sử phát triển 4.1.2.Sơ đồ nguyên lý gia cơng tia lửa điện ( đối với điện cực thỏi) a) b) Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý gia cơng tia lửa điện Quá trình gia cơng tia lửa điện cĩ thể chia làm 9 bước và mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dịng điện được thể hiện như sau : Bước1 : Hình 4.2 Bước 1. 57
2. Bước2 : Hình 4.3 Bước 2. Bước3 : Hình 4.4 Bước 3. Bước 4 : Hình 4.5 Bước 4. 58
3. Bước5 : Hình 4.6 Bước 5. Bước 6 : Hình 4.7 Bước 6. Bước 7 59
4. Hình 4.8 Bước 7. Bước 8 : Hình 4.9 Bước 8. Bước 9 : 60
5. Hình 4.10- Bước 9. Trình tự đĩng/tắt này đại diện cho một chu kỳ EDM, nĩ cĩ thể đạt tới 500.000 lần trong một giây. Cĩ thể chỉ cĩ một chu kỳ xảy ra tại bất kỳ thời điểm nào đã cho. Tuỳ thuộc vào tình trạng khe hở phĩng điện giữa hai điện cực mà cĩ bốn dạng xung điện chủ yếu sau : - Mạch hở. - Phĩng điện hiệu quả (phĩng điện thực). - Hồ quang. - Ngắn mạch. Hình 4.11 Các loại xung khác nhau. 61
6. u Ue td t t0 e t ti tp i Ie t Hình 4.12 Quan hệ giữa điện áp và dịng điện trong một xung. 4.1.3. Thiết bị gia cơng bằng tia lửa điện 1. Máy EDM dùng điện cực thỏi ( Hình 4.13) 1. 62
7. 2. Máy EDM dùng điện cực dây ( Máy cắt dây - H4.14) THAM KHẢO * Gia cơng tia lửa điện dùng điện cực thỏi (điện cực nhúng Nguyên lý gia cơng : Bộ lọc Điều chỉnh Lượng chạy Dụng cụ servo khe hở điện cực dụng cụ Dung dịch Dụng cụ điện mơi Khe hở phĩng điện Điện mơi _ Bồn chứa Dịng ion Tia lửa điện trong khe hở Máy phát xung DC Bàn máy Chi tiết Bơm Hình 4.15. Nguyên lý gia cơng EDM điện cực thỏi. 63
8. Hình 4.16. Hình dáng của dụng cụ và chi tiết trước khi gia cơng (a) và sau khi gia cơng (b). . Hình 4.17. Một số điện cực thường dùng trong gia cơng tia lửa điện. 64
9. Máy EDM dùng điện cực dây : ( Máy cắt dây ) Hình 4.18- Nguyên lý cắt dây bằng tia lửa điện 4.1.4. Ưu nhược điểm của phương pháp gia cơng bằng tia lửa điện. 4.1.5 Phạm vi ứng dụng của phương pháp gia cơng bằng tia lửa điện . Gia cơng tia lửa điện Sản xuất Gia cơng chi tiết dụng cụ khĩ gia cơng Phạm vi khác Lấy dụng cụ bị gãy trong chi tiết Dao Vịng Mài Khoan Cắt Cối cắt găng dụng lỗ nhỏ chi tiết cụ Hình 4.19. Các ứng dụng chủ yếu trong gia cơng tia lửa điện. 65
10. 4.2. GIA CƠNG BẰNG CHÙM TIA LASER Laser là từ viết tắt của Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation nghĩa là quá Hình 4.20 - Nguyên lý tạo tia laser 4.2.2 Cấu tạo máy laser. Hình 4.20 - Máy Laser He- Ne Hình 4.21 dưới đây là nguyên lý máy khoan laser: 66
11. Hình 4.21 Sơ đồ 4.3. GIA CƠNG BẰNG CHÙM TIA ĐIỆN TỬ ( CHÙM TIA ELECTRON ) 4.3.1 Nguyên lý gia cơng bằng chùm tia điện tử Hình 4.22. Sơ dồ nguyên lý gia cơng bằng chùm tia điện tử 67
12. 4.3.2. Bản chất quá trình gia cơng bằng chùm tia điện tử 4.3.3. Ưu - Nhược điểm : 4.3.4.Phạm vi ứng dụng của phương pháp gia cơng bằng chùm tia điện tử ( THAM KHẢO) Chương 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG ĐẶC BIỆT Ngày nay các ngành cơng nghiệp phát triển gắn liền với quá trình tìm kiếm các loại VL mới : Thép hợp kim Titan , thép khơng rỉ, HK cứng, Vật liệu gốm, kính, Compsit Các loại vât liệu này cĩ các đặc tính: - Chống và chịu mài mịn cao - Độ cứng và độ bề cao - Làm việc ổn định trong các mơi trường hố chất Các phương pháp gia cơng thơng thường thường gặp khĩ khăn nên người ta đã nghiên cứu và đang sử dụng các phương pháp gia cơng mới sau: I. GIA CƠNG BẰNG TIA HẠT MÀI ( Abrasive Jet Machining- AJM ) Trong việc g/c bằng tia hạt mài, các phân tử từ vật liệu được bĩc đi do sự va đập của các hạt mài kích thước bé . Các các phân tử hạt mài này được dịch chuyển với tốc độ cao nhờ dịng khơng khí khơ , khí Nitơ hoặc Đioxit Cacbon. Hạt mài thường cĩ kích thước khoảng 0,025mm, và dịng khí được phun với tốc độ 150  300 (m/s ) , áp suất 2 10 at 1. Cơ chế của quá trình gia cơng bằng tia hạt mài : Những phân tử hạt mài kích thước bé va đập vào bề mặt vật liệu cần gia cơng, phá vỡ hay làm giịn bề mặt chi tiết.Vật liệu được bĩc đi nhờ dịng khí cao tốc ( H.5.1 ) AJM thích hợp với gia cơng vật liệu giịn ( H.5.1) Cĩ thể xác định lượng kim loại được bĩc đi bằng cơng thức : Q= XZd3V3/2 ( )3/ 4 12HW 68
13. Trong đĩ : Z: số lượng hạt mài chạm vào bề mặt gia cơng trong 1 đơn vị thời gian d: Đường kính hạt mài : Tỉ trọng của hạt mài Hw : Độ cứng của vật liệu gia cơng 2. Các thơng số làm việc a. Vật liệu hạt mài : Hai loại VL thường dùng : Al2O3 và SiC . Al2O3 được dùng nhiều hơn vì sắc hơn , d tb = 10  50 m , nhưng d = 15 20 m dùng cĩ hiệu quả hơn . Lượng kim loại được hớt đi phụ thuộc vào áp lực và vận tốc phun của dịng khí b. Khí ( hơi ) : Dùng khơng khí khơ, khí CO2 , áp suất 2  10 at. Thành phần của khí ( hơi ) ảnh hưởng gián tiếp đến lượng kim loại được hớt đi vì tốc độ phun phụ thuộc vào thành phần đĩ . Tốc độ phun cao sẽ nâng cao năng suất làm việc c. Đầu phun : Đầu phun cĩ vai trị rất quan trọng để khống chế kích thước bề mặt gia cơng . Hạt mài bay qua miệng phun ( tiết diện 0,05 0,2 mm2 ) với tốc độ cao nên đầu phun dễ bị mài mịn Đầu phun bằng WC cĩ tuổi thọ 12  30 giờ Đầu phun bằng Hồng ngọc ( Sa- phia ) cĩ tuổi thọ xấp xỉ 300 giờ Khoảng cách miệng phun với bề mặt gia cơng : 0,25  0,75 mm . Tăng khoẳng cách sẽ giảm năng suất gia cơng ( vì tốc độ hạt mài giảm do cản trở của khơng khí ) 3. Máy gia cơng bằng tia hạt mài ( H.5.2) ( H.5.2) 4. Bảng tĩm tắt phương pháp gia cơng bằng tia hạt mài Cơ chế tạo phoi - Phá hủy giịn do va đập của hạt mài cĩ tốc độ cao Tác nhân trung gian - Khơng khí, CO2 Hạt mài - Al2O3, SiC, đường kính hạt 0,025mm, 2-20g/phu, khơng sử dụng lại Tốc độ - 150 - 300m/s Áp suất - 2 - 10 at Vịi phun - WC, hồng ngọc (sa - phia) Kích thước miệng phun 0,05 - 0,2 mm2 tuổi thọ 12-300 giờ 69
14. Khoảng cách miệng phun 0,25 - 75mm Các thơng số hiệu chỉnh - Lượng hạt mài và tốc độ, khoảng cách đầu phun, kích thước hạt mài và hướng phun Vật liệu gia cơng - Kim loại, hợp kim cứng và gịn, vật liệu phi kim (nhơm, Ailicon, kính, vật liệu sứ, mica) Đặc biệt thuận lợi cho các tiết diện nhỏ Phương pháp gia cơng hạn - Khoan, cắt, khắc, làm sạch chế - Hạt mài dễ giịn và bề mặt gia cơng khi lượng kim loại bớt đi chậm (40mg/ph 15 mm3/ph) II. GIA CƠNG BẰNG TIA SIÊU ÂM ( Ultrasonic Machining- USM ) 1. Nguyên lý của phương pháp gia cơng siêu âm - Dụng cụ được làm từ vật liệu dẻo và dai, được rung động với tần số 20kHz và biên độ dao động bé ( 0,05  0,125 mm). Dao động này sẽ truyền tốc độ cao cho các hạt mài kích thước bé nằm giữa dụng cụ và bề mặt gia cơng . Kết quả là các hạt mài va đập vào bề mặt gia cơng , phá huỷ giịn bề mặt thành những phần tử phoi li ti, được tải đi bởi dịng chất lỏng Hạt mài là Cacbit Bo ( B4C ), ( SiC ) , ( Al2O3 ) hoặc kim cương kích thước rất bé - Nếu coi hạt mài hình cầu cĩ đường kính d, mỗi lần va đập vào bề mặt gia cơng tạo 1 vết lõm cĩ đường kính D , chiều sâu h , ta cĩ cơng thức gần đúng : D 2 d.h - Nếu khối lượng kim loại bị bĩc đi sau 1 lần va đập tỉ lệ thuận với D3 thì lượng kim loại bĩc đi ( Q) : Q = k(d.h) 2/3 . Z.v ( mm3/ s ) Trong đĩ : Z : Số phân tử gây ra va đập trong 1 chu kỳ v: Tần số va đập k : Hệ số tỉ lệ 2. Thiết bị gia cơng siêu âm : Máy gồm 2 bộ phận chính : - Thân máy và các bộ phận điều khiển ( H.5.3) - Đầu rung siêu âm (H.5.4) . Đây là bộ phạn quan trọng nhất , chức năng của nĩ là tạo ra dao động cĩ tần số cao của dụng cụ Đầu rung siêu âm cĩ các bộ phận chính : + Máy phát để tạo dịng điện tần số cao + Thiết bị biến năng để biến đổi dịng điện cao tầng thành rung động cơ học tần số Cao + Đầu gom :Để khuyếch đại dao động cơ học khi chuyển dao động này đến dụng cụ + Dụng cụ : Làm bằng thép khơng rỉ hay thép Các bon thấp Phoi tách ra được cuốn đi bởi dịng bột nhão ( hạt mài trộn nước, bezen, dầu nhờn hoặc Glixêrin ) Ưu điểm của gia cơng siêu âm là lực và nhiệt rất bé , do đĩ vạt liệu khơng bị thay đổi cấu trúc pha 70
15. ( H.5.4) ( H.5.3) (H.5.3) 3. Bảng tĩm tắt phương pháp gia cơng bằng siêu âm - Cơ chế tách vật liệu - Phá hủy giịn do va đập của hạt mài dưới tác dụng rung động với tần số cao của dụng cụ. - Tác nhân trung gian - Bột nhão - Hạt mài - B4C, SiC, Al2O3, kim cương - Rung động - Tần số rung f = 15 - 20kHz Biên độ a = (25 - 100)m - Dụng cụ - Thép mềm Lượng vật liệu được cắt = 1,5 lần đối với chi tiết từ WC Lượng ăn mịn dụng cụ = 100 lần đối với chi tiết bằng thủy tinh - Khe hở giữa dụng cụ và chi e = (25 - 40)m tiết - Các thơng số - Tần số, biên độ, vật liệu dụng cụ kích thước hạt mài, mật độ hạt màu trong bột nhão, độ nhớt bột nhão. - Đối tượng gia cơng - Kim loại và hợp kim (đặc biệt vật liệu cứng và rịn), chất bán dẫn, vật liệu phi kim loại (thủy tinh, sành sứ) - Hạn chế - Năng suất thấp - Dụng cụ mịn - Chiều sâu lỗ gia cơng hạn chế III. GIA CƠNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN ( Electric Discharge Machining : EDM ) 1. Đặc điểm của gia cơng bằng tia lửa điện - Điện cực ( là Đồng , Graphit , đĩng vai trị dụng cụ ) cĩ độ cứng thấp hơn rất nhiều lần so với độ cứng của phơi( thép đã tơi hoặc HK cứng ) 71
16. - Khi gia cơng phải sử dụng chất lỏng dung mơi, khơng dẫn điện ở điều kiện bình thường Với cùng nguyên tắc hoạt động dựa trên cơ sở “ bắn phá dương cực “ ( chi tiết ) để tách vật liệu chi tiết , cĩ 2 loại máy cĩ tác dụng khác nhau : + Máy EDM dùng điện cực thỏi – Máy xung định hình (H.5.5a ) + Máy EDM dùng điện cực dây – Máy cắt đây để tạo hình chi tiết cĩ Profin phức tạp ( H.5.5b) 2. Nguyên lý làm việc của máy xung EDM Chi tiết được nối với cực dương cịn dụng cụ được nối với cực âm . Giữa bề mặt dụng cụ và chi tiết gia cơng tồn tại 1 khe hở gọi là khe hở điện cực . Chất lỏng khơng dẫn điện lắp đầy khe hở điện cực . Khi cho dịng điện 1 chiều chạy qua từ cực dương sang cực âm với 1 điện áp thích hợp. Giữa cực “ + “ và cực “ –“ xuất hiện tia lửa điện (ở những nơi mà 2 bề mặt điện cực gần nhau nhất). Nhiệt độ lên cao đến mức làm nĩ cháy và bốc hơi vật liệu . Khe hở điện cực được duy trì ở mức thích hợp và được điều khiển tự động bởi cơ cấu điều khiển tự động của máy. ( H.5.5) Vài thơng số của quá trình EDM : - Tần số phĩng tia lửa điện : Z= 200.000  500.000 HZ - Khe hở điện cực :  = 0,025  0,05 mm - Điện thế : V= 30  250 V - Dung mơi thường dùng : Dầu hoả - Vật liệu dụng cụ : Đồng hoặc hợp kim đồng - Năng suất cực đại : 300 mm3 /ph với năng lượng tiêu hao 10W/ mm3 /ph 3. Bảng tĩm tắt phương pháp gia cơng bằng EDM Cơ chế tách vật liệu Nĩng chảy bốc hơi, tạo thành hõm sâu Mơi trường trung gian Dung mơi khơng dẫn điện Vật liệu làm dụng cụ (các cm) Đồng (Cu), đồng thau, hợp kim Cu + W hợp kim Ag + W, graphit Vật liệu chi tiết bị cắt = 0,1  10 Vật liệu dụng cụ bị mòn Khe hở điện cực 0,01  0,125mm Suất cắt vật liệu tối đa 5 x 103 mm3/ph Suất tiêu hao năng lượng 1,8W/mm3/ph Các thơng số điều chỉnh Điện thế, điện dung, khe hở điện cực, dịng chảy chất lỏng, nhiệt độ chảy. 72
17. Vật liệu gia cơng Vật liệu dẫn điện Hình dáng chi tiết Lỗ khơng thơng, hình dáng phức tạp Lỗ nhỏ ở vịi phun, lỗ thơng định hình Hạn chế của quá trình - Tiêu hao năng lượng lớn (gấp 50 lần so với các phương pháp gia cơng cơ điện) - Khơng dùng để gia cơng các vật liệu khơng dẫn điện IV .GIA CƠNG BẰNG CHÙM TIA ĐIỆN TỬ ( Electron Beam Machining – EBM ) ( H.5.6.) ( H.5.6) 1.Đặc điểm và nguyên lý gia cơng bằng chùm tia điện tử: Về cơ bản , Gia cơng bằng chùm tia điện tử cũng là quá trình nhiệt . Ở đây dịng thác điện tử tốc độ cao va chạm vào bề mặt chi tiết gia cơng , động năng biến thành năng lượng nhiệt tập trung làm vật liệu bị nĩng chảy rồi bốc hơi Khi điện áp cao, tốc độ của điện tử rất cao ( ví dụ U =150.000 V thì tốc độ electron khoảng 28.478 km/ s ) . Vì tia lửa điện tập trung ở diện tích bé ( 10  200 m )nên mật độ năng lượng cĩ thể đạt đến 6500. 109 W/ mm2 . Năng lượng này cĩ thể làm bốc hơi bất kỳ loại vật liệu nào . Do mật độ nănglượng tập trung cực kỳ cao nên cách nơi gia cơng 0,025  0,05 mm vẫn giữ nhiệt độ trong phịng. EBM thích hợp để khoan những lỗ nhỏ  0,025 0,125mm trên những tấm dầy đến 1,25mm Để tránh điện tử tốc độ cao va chạm vào các phân tử khơngkhí nên quá trình EBM được thực hiện trong chân khơng . Các electron được phĩng ra từ sợi dây trong anten đốt nĩng cực âm rồi chuyển động với gia tốc lớn do hiệu điện thế giữa 2 cực . Chùm tia electron được tập trung nhờ thấu kính điện từ và được điều khiển theo hướng cần thiết nhờ cuộn dây 2. Bảng tĩm tắt phương pháp gia cơng bằng EBM Cơ chế gia cơng Chảy và bốc hơi Mơi trường Chân khơng Dụng cụ Tia electron cao tốc 73
18. Suất cắt và vật liệu max 10mm3/ph Suất tiêu hao năng lượng 450W/mm3/ph Thơng số đặc trưng Điện thế cao, dịng tia, đường kính tia nhiệt độ làm chảy vật liệu Vật liệu gia cơng Mỗi loại vật liệu Hình dạng gia cơng Lỗ rất nhỏ, cắt rành hẹp, cắt đường viền phức tạp trên tấm kim loại Hạn chế Máy đắt, tốn điện, cần mơi trường chân khơng, chỉ gia cơng được các chi tiết bé V. GIA CƠNG BẰNG CHÙM TIA LAZE ( Laser Beam Machining – LBM ) ( H.5.7) 1. Đặc điểm Giống như chùm tia điện tử, chùm tia Lade cũng cĩ khả năng tạo ra năng lượng rất lớn Lade là chùm tia bức xạ điện từ cĩ độ tập trung cao , cĩ bước sĩng từ 0,1  0,7m , cĩ thể thể tập trung ở 1 tiết diện rất bé và tạo ra cơng suất cực kỳ cao ( 107 W/ mm 2 ). Nguyên lý của máy phát tia Lade : Thanh Rubi ( hồng ngọc ) được cuốn quanh 1 ống kim loại phát sáng bằng kim loại xênon. Thành trongcủa hộp cĩ tính phản xạ cao. Do phản xạ , ánh sáng phát ra từ ống phát sáng được rọi vào thanh Rubi làm nĩ cộng hưởng và phát ra tia Lade. Chùm tia lade đi qua hệ thống thấu kính hội tụ nên tập trung vào điểm cần gia cơng trên bề mặt chi tiết gây ra va đập làm cho vật liệu bốc hới và sĩi mịn Giống như gia cơng bằng tia điện tử, tia lade nhằm để cắt các khe hẹp , khoan lỗ nhỏ đến 0,25mm , độ chính xác cĩ thể đạt 0,025mm Cơ chế của LBM: Việc gia cơng bằng chùm tia lade là kết quả của : - Tác động qua lại của chùm tia và bề mặt chi tiết - Độ dẫn nhiệt và tăngnhiệt của vật liệu - Chảy lỏng , bốc hơi và sĩi mịn vật liệu ( H.5.7) 2. Bảng tĩm tắt phương pháp gia cơng bằng LBM Cơ chế cắt vật liệu - Nĩng chảy, bốc hơi 74
19. Mơi trường - Khơng khí thường Dụng cụ - Chùm tia lade cơng suất lớn Tốc độ lấy vật liệu max 5mm3/ph Mức tiêu hao năng lượng 100w/mm3/ph Thơng số điều chỉnh - Cường độ năng lượng của chùm tia, đường kính chùm tia, nhiệt độ chảy. Vật liệu được gia cơng - Mọi loại vật liệu Hạn chế - Mức tiêu hao năng lượng rất lớn, khơng thể cắt được loại vật liệu cĩ hệ số dẫn nhiệt và phản xạ cao. VI . GIA CƠNG ĐIỆN HỐ ( Electro Chemical Machining ECM ) ( H.5.8 ) 1. Đặc điểm Gia cơng kim loại bằng điện hố là 1 trong những phương pháp gia cơng mới cĩ hiệu quả nhất . Mạ kim loại mục đích làm cho kim loại bám vào bề mặt chi tiết được mạ , cịn gia cơng kim loại bằng điện hố thì ngược lại, tức lấy kim loại đi khỏi bề mặt chi tiết cần gia cơng nên chi tiết được nối với cực dương cịn dụng cụ được nối với cực âm của dịng điện xoay chiều. ( H.5.8) mơ tả chi tiết gia cơng bằng điện hố và dụng cụ được tạo hình theo Profin của chi tiết cần gia cơng. Khe hở e giữa dụng cụ và chi tiết chứa đầy chất điện giải . e càng hẹp thì tốc độ hồ tan Anốt càng lớn và ngược lại.Mật độ dịng điện thì tỉ lệ nghịch với khe hở e . Khi cho dịng điện đi qua thì xảy ra quá trình hồ tan dương cực (ăn mịn ) Khi gia cơng, cho dụng cụ chạy dao hướng tới chi tiết , chỗ chi tiết đối diện với bề mặt dụng cụ sẽ nhận được Profin của dụng cụ ( H.5.8) ` 2. Dụng cụ và chất điện giải : a. Dụng cụ : Dụng cụ đĩng vai trị âm cực, Profin của dụng cụ là âm bản Profin của chi tiết. Trong qúa trình làm việc, dụng cụ khơng bị mịn, khơng chịu lực nên chỉ cần làm bằng loại vât liệu 75
20. dẫn điện , thường là đồng ( Cu). b. Chất điện giải : Chức năng của chất điện giải : - Truyền tải dịng điện lớn , do đĩ nĩ phải dẫn điện tốt - Duy trì các phản ứng điện hố theo yêu cầu - Tải nhiệt và các phản ứng hố sinh ra khỏi vùng gia cơng . Các chất điện hố thường dùng tuỳ thuộc vật liệu gia cơng , ví dụ : Vật liệu gia cơng Chất điện giải được dùng - Hợp kim sắt Dung dịch clorua (thường là 20% NaCl trong nước) - Hợp kim Titan Dung dịch (10% HCl + 10% HNO3 + 10% HF) - Hợp kim Niken Dung dịch HCl hoặc NaCl + H2SO4 - Hợp kim nền Co-Cr-W Dung dịch NaCl trong nước - Hợp kim WC Dung dịch kiềm đậm đặc Chất điện giải phải được lựa chọn thích hợp để hồ tan được cực dương ( chi tiết ) mà khơng kết tủa trên bề mặt cực âm ( dụng cụ ) *Tham khảo cơng nghệ gia cơng điện hố : Trong cơng nghệ gia cơng điện hố , bất luận bằng phươngpháp gia cơng nào , cơ chế hớt lượng dư kim loại vẫn dựa trên cơ sở phản ứng hồ tan “dương cực” dưới tác dụng của chất điện phân và dịng điện 1 chiều Cĩ 2 phương pháp gia cơng điện hố : - Phương pháp thuỷ điện hố ( Electro Chemical Hyraulic Machining - ECHM ) Cần chọn dương cực và chất điện giải thích hợp để tạo ra sản phẩm phản ứng tuy là chất kết tủa nhưng khơng phải là màng thụ động bám chặt vào bề mặt chi tiết mà phải là những phần tử rời rạc cĩ thể dễ dàng bị phá vỡ và bị cuốn đi theo dịng thuỷ lực áp lực cao. Ví dụ một số sản phẩm sử dụng phương pháp thủy điện hố ( H.5.9 ) ( H.5.9) Một số sản phẩm sử dụng phương pháp thủy điện hố - Phương pháp Cơ điện hố ( Electro Chemical Mechanical Machining - ECMM ) 76
21. Về bản chất cơ điện hố vẫn dựa trên nguyên tắc hồ tan dương cực, nhưng ở đây do sản phẩm của phản ứng được hình thành tạo thành chất kết tủa dưới dạng màng mỏng ( màng thụ động ) bám trên bề mặt gia cơng ( dương cực ) , màng này cĩ độ dẫn điện kém gây cản trở cho quá trình phản ứng điện hố ở dương cực. Muốn cho phản ứng tiếp tục thì màn thụ động cần phải được phá huỷ dưới tác dụng của lực cơ học Ví dụ về phương pháp gia cơng cơ điện hố : Mài điện hố bằng đá mài trung tính ( đá mài thường ) ( H .5.10 ) Phương pháp này dùng để gia cơng thơ và tinh các mặt trụ, mặt cơn, mặt phẳng sau khi được tiện tinh hoặc mài . Chi tiết được nối với cực dương, giữa cực âm và cực dương cĩ chất điện giải chảy qua. Để đạt độ nhẵn bề mặt cao, phản ứng dương cực cần tạo ra 1 màng thụ động cĩ độ dẫn điện kém . Màng này bảo vệ kim loại đáy rãnh nhấp nhơ để khỏi bị dịng thuỷ lực đẩy đi sau khi đã phá vỡ. Đỉnh nhấp nhơ được gia cơng trước. Dần dần ở những đỉnh cao , nơi cĩ khe hở điện cực nhỏ được cắt hết thì khe hở điện cực trở nên đồng đều và bề mặt chi tiết đạt độ nhẵn cần thiết . Dung dịch chất điện giải thường dùng: Dịng nước của Nitơrat kali hoặc Natri. Khi gia cơng HK cứng , dùng ( NaSiO3 + H2O ) Độ nhẵn đạt Ra > 0,125 ( H.5.10) 3. Bảng tĩm tắt phương pháp gia cơng bằng ECM 1. Thủy điện hĩa: - Cơ chế cắt vật liệu: phản ứng điện hĩa hịa tan dương cực. - Mối tương trung gian: chất điện giải dẫn điện - Dụng cụ: vật liệu đồng đỏ, đồng thau, thép. Lượng vật liệu cắt đi Độ mòn của dụng cụ - Khe hở điện cực 0,05  0,3mm - Suất cắt kim loại max 15  103mm3/ph. - Các thơng số điện chỉnh, điện thế, cường độ dịng, tốc độ dạy dao, chất điện phân, độ dẫn điện của dung dịch. - Vật liệu gia cơng: vật liệu dẫn điện - Dạng bề mặt gia cơng, lỗ khơng thơng, mặt cong định hình, lỗ thơng prophin tùy ý. - Giới hạn - tốn năng lượng (150 lần lớn hơn so với các phương pháp gia cơng truyền thống). - Khơng gia cơng được vật liệu dẫn điện và chi tiết quá bé 77
22. - Thiết bị đắt tiền. 2. Cơ điện hĩa: - Cơ chế cắt vật liệu: dùng lực cơ học để phá hủy mạng thụ động do điện hĩa tạo ra trên bề mặt chi tiết gia cơng. - Mơi trường trung gian: dung dịch điện giải dẫn điện - Áp dụng: gia cơng vật liệu dẫn điện - Thơng số sử dụng: U = 3  30V, d = 0,2  2A/cm2 - Áp lực: P = 5 - 30N/cm2. - Độ nhẵn đạt được: Ra > 0,1  0,08 m 78