Phương pháp gia công đặc biệt - Gia công tia lửa điện

Nội dung text: Phương pháp gia công đặc biệt - Gia công tia lửa điện

1. Phương pháp gia cơng đặc biệt - Gia cơng tia lửa điện
2. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT lượng của dung dịch điện môi, .v.v. nhưng việc lựa chọn chúng thì phụ thuộc vào năng suất, vì thế chúng ta không bàn ở đây. Bảng 5.6 : Độ nhám khi gia công trên máy Erosimat 30C Cấp Độ Vật liệu gia nhám Thép Hợp kim cứng công Rz V V b H (mm) b H (mm) (mm) (mm3/ph) q (mm3/ph) q 1 0,003 0,1 0,7 – 0,8 0,1 0,6 – 0,7 2 0,013 0,25 1,1 – 1,5 0,2 1 – 1,1 3 0,053 1 2,4 – 2,7 0,6 1,5 – 1,7 4 0,5 6 4 – 4,5 2,5 1,8 – 2,2 5 3 8 4,7 – 5,7 3 2,5 - 3 - Nhiều người không muốn ứng dụng gia công tia lửa điện vì những tác dụng của tia lửa điện đối với lớp bề mặt. Do quá trình ăn mòn nên lớp ngoài trên bề mặt bị “phá hủy”. Một phần của kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao không tách khỏi bề mặt mà đông bám lại. Cacbon trong dung dịch cũng dễ bám trên bề mặt, hiện tượng này cũng tạo điều kiện cho hiện tượng đông bám lại của kim loại. - Dưới bề mặt hình thành 3 lớp : Hình 5.46 : Các lớp cấu trúc bề mặt sau khi gia công tia lửa điện. Trang - 185 -
3. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT - Lớp ngoài cùng là dải bề mặt có cacbon tích tụ nhiều, là một lớp rất cứng do hơi kim loại đông cứng lại thường được gọi là “lớp trắng”. Lớp này có cấu trúc ledeburite được hình thành do hàm lượng C cao và do làm nguội nhanh. Trong lớp thứ 2 có những cấu trúc khác nhau tùy thuộc vào tốc độ làm nguội và tính chất của vật liệu; còn lớp trong cùng có cấu trúc cơ bản. - Hình dưới cho thấy sự phân bố của độ cứng tế vi theo chiều sâu tính từ trên mặt, vật liệu là thép chịu nhiệt. Trên hình có ghi những dạng cấu trúc của vật liệu được tôi và ủ của lớp đã thay đổi cấu trúc như nêu trên. Hình 5.47 : Sự phân bố của độ cứng tế vi theo chiều sâu tính từ trên mặt - Bề dày của những lớp đó phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian tác dụng của nhiệt và tốc độ làm nguội. Bề dày của lớp biến cứng thông thường là 0,01-0,8 mm (hình 5.48). - Quan hệ giữa bề dày của mỗi lớp với điện dung của tụ có thể thấy rằng ở các gia công thô tức với công suất lớn mỗi lớp dày hơn rất nhiều. Có thể sử dụng mối quan hệ này để điều chỉnh bề dày của gia công tinh sao có thể lấy đi lớp còn lại sau khi đã gia công thô. Lớp ngoài cùng cũng có thể chứa nhiều vết nứt tế vi. Với công suất lớn thì điều này càng đúng. Trường hợp chọn thông số công nghệ đúng thì những vết nứt Trang - 186 -
4. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT này không lan đến lớp trắng và không làm giảm tuổi thọ nhiều đối với vật được gia công. Lớp này có tính chịu mòn cao, do đó khi gia công một số dụng cụ (ví dụ khi khoan lỗ để lắp) thì tuổi thọ có tăng lên nhưng trong trường hợp chịu lực tác dụng thay đổi và lặp đi lặp lại nhiều lần (độ bền mỏi) thì nên lấy đi lớp này. Ứng suất dư kéo cũng làm giảm giới hạn mỏi. Hình sau cho thấy sự phân bố ứng suất dư trong các lớp bề mặt khi tôi vật liệu C35 trên máy Erosimat, gia công thô cấp hai, dưới bề mặt có ứng suất dư kéo 50 Kp/mm2, không có lợi. Nguyên nhân của tình trạng này làsự đông cứng nhanh của lớp đã bị nóng chảy. Hình 5.48 : Quan hệ giữa bề dày của mỗi lớp với điện dung của tụ Hình 5.49 : Sự phân bố ứng suất dư trong các lớp bề mặt khi tôi vật liệu C35 trên máy Erosimat Trang - 187 -
5. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT VI. Phòng cháy và phòng hộ lao động trong gia công tia lửa điện : - Khi có tia lửa điện phát sinh thì khí sinh ra và với nhiệt độ khi phóng điện thì chúng có thể bốc cháy khi tiếp xúc với không khí. Trong quá trình gia công phải đảm bảo khoảng cácg độ sâu cần thiết trong dung dịch, để cho khí thoát lên đến bề mặt dung dịch thì đã nguội. Phải bảo đảm chất khí được hút đi. - Những chất khí này phần nhiều có tính độc, trong đó có oxy-cacbon (CO). Vì vậy nơi gia công phải thông thoáng. Ngoài ra còn có chất ăn da trong dung dịch, do đó phải bôi da để bảo vệ gia khi làm việc. - Điện áp làm việc của thiết bị lớn hơn 42V, do vậy cũng rất nguy hiểm. Do vậy vị trí gia công phải được bao che cẩn thận, và chỉ khi nào đóng bộ phận bao che mới được khởi động máy gia công. VII. Các ứng dụng của gia công tia lửa điện : - Tùy theo tính chất của công việc, các thiết bị gia công tia lửa điện được chia làm 6 nhóm sau : + Máy gia công lỗ. + Máy khoan lỗ nhỏ. + Máy mài theo hình dáng. + Máy mài dụng cụ. + Máy cắt đứt. + Máy gia công khuôn mẫu. - Phổ biến nhất là máy gia công lỗ. Ứng dụng để gia công lỗ có đáy hoặc lỗ suốt. Đặc trưng của máy là điện cực chuyển động thẳng để ăn sau vào chi tiết, trên một số thiết bị có thể phối hợp điện cực có thể chuyển động thẳng với chi tiết quay, hoặc chi tiết quay mà điện cực chuyển động thẳng. Có nhiều phương án để hình thành những bề mặt khác nhau mà người ta Trang - 188 -
6. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT thiết kế ra những thiết bị phù hợp với chúng. Trong số đó, chúng tôi xin giới thiệu dưới đây một vài máy có sự tổ hợp nhiều loại chuyển động, với lưu ý răng không phải máy nào cũng thích ứng với mọi việc được thực hiện bởi các quy trình động tác khác nhau. Hình 5.50 : Một số phương pháp gia công bằng tia lửa điện - Trên máy mài tạo dáng bằng tia lửa điện có thể mài thành những mặt có dạng khác nhau với độ bóng thích hợp. Ở đây tốc độ tiến của dụng cụ mài là ít. Trong trường hợp dụng cụ mài hoặc vật gia công quay, hình dáng của dụng cụ được chép qua vật gia công. Để làm được việc này điện cực cũng di chuyển một ít. Trên hình có thể thấy một số loại chuyển động. Trên đó dây nhỏ quấn liên tục thay thế cho điện cực là dụng cụ. Trang - 189 -
7. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Hình 5.51 : Một số loại chuyển động khi gia công tia lửa điện Hình 5.52 : Nguyên lý mài sắc dao Trang - 190 -
8. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT - Từ các hình trên có thể thấy rõ rằng, đối với mỗi phương pháp khác nhau cần có máy chuyên dùng riêng biệt, đó chính là điều hạn chế trong việc phổ biến công nghiệp mới này một cách rộng rãi. - Công nghệ mài sắc dụng cụ bằng tia lửa điện chủ yếu dùng cho hợp kim cứng. Năng suất cao hơn công nghệ mài thường. Hình 5.52 trình bày nguyên lý mài. Điện cực làm dụng là một cái đĩa bằng gang hoặc bằng đồng đỏ. Chuyển động của vật gia công có thể thực hiện bằng máy móc hoặc bằng tay. Cũng như trong các trường hợp gia công bằng tia lửa điện khác, ở đây cũng có đặc điểm là bề mặt gia công bị hóa cứng do sự biến đổi nhanh của nhiệt độ cao với vận tốc làm nguội nhanh mà hình thành một lớp diwolframcarbid (wolfram carbid kép) có tính chất rất cứng. Ví dụ độ cứng của hợp kim 94WC+6Co trong quá trình gia công tia lửa điện có thể tăng từ 1796 kg/mm2 lên 2500 kg/mm2. Từ đó tuổi bền của dụng cụ được mài sắc bằng tia lửa điện cao hơn dụng cụ được mài sắc bằng công nghệ thông thường. - Máy cắt chi tiết bằng tia lửa điện cũng được biết với những giải pháp khác nhau. Sơ đồ cấu tạo của máy có thể thấy trên hình dưới : Hình 5.53 : Nguyên lý máy cắt tia lửa điện Trang - 191 -
9. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT - Cách a tương tự như cách dùng cưa đĩa, cách b như dùng lưỡi cưa. Gần đây bắt đầu phổ biến cách c dùng dây nhỏ (hay còn gọi là cắt dây tia lửa điện sẽ được đề cập ở phần sau). Cách này cũng sử dụng để tạo hình dụng cụ cắt. Bắt đầu người ta khoan một lỗ, sau đó luồn dây qua lỗ và gia công. Bằng máy khoan tia lửa điện thông thường người ta thường gia công các chi tiết có đường kính đến 100 mm. Trong trường này, điện cực là một tấm dày 1mm mà lượng tiêu hao là 100-200%. - Một nhóm riêng gồm những máy tia lửa điện để gia công dụng cụ dập, mũi khoan xoắn ốc, mũi khoan ren. Yêu cầu là không có phoi thải. Vì vật gia công thường có kích thước lớn, những máy này được chế tạo theo kiểu chất cách điện được đùn vào khe hở điện cực, sau đó hứng trên mâm. Người ta cũng hay cách áp chặt vào bề mặt gia công một cái đĩa độn đầy căng, có độ bám tốt, bằng cách đó chất cách điện được gom lại và dẫn đi. Những máy này dùng để gia công những lỗ có độ chính xác không cao lắm. - Khi giới thiệu về phương pháp gia công bằng tia lửa điện, chúng ta phải nói rằng do tác dụng ăn mòn của tia lửa điện mà bề mặt của điện cực trở nên cứng. Chúng ta lợi dụng hiện tượng này trước tiên vào việc xử lý lưỡi cắt của các dao cắt bằng thép gió. Ở đây mục đích không phải lấy phoi, và vì vậy chúng ta dùng vật gia công như là cực catod. Hơi kim loại ngưng tụ sẽ xúc tiến thêm quá trình biến cứng, vì vậy không không dùng ding dịch lỏng, quá trình phóng điện xảy ra trong môi trường cách điện là không khí. Hình 5.54 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của thiết bị, tương tự như trường hợp cắt gọt bằng tia lửa điện. + Điện cực được điều khiển bằng tay trên vật gia công, và tia lửa điện được phóng và nhờ có bộ dao động. Bề mặt gia công được nung nóng lên 12-15000oC tại chỗ có tia lửa điện phòng lên là nguội đi rất nhanh. Nội ứng suất rất lớn sinh ra Trang - 192 -