Новое в обработке металлов
Внедрение гальванотехники в токарном деле в первой половине девятнадцатого века привело к революции в данной отрасли производства, т.к. подходы и методы обработки формообразующего инструмента претерпели значительные изменения. Механическим путем можно было повлиять только на выступающие части поверхности предметов. Как вспомогательная величина, сила электричества обеспечивала поступательное движение механизмов. Но только сочетание механического воздействия и электролиза вывело операции обработки на качественно новый уровень, позволяя добиться наилучшей точности при высокой производительности.
Данный процесс постоянно дополнялся и усовершенствовался и в 1943 году наш соотечественник Борис Романович Лазаренко предложил использовать обработку токопроводящей поверхности предметов электрофизическими методами. До этого электроэрозии отводилась только функция извлечения из обрабатываемой поверхности застрявшей в ней части инструмента. С того времени данные две технологии активно используются в токарном деле.
Цель этой статьи - провести сравнительный анализ наиболее эффективных технологий, отвечающих за точность обработки производственного инструмента для создания форм и штампов. Только при наличии полной информации, освещающей реальные преимущества и недостатки методик, принципы работы промышленных изделий, можно сделать правильный выбор для развития вашего производства. Поэтому особое внимание уделяется технологическому процессу, изучению оборудования и материала.
Есть одно условие, которое является необходимым при электрохимическом и электрофизическом методе обработке – поверхность, на которую приходится воздействие, обязательно должна обладать токопроводящими свойствами. Понимание технологического процесса позволяет выбрать более качественный и менее затратный способ точной обработки пресс-форм и штампов, ведь эффективность у них практически одинаково высокая.
Электроэрозионный станок для своей работы использует электроимпульсный (или дуговой) и электроискровой методы. Суть данных методов сводится к тому, что импульс, генерируемый электрическим разрядом, способствует высвобождению частиц из поверхности материала. Длительность импульса не больше 10-² секунды. При этом электроды, находящиеся в жидком диэлектрике, при сближении образуют высокотемпературную плазменную дугу (температура разогрева до 5000˚). При соблюдении данным параметров происходит плавление и испарение в верхнем слое материала, не затрагивая глубь лежащие слои. Износ инструмента при этом до 0,3%. Следует учитывать, что максимально сильно импульс воздействует на ближайшие участки, т.е. чем ближе расположены электроды во время пробоя электрического разряда, тем более точно конфигурация поверхности одного электрода «передается» другому. Так достигается создание суперточной копии. Из выше сказанного следует, что параметры электрического импульса определяют производительность обработки и качество копирования.
Искровая технология применяется при прецизионной обработке, изготовления твердосплавного штампа, формирования контуров и обработки мелких отверстий деталей. При искровом разряде температурный режим достигает 10000˚ градусов, воздействие кратковременное, но производительность более низкая. Данный метод способствует тому, что износ инструмента достигает 100 % объема снятого материала.
Электроэрозионные станки предназначены для обработки сложных фасонных изделий из твердых материалов. Как правило, на изготовление инструмента идет не дорогое и легкообрабатываемое сырье. При выборе способа обработки одного и того же штампа - механическим или электроэрозионным методом, следует учитывать, что стоимость инструмента может изменяться от 50% до 3,5%.
Ничуть не уступают электроэрозионным станкам их собрат - электрохимический станок. Эта группа оборудования подразделяется на подгруппы, в зависимости от типа обработки формовочного изделия. Принцип действия при поверхностном типе электрохимической обработки заключается в том, что выступающие части материала анода растворяются в электролите. При таком полировании, шероховатость поверхности сводится к минимуму и сочетается с отсутствием воздействий, изменяющих структуру материала. Непременным условием данного метода является наличие мощного источника, создающего ток большой плотности (200 а/см²).
Следует учитывать при размерной электрохимической обработке, что чем меньше расстояние между анодом и катодом, тем растворение анода в электролите происходит быстрее. Поверхность анода копирует поверхность катода. Недостатком этого метода считается то, что зона обработки подвергается засорению продуктом электролиза, который удаляется либо механическим путем, либо путем прокачивания электролита. При этом ванна для электролита может занимать до трети от площади цеха.
Главными достоинствами и преимуществами данных станков является простота использования, эксплуатация низковольтного оборудования, возможность обработки любых видов токопроводящих поверхностей без ограничений и сочетание высокого качества конечного продукта с высокой производительностью. Последняя в десятки раз превышает таковую при использовании электроэрозионного станка. Также следует учитывать то, что работа с низкими температурами при данном виде обработки способствуют тому, что увеличиваются сроки эксплуатации пресс-форм и штампов. А отсутствие дефектного слоя дает возможность использовать один электрод для различных форм.
Данные виды станков успешно используются при изготовлении стеклянных изделий, полостей для оформления штампов и литьевых форм ударных и накатных инструментов, производства пластмассы и фурнитуры, деталей машин и восстановления оборудования, ювелирных изделий, форм для медицины и кондитерского дела.
Соперничество между электрохимическими и электрофизическими методами обработки поверхности материала в современном производстве продолжается, т.к. каждый метод обладает определенными преимуществами и недостатками. И только примерка метода к конкретным условиям вашего производства позволит сделать правильный выбор и добиться максимальной эффективности точности обработки при минимальных затратах.