Електроіскрова обробка металу - гаражна схема

Промислова обробка металів включає в себе кілька десятків способів і методів зміни форми, обсягу і, навіть молекулярної структури матеріалу. Електроіскрова обробка металів - одна з поширених технологій роботи з металом, що відрізняється високою точністю і продуктивністю. За допомогою електроіскрових верстатів можна:

• різати метал;
• свердлити отвори мікроскопічного діаметру;
• нарощувати дефектні області деталей;
• виробляти ювелірні роботи з дорогоцінними металами;
• зміцнювати поверхню виробів;
• шліфувати вироби найскладнішої форми;
• витягувати застряглі зламані свердла і різці.

На базі електроіскрового методу обробки металів створено чимало верстатів промислового призначення. Це високоточна і дорога техніка, яку можуть дозволити собі купити тільки великі підприємства, що спеціалізуються на металообробці.

Але іноді електроіскрові верстати потрібні і в майстернях або цехах, де їхні послуги потрібні час від часу. Для цього можна купити промисловий пристрій з дещо обмеженими можливостями (функціонал в межах найбільш затребуваних операцій), або побудувати саморобний електроіскровий верстат. Це цілком можливо навіть в домашніх умовах, не кажучи вже про підприємства, в складі яких є токарні та електромеханічні цеху або ділянки.

Принцип роботи електроіскрового верстата

Базується обробка металів електроіскровим способом на властивості електричного струму переносити речовина при пробої. При високій напрузі і силі постійного струму (1-60 А) анод (позитивно заряджений електрод) нагрівається до високої температури в межах 10-15 тисяч градусів Цельсія, розплавляється, іонізується і спрямовується до катода. Там, в силу електричних взаємодій він осаджується.

Щоб в процесі роботи не виникала повноцінна електрична дуга, електроди зближуються тільки на короткі миті, що тривають частки секунда. За цей час виникає іскра, що руйнує анод і нарощує катод. Оброблається піддається нагріву і впливу електроструму на протязі мілісекунд, при цьому сусідні області і лежить нижче шар не встигають прогрітися і структура їх не порушується. Проблема пограничних станів не виникає в принципі.

Якщо потрібно різання або свердління - катодом служить робочий інструмент, а анодом - оброблювана деталь. При нарощуванні, зміцненні поверхні або відновленні форми деталі, вони міняються місцями. Для цих видів обробки створені спеціальні верстати, кожен з яких виконує свої операції.

Інструментом в установках електроерозійного дії служать латунні або мідно-графітні електроди, добре проводять струм і недорогі у виготовленні. З їх допомогою можна різати і свердлити найтвердіші сплави. Щоб метал катода не осідає на електроді і не збільшував його розміру, процес відбувається в рідкому середовищі - рідина охолоджує краплі розплаву, і він не може осісти на електроді, навіть якщо і досягає його. В'язкість рідини визначає швидкість руху матеріальних частинок, і вони не встигають за струмом. Метал осідає в ванні у вигляді осаду і не заважає подальшому проходженню струму.

При нарощуванні поверхні деталей або зміцненні, метал з анода переноситься на катод. У цьому випадку на вібраційної установки закріплюється позитивний електрод, службовець донором металу, а деталь приєднується до негативного полюса. Вода або масло в цьому процесі не використовуються, все відбувається в повітрі.

технологічні показники

Електроіскрова установка, в будь якій режиму роботи, може забезпечувати точність результату в широких межах. Якщо потрібна висока продуктивність при відносно невисоких вимогах до стану поверхні (I і II клас), то використовуються струми 10-60 А при напрузі до 220В. В цьому випадку електроїськровая ерозія може видалити із зони різу або свердління метал в обсязі до 300 мм 3 / хв. При більш високих показниках класу точності - VI і VII, продуктивність знижується до 20-30 мм 3 / хв, а й струми потрібні поменше, не більше 1 А при напрузі до 40 В.

Такий широкий діапазон регулювань показує, що електроїськровая обробка металу може використовуватися в різних областях, як для виробництва великих серій деталей, так і для разових робіт, включаючи ювелірні.

Особливістю застосування електроіскрових установок можна вважати можливість зміцнення деталей різної конфігурації. На поверхню заготовки наноситься найтонший шар більш міцного сплаву або металу без нагрівання підстави на велику глибину. Це дозволяє зберегти структуру металу базового вироби і значно змінити властивості його поверхні. У деяких випадках потрібно в'язкість підстави і висока твердість поверхні, або в зворотному порядку. Вирішити це завдання може тільки електроіскровий верстат.

Схема електроіскрового верстата

Обробки металів електроіскровим способом дуже поширена, тому дуже складно розглянути всі види обладнання і моделі конкретних установок. Вони всі об'єднані спільними конструктивними елементами:

• джерелом постійного струму;
• конденсатором;
• вібратором;
• перемикачем режимів.

Конструкція, що працює в електроіскровому режимі, може відрізнятися поруч характеристик, що допускають роботу з тим чи іншим матеріалом, але загальні принципи побудови робочої схеми однакові.

Батарея конденсаторів узгоджена з механічним рухом електрода, розряд відбувається в момент максимального зближення робочих поверхонь. Релаксаційні генератори імпульсів визначають максимальний заряд конденсатора при максимальній амплітуді відхилення від точки зближення. Після іскрового розряду конденсатор встигає зарядитися в повному обсязі.

Відмінність електроіскровий ерозії від дугового зварювання та різання

Використання імпульсного впливу електричного струму відрізняється від впливу дуги. Імпульс працює в дуже обмеженому просторі, не встигаючи прогріти сусідні ділянки. Навіть на найскладніших в плані термічного окислення сплавах інертна атмосфера не буде потрібно - взаємодія відбувається на площах не більше 0,05-1 мм 2 при глибині впливу 0,05-0,3 мм. Навіть в самій агресивній атмосфері не встигають виникнути умови для активного окислення.

Електроіскровий верстат своїми руками

Однією з головних деталей електроіскровий установки, яку можна реалізувати своїми руками, звичайно, при дотриманні всіх правил техніки безпеки, приведена нижче. Слід зазначити, що це тільки одна з багатьох схем, які можна використовувати в конструкції верстата.

Орієнтовна схема генератора іскрових розрядів

Робочий стіл верстата повинен бути обладнаний системою видалення окислів (безперервною подачею масла або гасу). Вони знижують ймовірність відкладення оксидної плівки на поверхні деталі і, в результаті, припинення іскроутворення. Для пробою необхідний надійний електричний контакт. Як основний варіант можна використовувати ванночку, заповнену рідиною.

Електрод являє собою латунну або мідну зволікання необхідного діаметра, яка закріплена в затискачі. Затиск, в свою чергу, являє собою деталь вертикального штока кривошипно-шатунного механізму, який приводиться в рух від електродвигуна. Частота зворотно-поступального руху електрода вибирається в залежності від особливостей оброблюваного матеріалу.

Слід зазначити, що саморобні верстати ніколи не зрівняються за можливостями з промисловими, наприклад серією АРТА. Для виробництва кустарних виробів або використання в якості одного з видів хобі, вони, може бути і придатні, але для роботи в майстерні або слюсарній цеху не «дотягують». Не кажучи вже про те, що складність електричної схеми та необхідність точного узгодження кінематики і розряду конденсатора роблять їх дуже складними в регулюванні.