5.10 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TINH BẰNG ĐIỆN VẬT LÝ VÀ ĐIỆN HÓA HỌC 5.10.1 Khái niệm * Ngày nay, để nâng cao chất lượng sản phẩm, công nghiệp người ta sử dụng nhiều loại vật liệu có độ bền, độ cứng, tính chịu mài mòn cao như: koại thép chịu nhiệt, thép hợp kim, thép không rỉ, hợp kim cứng.v.v Việc gia công loại vật liệu phương pháp cắt gọt thông thường gặp nhiều khó khăn, bề mặt có biên dạng phức tạp Để khắc phục khó khăn trên, bên cạnh việc nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện phương pháp gia công cắt gọt thông thường, sử dụng phương pháp gia công Cơ sở phương pháp dựa vào tác dụng lượng tượng vật lý lên bề mặt vật rắn hay tượng hoá học xuất vùng cắt * Đặc điểm: - Chất lượng tính chất gia công không phụ thuộc vào tính chất lý vật liệu mà phụ thuộc vào thông số nhiệt - Có khả tạo hình phức tạp, kích thức nhỏ, độ xác gia công đạt cao - Không cần dụng cụ có độ cứng cao vật liệu gia công - Tiết kiệm nguyên vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu - Công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hoá - Năng suất bóc kim loại không cao, thiết bị đắt tiền, giá thành gia công cao * Phân loại: Về bản, chia phương pháp gia công thành nhóm - Các phương pháp gia công phóng điện ăn mòn ( Gia công tia lửa điện, xung điện, gia công điện cực dây.v.v) - Các phương pháp gia công chùm tia ( Chùm tia điện tử, chùm tia laze.v.v.) - Các phương pháp gia công siêu âm - Các phương pháp gia công điện hoá học - Các phương pháp gia công phối hợp phương pháp ( Mài điện hoá, phương pháp dương cực khí) 5.10.2 Gia công phóng điện ăn mòn Gia công tia tửa điện * Bản chất: Bản chất phương pháp phóng tia tửa điện để ăn mòn kim loại truyền lượng qua rãnh dẫn điện * Sơ đồ nguyên lý: _ R _ C _ A + + V + Hình 5.60 * Điện cực dụng cụ: thường chế tạo từ vật liệu đồng thau, đồng vàng, gang, nhôm vonphram Khi gia công tinh lỗ, đường kính điện cực dụng cụ cần lấy nhỏ kích thước yêu cầu khoảng 0,05 ÷ 0,1 mm Tuỳ thuộc vào chế độ gia công, độ xác phương pháp đạt từ ±0,3 đến ±0,0l mm, độ bóng bề mặt nằm khoảng cấp ÷ * Môi trường gia công (dung dịch) tia lửa điện dầu hoả, dầu biến gia công môi trường không khí, nhiên trường hợp có hiệu thấp * Phương pháp dùng để gia công lỗ bề mặt có biên dạng chi tiết từ hợp kim cứng thép nhiệt luyện (các khuôn, ván kéo sợi, dụng cụ cắt, v.v ) để cắt đứt vật liệu cứng v.v * Nhược điểm: - Năng suất thấp (khoảng 800 ÷ 900 mm3/ phút gia công thép) - Tiêu hao lượng điện lớn (10 ÷ 17 kW/ kG trọng lượng kim loại bóc đi) - Hao mòn dụng cụ lớn (khoảng 25 ÷ 50%, 100% thể tích kim loại bóc đi) Gia công điện cực dây * Bản chất: Là phương pháp gia công tia lửa điện điện cực dây đóng vai trò điện cực dụng cụ * Sơ đồ nguyên lý: u v Wire - C¾t d©y Z Y X Hình 5.61 * Chất điện môi Dung môi để gia công thường nước khử khoáng dầu * Các loại dây điện cực: - Đường kính dây: thường dùng d= 0.1 ÷ 0.3 mm - Vật liệu dây: Tuỳ theo vật liệu gia công mà sử dụng loại vật liệu dây khác như: Đồng, đồng thau CuZn, molipđen, volfram dây có lớp phủ Dây có lớp phủ có ưu điểm độ bền kéo lớn, khả thoát nhiệt tốt.Ví vụ dấy HSW-25X có lõi đồng thau CuZn30, lớp phủ ô xít kẽm * Ưu điểm: - Cắt phôi có chiều dày lớn ( đến 500 mm) - Độ xác gia công cao, với máy đại đạt sai số < mm, nhám bề mặt Rmax = 0,5 μm - Kết cấu máy đơn giản có khả tự động hóa nguyên công * Nhược điểm: Chỉ gia công vật liệu dẫn điện * Cắt dây tia lửa điện chủ yếu dùng để gia công lỗ định hình, gia công điện cực cho xung định hình, gia công công tua mặt 3D phức tạp 5.10.3 Gia công chùm tia laze * Sơ đồ nguyên lý: Chi tiÕt Hình 5.63 Máy phát lade thiết bị phát chùm ánh sáng đơn sắc có tính định huớng cao, có bước sóng ngắn nên dùng hệ thống quang học để tập trung diện tích nhỏ, có mật độ lượng cao, đạt tới 1000 kW/mm2 Quá trình tác dụng chùm tia lade vào vị trí gia công chia giai đoạn sau: - Vật liệu gia công hút lượng chùm tia lade chuyển lượng thành nhiệt - Đốt nóng vật liệu gia công tới nhiệt dộ phá hỏng vật liệu - Phá hỏng vật liệu gia công đẩy chúng tia khỏi vùng gia công - Vật liệu gia công nguội dần sau chùm tia lade tác dụng xong * Gia công chùm tia lade có hiệu lỗ nhỏ Đường kính lỗ nhỏ đạt μm Sử dụng chùm tia lade gia công vật liệu khác kim loại, thạch anh, kim cương, rubi,v.v Chiều sâu lỗ gia công đạt 12,7 mm Khi gia công đường kính lỗ 0,1÷ 0,2 mm độ xác đạt ÷ μm 5.10.4 Gia công siêu âm * Bản chất: Gia công kim loại siêu âm dạng gia công Bản chất dùng lượng va đập đồng thời số lớn hạt mài có tần số va đập 18 ÷ 25 kHz lên bề mặt gia công để tách hạt kim loại nhỏ * Sơ đồ nguyên lý: Hình 5.64 * Vật liệu dụng cụ thường dùng thép 45, Y8A,Y10A, 40X.v.v * Vật liệu hạt mài: Thường dùng cácbít bo, cácbít silíc, bột kim cương.v.v * Khả công nghệ: - Gia công siêu âm gia công lỗ định hình, cắt rãnh, cắt đứt.v.v - Độ xác gia công phụ thuộc nhiều yếu tố như: độ đồng hạt mài, chế độ gia công.v.v Khi gia công lỗ có đạt độ xác 0,01÷ 0,05 mm, nhám bề mặt Ra = 12,5 ÷ 0,2 μm * Ưu điểm: Gia công vật liệu lim loai phi kim Phương pháp phát huy hiệu cao gia công loại vật liệu dòn thuỷ tinh * Nhược điểm: độ mòn dụng cụ lớn ví dụ gia công thuỷ tinh độ mòn khoảng ÷ 1,5%, gia công hợp kim cứng độ mòn khoảng 40 ÷ 60%, chí đến 150% khối lượng kim loại bóc 5.10.5 Gia công điện hoá học * Bản chất: Thực tế có nhiều dạng gia công điện hoá sử dụng đơn giản thường dùng phương pháp điện hoá dòng điện phân Bản chất phương pháp trình hoà tan điện cực dương môi trường chất điện phân có dòng điện chạy qua Lúc điện cực dương chi tiết gia công, điện cực âm dụng cụ * Sơ đồ nguyên lý: _ + Hình 5.65 * Đặc điểm: - Có khả gia công bề mặt phức tạp - Khả gia công không phụ thuộc vào tính chất lý vật liệu mà phụ thuộc vào thành phần hoá học - Điện cực dụng cụ bị mòn - Năng suất cao - Nhám bề mạt Ra = 0,4 ÷ 1,6 μm Khi tăng suất Ra giảm 5.10.6 Các phương pháp gia công phối hợp Gia công dương cực khí * Gia công cực dương khí trình bao gồm phương pháp gia công điện ăn mòn điện hóa Nếu tăng công suất vùng gia công tính chất trình gần với điện ăn mòn, giảm công suất tính chất trình gần với điện hóa * Gia công cực dương khí dùng để cắt vật liệu cứng, vật liệu khó gia công cắt gọt, mài dao hợp kim cứng, mài mặt phẳng, mặt trụ nhiều công việc khác * Quá trình gia công thực môi trường dụng dịch natri dung dịch muối (chỉ mài tinh) Hình 8.6 sơ đồ cắt đứt kim loại phương pháp cực dương khí máy chuyên dùng Chi tiết gia công kẹp chặt bàn máy (cực dương) dụng cụ đĩa quay (cực âm) Dụng cụ dịch chuyển tới chi tiết gia công áp lực nhỏ tưới dung môi vào vùng tiếp xúc điện cực (chi tiết gia công dụng cụ).Như điện cực tượng ăn mòn điện xảy trình điện hóa làm cực dương (chi tiết gia công) biến thành dung dịch Dụng cụ quay với tốc độ vòng 15 ÷ 20 m/giây có tác dụng đẩy lớp màng dung dịch hạt nhỏ kim loại khỏi vùng gia công Năng suất cắt phương pháp phụ thuộc vào chế độ gia công Lượng kim loại bóc tách tối đa phút đạt 6000 mm3 Độ nhám bề mặt sau gia công đạt cấp ÷ Gia công điện hoá – khí Gia công điện hóa - khí dùng chủ yếu để mài kim loại hợp kim cứng Phương pháp có suất cao gấp lần so với phương pháp mài thông thường Có hai phương pháp mài điện hóa - khí: - Dùng đá mài dẫn điện - Dùng đá mài trung tính (không dẫn điện) Trong trường hợp thứ người ta dùng đá mài dẫn điện Năng suất gia công phương pháp đạt 1000 mm3/ phút Độ xác kích thước gia công đạt cấp 2, độ bóng bề mặt gia công đạt cấp 7÷ 8, cấp 10 ÷ 12 (khi lượng dư gia công 0,01÷ 0,05 mm) ưu điểm phương pháp có khả mài kim 1oại nào, không phụ thuộc vào độ cứng hay độ dẻo không phóng điện hồ quang hay tia lửa điện Nhược điểm phương pháp: mật độ dòng điện lớn đòi hỏi phải có công suất nguồn điện lớn tiêu hao chất điện phân lớn Phương pháp dùng để mài rãnh thoát phoi dụng cụ hợp kim cứng mài nhiều loại chi tiết hợp kim cứng khác Hình 8.7 sơ đồ mài điện hóa - khí đá mài trung tính (đá mài không dẫn điện) Hình 5.66 Chất điện phân chảy qua ống tới bề mặt chi tiết Đá mài trung tính có nhiệm vụ tách hạt nhỏ kim loại tạo phản ứng điện hóa từ mặt chi tiết gia công Quá trình mài tiến hành với chế độ sau đây: áp lực riêng đá khoảng 0,5÷ kG/cm2 mật độ dòng điện 0,5÷ 1,2 a/cm2, tốc độ dòng đá mài 20÷ 30 m/giây Độ xác phương pháp đạt cấp độ bóng bề mặt đạt cấp 8÷ Phương pháp dùng chủ yếu để mài mặt để mài khôn lỗ Phương pháp có ưu, nhược điểm mài đá mài dẫn điện chi phí đá mài thấp không đòi hỏi phải có cường độ dòng điện mạnh  ... phối hợp Gia công dương cực khí * Gia công cực dương khí trình bao gồm phương pháp gia công điện ăn mòn điện hóa Nếu tăng công suất vùng gia công tính chất trình gần với điện ăn mòn, giảm công suất... gia công Năng suất cắt phương pháp phụ thuộc vào chế độ gia công Lượng kim loại bóc tách tối đa phút đạt 6000 mm3 Độ nhám bề mặt sau gia công đạt cấp ÷ Gia công điện hoá – khí Gia công điện hóa. .. Đốt nóng vật liệu gia công tới nhiệt dộ phá hỏng vật liệu - Phá hỏng vật liệu gia công đẩy chúng tia khỏi vùng gia công - Vật liệu gia công nguội dần sau chùm tia lade tác dụng xong * Gia công chùm