Классификация и характеристики электрофизических методов обработки материалов
Электрофизические методы обработки материалов – это физико-химические методы размерной обработки материалов, обеспечивающие съем обрабатываемого материала в результате физико-химических процессов.
Электрофизические методы обработки материалов делятся на:
- Электроэрозионные методы. К электроэрозионным методам обработки материалов относятся электроимпульсная и электроискровая обработка.
- Электромеханические методы. К электромеханическим методам обработки материалов относятся ультразвуковая, электроконтактная, электрогидравлическая, электроабразивная и магнитоимпульсная обработка.
- Лучевые методы. К лучевым методам обработки материалов относятся лазерная и электролучевая обработка.
Электрофизические методы обработки материалов характеризуются рядом технологических особенностей:
- Возможность сокращения, а иногда и исключение необходимости расходования дорогих видов материалов.
- Возможность обработки материалов без приложения существенных механических усилий и без непосредственного контакта обрабатывающей части рабочего инструмента с обрабатываемой поверхностью.
- Возможность автоматизации и механизации основных и вспомогательных переходов.
- Меньшая зависимость технологических показателей от физико-механических свойств обрабатываемого материала.
- Возможность интенсификации операций обработки.
- Получение сложных форм заготовки при относительно простой кинематике процесса обработки.
- Низкая стоимость, простота и высокая стойкость используемого инструмента, а в некоторых случаях отсутствие его износа.
История развития электрофизических методов обработки материалов
Высокоэффективные электрофизические методы обработки материалов разработаны с целью облегчения обработки некоторых конструкционных материалов. К труднообрабатываемым материалам относятся тугоплавкие стали, неметаллические материалы, композиты, специальные никелеферритные никелевые сплавы, а также высоколегированные стали аустенитного класса. Исследования в области защиты металлов от разнообразных повреждений привели к разработке новых технологий - химико-термическая обработка, электроэрозионная обработка, механоультразвуковая обработка и нанесение двухслойных металлокерамических покрытий.
В конце 18 века англичанином Пристли была описана эрозия металлов под действием электричества. Было замечено, что в случае разрыва электрической цепи в месте разрыва возникает искра или продолжительная электрическая дуга, оказывающие разрушительное воздействие на контакты разрываемой цепи. Большое количество исследований было посвящено устранению или уменьшению разрушения контактов таким образом.
Во время Отечественной войны ученые под руководством Лазаренко работали над данной проблемой. Они поместили электроды в жидкий диэлектрик. Размыкая электрическую цепь, они заметили, что жидкость мутнела после первых разрядов. Ими было установлено, что это происходит из-за появления мельчайших металлических шариков, появляющихся в результате электрической эрозии металла. Чтобы усилить эффект они применили электрические разряды для равномерного удаления металла. Они поместили электроды в жидкий диэлектрик, охлаждающий расплавленные частицы металла и не позволявший им оседать на противолежащий электрод. Ими использовались батарея конденсаторов в качестве генератора импульсов, который заряжался от источника постоянного тока; реостатом регулировалось время зарядки электродов. Таким образом была изобретена первая электроэрозионная установка.
Явление, которое считалось вредным, было применено для равномерной обработки материалов. К традиционным способам образования формы (резание, обработка давлением, литье и т. п.) добавился совершенной новый. В первое время для осуществления электроэрозионной обработки использовались только искровые электроды. Поэтому в то время процесс называли электроискровой обработкой. В начале 50-х годов были разработаны специальные генераторы импульсов. Благодаря таким генераторам появилась возможность осуществлять обработку на продолжительных искро-дуговых или дуговых разрядах. Такой процесс начали называть электроимпульсной обработкой. Так как для формообразования применяется одно и тоже явление - электрическая эрозия, в настоящее время используются определения электроимпульсный режим и электроискровой режим.
