Tehnologii neconventionale

MINISTERUL EDUCAIEI CERCETRII I TINERETULUI

Proiectul Phare TVET RO 2005/017-553.04.01.02.04.01.03

MEdCTCNDIPT / UIP

AUXILIAR CURRICULARpentru

CICLUL SUPERIOR AL LICEULUIPROFILUL: TEHNIC CALIFICAREA: TEHNICIAN PRELUCRRI MECANICE MODULUL: TEHNOLOGII NECONVENIONALE NIVELUL: 3

Acest material a fost elaborat prin finanare Phare n proiectul de Dezvoltare instituional a sistemului de nvmnt profesional i tehnic

Noiembrie 2008Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

1

AUTORI: HANCEA GHEORGHE MNIGA VASILE - prof. ing., grad didactic I, COLEGIUL TEHNIC GHEORGHE ASACHI BOTOANI - prof. ing., grad didactic I, COLEGIUL TEHNIC GHEORGHE ASACHI BOTOANI

CONSULTAN: Rou Dorin - dr. ing., inspector de specialitate, expert CNDIPT WYG INTERNATIONAL IVAN MYKYTYN, EXPERT

ASISTEN TEHNIC:

Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

2

CUPRINS1.Introducere. 2.Competene specifice. 3.Obiective. 4.Informaii pentru profesori. 5.Anexe Fie de documentare Fia de documentare nr.1 Aspecte generale privind tehnologiile neconvenionale Fia de documentare nr. 2 Prelucrarea dimensional prin electroeroziune Fia de documentare nr. 3 Materiale i tehnologii de obinere a electrozilor Fia de documentare nr. 4 Dielectrici utilizai la prelucrarea prin eroziune electric Fia de documentare nr. 5 Instalaii de prelucrare prin eroziune electric Fia de documentare nr. 6 Prelucrarea prin eroziune electrochimic Fia de documentare nr. 7 Prelucrarea anodo-mecanic (eroziune chimico electric) Fia de documentare nr. 8 Prelucrarea prin eroziune chimic Fia de documentare nr. 9 Prelucrarea cu fascicul de electroni Fia de documentare nr. 10 Prelucrarea cu laser Fia de documentare nr. 11 Prelucrarea cu ajutorul ultrasunetelor Fia de documentare nr. 12 Prelucrarea prin eroziune cu plasm Fia de documentare nr. 13 - Dezvoltarea actual a tehnologiilor neconvenionale Concluzii finale 6.Cuvinte cheie / glosar. 7.Activiti de nvare Activitatea 1 Evaluare iniial Activitatea 2 Identificarea avantajelor procedeeleor de prelucrare neconvenional Activitatea 3 Recunoaterea domeniilor de utilizare Activitatea 4 Descrierea procedeelor de prelucrare neconvenional Activitatea 5 Identificarea instalaiilor folosite la diferite prelucrri neconvenionale Activitatea 6 Precizarea elementelor componente ale instalaiilor specifice prelucrrilor neconvenionale Activitatea 7 Proiect 8.Soluionarea activitilor de nvare 9.Bibliografie Pagina 4 6 8 9 12 13 18 28 34 35 41 51 54 59 65 72 86 92 95 96 98 98 100 101 102 103 105 106 113 116


3

1.INTRODUCEREPrezentul material poate fi folosit ca auxiliar curricular n pregtirea de specialitate a elevilor, care se pregtesc pentru a dobndi calificarea TEHNICIAN PRELUCRRI MECANICE, domeniul TEHNIC, nivelul 3 de calificare. El se adreseaz att elevilor ct i profesorilor. Modulul pentru care a fost elaborat acest material auxiliar de nvare este TEHNOLOGII NECONVENIONALE, modul care se studiaz n clasa a XIII-a, liceu tehnologic, ruta progresiv prin SAM. Instruirea la acest modul, care are alocate 1,5 credite, se desfoar n 47 de ore, cu urmtoarea structur: teorie: 16 ore laborator tehnologic: 31 ore.

Auxiliarul didactic ofer material documentar pentru profesori i pentru elevi, sugestii metodologice, exemple de activiti de nvare i are drept scop orientarea activitii profesorului i stimularea creativitii lui n proiectarea/ desfurarea/ evaluarea activitii didactice. Prin coninutul auxiliarului se dorete sporirea interesului elevului pentru formarea abilitilor din domeniul tehnic prin implicarea lui interactiv n propria formare. Coninuturile incluse n structura acestui modul ofer elevilor cunotine care le permit dezvoltarea abilitilor practice i creative privind identificarea tipurilor de maini i tehnologii neconvenionale, domenii de utilizare a acestora, exemple practice de piese i operaii specifice. Pentru atingerea competenelor specifice stabilite n modul, profesorul are libertatea de a dezvolta anumite coninuturi, de a ealona n timp, de a utiliza activiti de nvare variate i n special cu caracter aplicativ, centrate pe elev. Structurarea coninuturilor se bazeaz pe principiul subordonrii la competenele de format i la criteriile de performan ale fiecrei competene: astfel, au fost selectate i organizate corespunztor, informaii care permit formarea unei competene i atingerea criteriilor de performan prevzute n SPP. Fiecare etap de nvare este urmat de execiii prin care sunt exersate diferite stiluri de nvare i, de asemenea, abilitile cheie. Activitile propuse elevilor, exerciiile i rezolvrile lor urmresc atingerea majoritii criteriilor de performan respectnd condiiile de aplicabilitate cuprinse n Standardele de Pregtire Profesional. Ele conin sarcini de lucru care constau n:

Rezolvarea de exerciii i desfurarea unor activiti practice. Cutarea de informaii utiliznd diferite surse (manuale, documente, standard, pagini Web). ntocmirea unui portofoliu coninnd toate exerciiile rezolvate i activitile desfurate. Portofoliul trebuie s fie ct mai complet pentru ca evaluarea competenelor profesionale s fie ct mai adecvat. Auxiliarul curricular poate fi folositor n predarea modulului Tehnologii neconvenionale, utilizndu-se n acest scop folii transparente, fie conspect, fie de documentare, fie de lucru pentru activiti practice i de laborator, teste de evaluare, recomandri pentru realizarea unui miniproiect. Sugestiile pentru activitile cu elevii sunt n concordan cu stilurile de nvare ale acestora: vizual, auditiv i practic. Alegerea activitilor s-a fcut innd seama de nivelulProfilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

4

de cunotine al elevilor de clasa a XIII -a, enunurile fiind formulate ntr-un limbaj adecvat i accesibil. Activitile propuse pot fi evaluate folosind diverse tehnici i instrumente de evaluare: probe orale, scrise, practice, observarea activitii i comportamentului elevului consemnat n fie de evaluare, fie de feed-back i de progres a elevului. Rezultatele activitilor desfurate i ale evalurilor, colectate att de profesor ct i de elev, trebuie strnse i organizate astfel nct informaiile s poat fi regsite cu uurin i utilizate astfel: elevilor le pot fi necesare pentru actualizarea, pentru reluarea unor secvene la care nu au obinut feed-back pozitiv; profesorilor le pot fi necesare ca dovezi ale progresului nregistrat de elev i ca dovezi de evaluare. Prin coninutul auxiliarului se dorete sporirea interesului elevului pentru formarea abilitilor din domeniul tehnic, prin implicarea lui interactiv n propria formare. NOT : Prezentul Auxiliar didactic nu acoper toate cerinele cuprinse n Standardul de Pregtire Profesional pentru care a fost realizat. Prin urmare, el poate fi folosit n procesul instructiv i pentru evaluarea continu a elevilor. ns, pentru obinerea Certificatului de calificare, este necesar validarea integral a competenelor din S.P.P., prin probe de evaluare conforme celor prevzute n standardele respective.


5

2.COMPETENE SPECIFICE. OBIECTIVE.Tabelul de corelare a competenelor i coninuturilor:Unitate de competen Competene individuale Coninuturi tematice

C1:Descrie procedeele de Particulariti:proprietile fizico-chimice i prelucrare neconvenionale. fizico-mecanice ale metalelor i aliajelor cu Tehnologii neconvenionale

duritate ridicat (oeluri refractare, inoxidabile, anticorosive, carburi metalice etc.), avantajele i dezavantajele tehnologiei neconvenionale, fenomene care stau la baza acestor procedee (eroziunea i deformarea plastic local), domenii de utilizare Procedee de prelucrare neconvenionale: eroziunea electric, eroziunea electrochimic, prelucrarea anodo-mecanic, prelucrarea chimic, prelucrarea cu fascicul de electroni, depunerea straturilor subiri, prelucrarea cu fascicul de fotoni, prelucrarea abrazivcavitaional n cmp ultrasonic, prelucrarea prin eroziune cu plasm. C2:Explic schemele Scheme de principiu la prelucrarea: prin tehnologice i tehnologiile eroziune electric, prin eroziune electrochimic, chimic, abrazivde prelucrare anodo-mecanic, cavitaional, n cmp ultrasonic, prin eroziune neconvenionale. cu plasm Instalaii/maini i scule: schema mainii de prelucrat prin electroeroziune, electrozi - scul, schema unei maini universale de prelucrare prin eroziune electrochimic, schema instalaiei prelucrrii cu fascicul de electroni, schema instalaiei folosite la prelucrarea cu fascicul de fotoni, schema prelucrrii cu ultrasunete, schema ascuirii anodo-mecanice Parametrii regimului de lucru: tensiunea de lucru, intensitatea, frecvena impulsurilor, puterea de lucru, interstiiul de lucru, nivelul lichidului dielectric, densitatea de curent, presiunea de contact electrod-scul i electrodpies, viteza relativ dintre electrozi, frecvena i amplitudinea oscilaiilor, mrimea particulelor abrazive i granulaia, parametrii plasmei i viteza de tiere Factorii: natura materialului obiectului prelucrrii, a electrodului-scul, a lichidului dielectric, electrolitul, productivitatea, precizia prelucrrii, forma i mrimea suprafeei prelucrate


6

Unitate de competen

Competene individuale

Coninuturi tematice

C3:Efectueaz operaii de Suprafee: plane, cilindrice, profilate prelucrare prin eroziune Scheme tehnologice de prelucrare: prin electric respectnd copierea profilului sculei, cu ajutorul micrii schema tehnologic de relative dintre scul i pies Criterii de alegere: electrodul-scul n funcie de prelucrare.

schema tehnologic, lichidul dielectric n funcie de conductivitatea lui electric i a pasivitii chimice n raport cu materialul electrodului i al piesei, regimul de lucru n funcie de tipul de prelucrare i materialul de prelucrat NTSM i PSI specifice: cartea tehnic a mainii, panouri de avertizare, folosirea covoarelor de cauciuc electroizolante, a capacelor pentru acoperirea bornelor, izolaii n stare perfect, se vor respecta msurile privind manevrarea i depozitarea lichidelor dielectrice precum i alte norme i reglementri n vigoare.


7

3.OBIECTIVE.Dup parcurgerea modului Tehnologii neconvenionale elevii vor fi capabili s: O1:identifice avantajele procedeelor de prelucrare neconvenional; O2:recunoasc domeniile de utilizare; O3:descrie procedeele de prelucrare neconvenional; O4:identifice instalaiile folosite la diferite prelucrri neconvenionale; O5:precizeze elementele componente ale instalaiilor specifice; O6:analizeze regimul de lucru folosit ; O7:selecteze utilizarea diferitelor procedee de prelucrri neconvenionale n vederea realizrii unor piese; O8:efectueze operaii de prelucrare utilizand tehnologii neconvenionale; O9:precizeze normele de protecie, prevenire i stingere a incendiilor specifice prelucrrilor neconvenionale.


8

3.INFORMAII PENTRU PROFESORI

a. Relaia dintre competenele modulului, obiective i activitile de nvare

Competene

Obiective O.1.

Activiti de nvare A2 A3 A4 A5 A6

Teme Avantajele utilizrii procedeelor de prelucrare neconvenional Domeniile utilizrii procedeelor de prelucrare neconvenional Principiile procedeelor de prelucrare neconvenional Instalaii folosite la prelucrri neconvenionale Prelucrarea dimensional prin electroeroziune Proiect: Debitarea materialelor metalice folosind procedee de prelucrare neconvenional

C.1.

O.2. O.3. O.4. O.5. O.6. O.7. O.8. O.9.

C.2.

A7

C.3.


9

b. Sugestii metodologice

Fia de rezumat- model Titlul modulului: Tehnologii neconvenionale Numele elevului: Data nceperii: Competena C.1. Activitatea de nvare Data finalizrii: Data ndeplinirii(data la care obiectivele nvrii au fost ndeplinite)

Verificat(semntura profesorului)

Descrie procedeele de prelucrare neconvenionale.C.2.

Descrie procedeele de prelucrare neconvenionale.C..3.

Efectueaz operaii de prelucrare prin eroziune electric respectnd schema tehnologic de prelucrare.


10

Fia de rezumat a activitii- model Competena Activitatea de nvare Obiectivele nvrii Realizat

Comentariile elevului*

Comentariile profesorului**

*) De exemplu: ce le-a plcut referitor la subiectul activitii; ce anume din subiectul activitii li s-a prut a constitui o provocare. ce mai trebuie s nvee referitor la subiectul activitii. ideile elevilor referitoare la felul n care ar trebui s-i urmreasc obiectivul nvrii. **) De exemplu: comentarii pozitive referitoare la ariile n care elevul a avut rezultate bune, a demonstrate entuziasm, s-a implicat total, a colaborat bine cu ceilali. ariile de nvare sau alte aspecte n care este necesar continuarea dezvoltrii. ce au stabilit elevul i profesorul c ar trebui s fac elevul n continuare lund n considerare ideile elevului despre cum le-ar plcea s-i urmeze obiectivele nvrii.


11

5.ANEXE


12

FIA DE DOCUMENTARE NR.1ASPECTE GENERALE PRIVIND TEHNOLOGIILE NECONVENIONALE Prelucrarea materialelor metalice utilizand tehnologiile neconvenionale n vederea obinerii unor produse a aprut ca o necesitate obiectiv, complementar, esenial i uneori unic, alturi de tehnologiile clasice. Prelucrarea metalelor n vederea obinerii de piese finite se realizeaz prin procedee de deformare plastic (laminare, forjare, trefilare, extrudare), procedee de achiere (strunjire, rabotare, frezare, gurire, alezare etc.), dar i prin procedee moderne, neconvenionale de prelucrare (eroziune chimic, electroeroziune, prelucrare cu plasm, cu laser). Unele procedee sunt aplicabile i la alte categorii de materiale. Astfel, achierea se aplic i la lemn, mase plastice, cauciuc; matriarea, extrudarea se aplic i la mase plastice i cauciuc; prelucrrile neconvenionale se aplic i la materiale ceramice .a. Prelucrarea materialelor prin procedee speciale, bazate pe alte principii dect procedeele clasice a fost denumit prelucrare neconvenional, sau special.

Definiie:

Prelucrrile neconvenionale sunt definite ca fiind acele procedee care ndeplinesc cel puin una dintre condiiile: sunt eficiente pentru prelucrarea unor materiale cu proprieti deosebite (de exemplu cu duritate mare, sau casante etc.); permit obinerea cu mare precizie a unor suprafee speciale ca form, dimensiuni, rugozitate (cu microasperiti); se aplic n medii speciale, ionizate sau nu, la presiuni mari sau vid. Cele mai multe procedee se bazeaz pe ndeprtarea din semifabricat a unor microachiide de dimensiunile a zecimi pn la miimi de mm, ca urmare a fenomenelor de eroziune. Se utilizeaz un agent eroziv, care poate fi un sistem fizico-chimic complex, capabil s cedeze energie direct suprafeei de prelucrat, sau mediului de lucru. Energia transferat poate fi electric, electrochimic, electromagnetic, chimic, termic, sau mecanic i contribuie la distrugerea integritii materialului de prelucrat, pn se ajunge la dimensiunile i calitatea dorit a suprafeelor piesei. Exemple de utilizri : tane i matrie complexe; camele de la strungurile automate; camele pentru mecanismul de avans radial de patrundere al masinilor de rabotat; sabloane cu diferite contururi, cu caracter didactic etc.; acoperiri metalice ; gravarea unor profile complexe; tierea unor contururi foarte precise sau a unor materiale extradure i foarte groase / subiri;Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

13

confecionarea unor filtre i site metalice extrem de fine; capace pentru gurile vizitare a rezervoarelor hidraulice; extragerea din piese a unor scule rupte sau a unor organe de asamblare; piese cu profil complex, din materiale dure, care nu permit utilizarea procedeelor de prelucrare mecanice clasice.

1.CLASIFICAREA PROCEDEELOR NECONVENIONALE DE PRELUCRARE

Prelucrarea prin electroeroziune Prelucrarea electrochimic Prelucrarea anodo mecanic

Prelucrarea chimic PROCEDEE NECONVENIONALE DE PRELUCRARE

Prelucrarea cu fascicul de electroni

Prelucrarea cu laser

Prelucrarea cu plasm

Prelucrarea cu ultrasunete


14

2.AVANTAJE I DEZAVANTAJE.

TEHNOLOGII NECONVENIONALE Avantajeutilizarea n domenii n care tehnologiile clasice (achierea, deformarea plastic) nu se pot aplica. De exemplu la prelucrarea unor materiale cu geometrie deosebit, caviti profilate complex, nfundate sau strpunse, microguri, profile, decupare, debitare, sudur, microsudur, suduri speciale, gravare, filetare, rectificare, honuire, debavurare pe materiale cu proprieti speciale, pentru dimensiuni la care se cere precizie deosebit etc.; tehnologiile sunt complet automatizate, deci calitatea produselor este asigurat din proiectare; productivitatea este ridicat; sunt eficiente din punct de vedere tehnico-economic la producii de serie mare. -

Dezavantajenecesit instalaii complexe necesit medii de lucru deosebite (presiuni mari, sau vid, sau medii speciale de ionizare). De exemplu, necesit instalaii anexe generatoare de laser, plasm, fascicol de electroni etc. pe lng instalaia de prelucrare propriu-zis; necesit personal cu o nalt calificare; costul prelucrrii este mai mare dect la prelucrrile prin procedee convenionale i poate fi redus prin creterea numrului de piese de acelai tip prelucrate.

-

-

-

3.EVOLUIA TEHNOLOGIILOR NECONVENIONALE Legile electrolizei, formulate de ctre Michael Faraday (1791-1867), n 1833, aveau s constituie o born fundamental pe traseul dezvoltrii procedeelor electrochimice de prelucrare. Ulterior, galvanoplastia avea s apar spre sfritul secolului al XIX-lea, ndeosebi prin contribuia fizicianului B. S. Iakobi, pentru ca savantul rus E.I. pitalski s se remarce prin cercetarea celui dinti procedeu de prelucrare prin eroziune electrochimic (lustruirea electrochimic). Boris i Natalia Lazarenko sunt primii care au propus (1941) utilizarea efectelor distructive ale descrcrilor electrice n cadrul unui procedeu ce va sta la baza apariiei prelucrrilor prin electroeroziune. Anul 1928 avea s fie anul n care chimistul i fizicianul american Irving Langmuir (1881-1957) a folosit pentru prima oar conceptul de plasm. Albert Einstein, prestigioas personalitate a fizicii moderne, ntrevzuse posibilitatea existenei fenomenului laser nc din 1917, dar cele dinti aplicaii susceptibile de utilizare industrial aveau s apar abia dup anul 1960, an n care fizicianul american Theodore Maiman a pus n funciune primul echipament laser. Utilizarea ultrasunetelor n vederea prelucrrii materialelor dure i fragile pare s fi fost propus n 1948, de ctre J. Farrer, specialist ce a obinut un brevet n direcia menionat. Fasciculul de electroni a fost utilizat, pentru prima oar, n vederea executrii unei prelucrri, de ctre firma german Zeiss, n anul 1950.Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

15

n Romnia, cea dinti cercetare de amploare n domeniul tehnologiilor neconvenionale a fost efectuat de ctre M. Singer, autorul unei teze de doctorat (susinute n 1954) n care erau abordate probleme ale prelucrrii anodo-mecanice. n anii 1956-1957, sunt iniiate cercetri de ctre cei care vor constitui, ulterior, prestigioasa coal timiorean din domeniul tehnologiilor neconvenionale; un prim grup de cercettori s-a format n jurul profesorului dr. doc. ing. Aurel Nanu, remarcabil personalitate a ingineriei mecanice n general. O prim monografie consacrat metodelor neconvenionale (prelucrrilor electrice) a fost publicat n 1968, de ctre un colectiv de specialiti condus de prof. dr. ing. Ionel Gavrila, de la Institutul Politehnic Bucureti (actuala Universitate Politehnica Bucureti. Un alt centru universitar cu realizri importante n domeniul tehnologiilor neconvenionale este Braovul, aici iniiindu-se i dezvoltndu-se mai nti cercetri de amploare privind prelucrarea prin electroeroziune (prof. dr. ing. Gheorghe Obaciu - tez susinut n anul 1969) i respectiv prelucrarea prin eroziune electrochimic (prof. dr. ing. Mircea Ivan tez susinut n 1970). O intens activitate n domeniul tehnologiilor neconvenionale a fost desfurat de ctre un grup de specialiti ai Universitii tefan cel Mare din Suceava. La Universitatea Tehnic Gh. Asachi Iai, cercetri extinse n domenii aparinnd tehnologiilor neconvenionale aveau s fie realizate ndeosebi de ctre prof. dr. ing. Nicolae Gherghel (rectificare electrochimic) i dr. ing. Toader Berlea (marcare i prelucrare electrochimic a inelelor de rulmeni). 4.DOMENII DE UTILIZARE A TEHNOLOGIILOR NECONVENIONALE.


16

Concluzii

Conceptul de tehnologii neconvenionale vizeaz un grup de tehnologii bazate pe un transfer de energie spre zona de prelucrare, n alte moduri dect cele presupuse de aa numitele tehnologii clasice. n principiu, se apeleaz la tehnologii neconvenionale atunci cnd utilizarea unei tehnologii clasice este neeficient sau realmente imposibil. Nu se poate vorbi despre o delimitare absolut clar a domeniului tehnologiilor neconvenionale, semnalndu-se deosebiri ntre opiniile specialitilor implicai n cercetarea sau utilizarea diferitelor metode neconvenionale de prelucrare.


17

FIA DE DOCUMENTARE NR.2

PRELUCRAREA DIMENSIONAL PRIN ELECTROEROZIUNE

1.GENERALITI Prelucrarea prin electroeroziune este o metod de prelucrare dimensional a materialelor metalice, la care ndeprtarea surplusului de material se face pe baza efectelor erozive ale descrcrilor electrice n impuls, amorsate n mod repetat ntre obiectul de prelucrat i un electrod denumit obiect de transfer. Prelucrarea prin electroeroziune se aplic materialelor metalice cu duritate mare, pentru obinerea unor suprafee de o form ce nu se poate realiza uor i cu precizie prin procedeele de achiere clasice. Metalul prelucrat este supus eroziunii cu ajutorul descrcrilor electrice realizate ntre metal i un electrod-scul din cupru, ntr-un mediu dielectric (de exemplu petrol lampant). n timpul prelucrrii, descrcrile electrice erodeaz i electrodul scul, care i schimb dimensiunile (se "uzeaz") n timp.

Fig.1.Schema de principiu a prelucrrii prin electroeroziune: 1-electrod scul (catod); 2-mediul dielectric; 3-electrod pies (anod). Obiectul de prelucrat i obiectul de transfer, imersai n lichidul dielectric, sunt alimentai de la un generator de impulsuri, care este sursa de tensiune (fig.1). Dac intensitatea cmpului electric dintre electrozi este mai mare dect rigiditatea local a dielectricului, apare o descrcare electric ntre acetia. Transformarea energiei electrice prin dozarea ei, temporal i spaial, n energie de efect, are ca urmare formarea craterelor de prelevare, din obiectul de prelucrat, respectiv a craterelor de uzare, din obiectul de transfer.


18

2.FENOMENE FIZICO CHIMICE SPECIFICII PRELUCRRII DIMENSIONALE PRIN ELECTROEROZIUNE N MEDII DIELECTRICE LICHIDE

Fenomenele fizicochimice care apar sub aciunea descrcrii electrice n impuls

La suprafaa piesei semifabricat

n dielectric

La suprafaa electrodului scul

Modificrile locale ale strii de agregare i structurii Deformrile i ruperile micro- i macroscopice cauzate de variaia temperaturii Expulzrile de material cu formri de cratere

Strpungerea electric

Modificri locale ale strii de agregare i structurii Deformrile i ruperile micro- i macroscopice cauzate de variaia temperaturii

Formarea undei mecanice de oc

Circulaia produselor eroziunii

Expulzrile de material cu formri de cratere

Formarea meninerea pelicule protectoare

i unor

Eroziunea suprafeei de prelucrat i trecerea particulelor metalice prelucrate n lichidul dielectric. Modificarea proprietilor materialului din straturile de suprafa

Modificarea proprietilor lichidului dielectric. Evacuarea produselor eroziunii de pe suprafeele active ale piesei semifabricat i electrodului scul i din spaiul de lucru. 19

Uzarea prin eroziune a suprafeelor active cu trecerea particulelor prelevate n lichidul dielectric. Modificarea proprietilor materialului din straturile de suprafa.


3.POSIBILITI DE UTILIZARE A PRELUCRRII PRIN ELECTROEROZIUNE.

Principalele operaii de prelucrare prin electroeroziune: a - orificii simple; b - orificii complexe; c - orificii complexe profilate; d - caviti la matrie; e - debitri; f - gravri; g orificii multiple; h - fante; i - orificii curbilinii; j - ndeprtarea sculelor rupte; k - orificii adnci; fv /fk - avansul vertical i respectiv combinat


20

Suprafee prelucrabile prin electroeroziune

Interioare

Orificii curbe Suprafee prelucrare prin electroerozi une Tieturi complicate

Exterioare

Poligonale

Stelate

Tehnici de prelucrare prin electroeroziune

Tehnici de prelucrare prin electroeroziune

Cu descrcri amorsate, prin strpungerea unui mediu dielectric

Prin contactul dintre electrod i pies

La prelucrarea cu descrcri amorsate productivitatea este maxim i precizia prelucrrii mic, iar la prelucrarea prin contact, rugozitatea suprafeei este minim ii productivitatea mic.


21

4.PRELUCRAREA PRIN ELECTROEROZIUNE CU DESCRCRI AMORSATE, PRIN STRPUNGEREA UNUI MEDIU DIELECTRIC. Se bazeaz pe prelevarea materialului prin aciunea descrcrilor electrice nestaionare separate n timp, care se produc ntre electrodul scul i piesa de prelucrat ntr-un lichid dielectric. Ca urmare, se red forma electrodului-scul n piesa de prelucrat n anumite condiii de precizie dimensional i de calitate a suprafeei prelucrate. n cadrul acestui tip de prelucrri se deosebesc: a)Prelucrarea prin eroziune cu descrcri electrice n scntei, cu durata impulsurilor de curent tii = 10-4 ... 10-7 secunde b)Prelucrarea prin eroziune cu descrcri electrice n arc, care se caracterizeaz printr-o durat a impulsurilor tii = 10-1...10-4 secunde Generarea suprafeelor prelucrate se poate face prin copierea profilului electrodului, care este introdus treptat n pies dup o anumit direcie, sau prin deplasarea electrodului fa de pies (fig.2). Procedeul se aplic n special pentru prelucrarea suprafeelor interioare profilate.

Fig.2 .Realizarea unor suprafee profilate prin electroeroziune: 1piesa de prelucrat; 2-electrod; 3-plac; 4-ax.

Modul de lucru: Se confecioneaz un electrod-scul de forma conjugat celei finale, cu dimensiuni cu 1-3 mm mai mici. Piesa de prelucrat este plasat ntr-un mediu dielectric. Piesa i electrodul se conecteaz apoi la un generator de impulsuri. Descrcrile electrice sub form de arcuri, sau scntei au ca efect o nclzire brusc a unei poriuni de metal, pn la temperatura de topire sau chiar de vaporizare, ducnd la expulzarea de particule metalice i formarea de mici cratere. Mediul dielectric are rolul de a concentra i localiza descrcrile electrice i de a rci electrozii. Particulele metalice rezultate ca urmare a eroziunii trebuie ndeprtate, pentru a nu se aglomera n spaiile dintre electrod i piesa metalic i a ntrerupe procesul. ndeprtarea lor se realizeaz prin circulaia mediului dielectric, care este mai nti separat de particulele metalice prin filtrare, apoi rcit i recirculat.Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

22

Piesa de prelucrat 4 i electrodul 3 sunt conectate la un generator de impulsuri sub tensiune. ntre suprafeele de interaciune a electrodului i a piesei aflate la o distan (interstiiu) de 0,01...0,5 mm se gsete un mediu dielectric. n vederea amorsrii descrcrilor se realizeaz din faza iniial o corelare a interstiiului i a rigiditii dielectrice a mediului cu tensiunea de mers n gol a generatorului. Condiiile de amorsare cele mai favorabile sunt acolo unde se afl valoarea minim a interstiiului real. Descrcrile electrice n impuls (arc, scnteie) au ca efect o nclzire brusc a unei poriuni limitate de metal ca urmare a transformrii energiei cinetice a sarcinilor electrice n micare. Un rol important n ceea ce privete eficiena eroziv l are mediul dielectric 10.Dezvoltarea descrcrilor electrice pe ntreaga suprafa de prelucrat se explic astfel: la nceput descrcarea electric apare n locul unde interstiiul are o valore minim i ca urmare apare o cretere local a mrimii acestuia, fapt ce determin ca descrcrile urmtore s se amorseze n noi zone. n acest mod descrcrile se extind succesiv pe ntreaga suprafa de interaciune, provocnd implicit o cretere treptat a distanei ntre electrozi, pn la limita cnd nu mai este posibil o amorsare de noi descrcri. Pentru reducerea permanent a interstiiului la valori optime apariiei amorsrii se folosete un regulator de avans 2. Produsele rezultate, ca urmare a aciunii erozive a descrcrilor n impuls, se aglomereaz n spaiile dintre suprafeele n interaciune, putnd provoca o sistare a procesului. Pentru acest motiv, particulele de metal prelevat sunt ndeprtate cu ajutorul unei instalaii de recirculare 7, filtrare 6 i rcire 8, restabilindu-se continuu proprietile mediului dielectric 10. Modul de lucru:


Fig.3.Schema de principiu a unei maini de prelucrare prin electroeroziune: 1generator de impulsuri; 2-regulator de avans; 3-electrod; 4-piesa de prelucrat; 5-rezervor de dielctric; 6-filtru; 7-pomp; 8-sistem de rcire; 9-cuv pentru mediu de lucru; 10-mediu de lucru (dielectric).

n figura 3 se prezint principiul de funcionare al unei instalaii de prelucrare prin electroeroziune.

23

Proprietile dielectricilor Pentru ca prelucrarea prin electroeroziune s fie eficient, dielectricul trebuie : s posede rezisten chimic mare fa de aciunea aerului s nu-i prelucrrii modifice vscozitatea n timpul

s posede conductivitate termic i electric mic

s aib punctul de inflamabilitate peste +400 C s se evapore ct mai puin datorit nclzirii n timpul prelucrrii

s aib capacitate de deionizare ridicat Exemple de dielectrici utilizai Dielectric

Petrol

Ulei de transformator

Ulei mineral

Ap

Domeniul de utilizare Prelucrarea prin eroziune electric cu impulsuri generate pe cale electric se poate aplica la toate materialele electroconductoare, ns aria de utilizare este restrns economic la cazurile materialelor neprelucrabile prin procedeele convenionale, a suprafeelor cu geometrii complexe, precum i la toate categoriile de prelucrri microdimensionale. n funcie de tipul seriei de fabricaie se utilizeaz maini universale de perforatcopiat specializate (cu electrod filiform, cu electrod band, de rectificat cu electrod disc etc.) i maini speciale concepute pentru un anume tip de produs. Un interes deosebit pentru aceast metod l constituie generarea suprafeelor prin copiere, caz n care electrodul are forma conjugat a suprafeei de prelucrat i execut o simpl micare liniar de avans.Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

24

5.PRELUCRAREA PRIN EROZIUNE ELECTRIC PRIN CONTACT.

Se bazeaz pe amorsarea descrcrilor n arc nestaionar, prin ruperea contactelor electrice parcurse de curent (pe cale mecanic), stabilite temporar ntre electrod i piesa de prelucrat. n cazul suprafeelor electroconductoare n contact, parcurse de curent, cldura degajat pe baza efectului Joule-Lentz va fi: Q = I2Rt [J]. Degajarea de cldur are loc, ndeosebi la nivelul zonelor de contact, datorit rezistenei locale mari, contactul electic realizndu-se prin intermediul microneregularitilor celor dou suprafee. La o nclzire suficient a microsuprafeelor (a rugozitilor de suprafa) i la o micare relativ ntre electrod i obiectul de prelucrat apar descrcri n arc de rupere. Datorit micrii relative dintre scul i pies, impus de nsui mecanismul formrii descrcrilor, aceast metod de prelucrare nu se poate aplica la generarea suprafeelor prin copiere, ca n cazul prelucrrii prin electroeroziune n mediu dielectric. n cazul de fa, prelevarea de material se produce datorit att efectelor erozive ale descrcrii n arc nestaionar ct i aciunilor mecanice i termice care apar la suprafeele n contact, motiv pentru care metoda mai poart i denumirea de prelucrare electromecanic. Metoda este deosebit de eficient la prelucrri de degroare datorit productivitii ridicate, n condiiile unei caliti sczute a strii suprafeelor prelucrate. Astfel, la degroare se pot atinge productiviti de circa 105 mm3/min, la rugoziti peste Rz= 50 m, la adncimi ale stratului modificat termic de ordinul milimetrilor. La operaii de finisare se pot obine la productiviti de circa 50 mm3/min. rugoziti de ordinul Rz = 6,3 ... 12,5 m. Datorit posibilitii de dirijare a cldurii, prin micorare relativ dintre electrodulscul i piesa de prelucrat, se evit supranclzirea electrodului scul i ca urmare, se poate utiliza n proces att curentul continuu ct i cel alternativ. Utilajul i sculele utilizate la prelucrarea prin eroziune electric prin contact sunt de construcie simpl. n majoritatea lor operaiile, ca de exemplu, frezare, rectificare, ascuire, sunt realizate cu ajutorul unor discuri metalice rotitoare cu viteze periferice ridicate (10...15m/s), care realizeaz simultan att funcia de electrod pentru localizarea eroziunii ct i aceea de ndeprtare a materialului erodat n zona prelucrrii. n unele cazuri, scula este reprezentat de tuburi sau vibratoare (mortezare, dlturire) sau de perii metalice rotitoare (operaia de curire). n comparaie cu alte procedee se realizeaz un consum de energie sczut (1,4...1,8 kW/kg), acesta micorndu-se o dat cu creterea adncimii stratului prelevat.


25

Aplicaii ale prelucrrii prin eroziune electric prin contact Nr. crt. Schema de principiu Denumirea i scopul operaiei Strunjire. Se aplic la prelucrarea oelurilor inoxidabile, a celor refractare i n general a celor greu prelucrabile prin achiere, permind creterea productivitii muncii fa de strunjirea mecanic. Ascuirea sculelor achietoare. Aplicarea operaiei permite realizarea de economii de materiale abrazive.

1.

2.

3.

Rectificarea suprafeelor plane. Se prelucreaz materiale la care aplicarea achierii prezint dificulti.

4.

Rectificarea suprafeelor profilate. Se aplic la piese greu prelucrabile prin achiere, de exemplu palete de turbin.

Netezirea 5.

Eficiena tehnico - economic a prelucrrii prin electroeroziune. Eficiena tehnico-economic a tehnologiilor de prelucrare este legat direct de: productivitatea realizat precizia dimensional cerut forma, de poziia reciproc i calitatea suprafeelor.


26

Important ! Utilizarea tehnologiei prin electroeroziune conduce la obinerea unor nsemnate economii anuale pentru prelucrarea diferitelor piese (tane, matrie, cochile etc.), economii care permit ca termenul de amortizare a investiiilor (recuperarea cheltuielilor) pentru utilajele de prelucrare prin electroeroziune s fie de cca. 3-7 ani, atunci cnd sunt utilizate i exploatate n mod raional. Se apreciaz c, n cazul produciei de serie bine organizate, termenul de amortizare poate fi mult mai mic.

Concluzii

La sfritul secolului al XX-lea, prelucrarea prin electroeroziune (i anume procedeele ce presupun ndeprtare de material din semifabricat prin descrcri electrice amorsate ca urmare a strpungerii rezistenei electrice a mediului dielectric) ocupau primul loc n cadrul tehnologiilor neconvenionale de prelucrare, att n ceea ce privete numrul echipamentelor (aproape c nu exista ntreprindere mecanic mare sau mijlocie care s nu dispun de cel puin o main de prelucrat prin electroeroziune, cu electrod masiv sau cu electrod filiform), ct i volumul de ansamblu al prelucrrilor. Caracteristicile prelucrrii au permis ns dezvoltarea unei game foarte variate de procedee, care nregistreaz diferene legate de modul n care sunt amorsate descrcrile electrice, schema de lucru a prelucrrii, parametrii regimului de lucru, modul de acces al mediului de lucru spre zona de prelucrare etc. Vom semnala i posibilitatea conceperii i realizrii unor dispozitive de lucru foarte variate, adaptabile pe maini-unelte universale sau pe maini specializate de prelucrat prin electroeroziune i care asigur, acestor categorii de maini, o lrgire important a posibilitilor lor tehnologice.


27

FIA DE DOCUMENTARE NR.3MATERIALE I TEHNOLOGII DE OBINERE A ELECTROZILOR PENTRU PRELUCRAREA PRIN ELECTROEROZIUNE1.ASPECTE GENERALE Un factor esenial care influeneaz procesul de prelucrare dimensional prin electroeroziune este tipul de material folosit pentru obiectul de transfer precum i procedeul de confecionare a acestui electrod. La prelucrarea prin eroziune electric pot fi utilizai n mod practic electrozi-scul din orice material bun conductor de electricitate sau semiconductor i cu o conductivitate termic bun. -tehnologia prelucrrii Metoda de obinere a Electrodului - scul -uzura obiectelor de transfer1,

Influeneaz

-precizia dimensional obinut -calitatea suprafeei obinute

Pe considerentul condiiilor specifice de munc, n procesele de eroziune apar probleme complexe rezultate din proprietile fizice i mecanice ale materialului, din care este executat obiectul de transfer. Cele mai frecvente proprieti luate n considerare sunt:


28

PROPRIETI FIZICE -temperatura de topire -temperatura de evaporare -coef. de dilatare liniar -coef. de conductibilitate termic -coef. de conductibilitate electric -densitate MECANICE -coeficientul Poisson -modulul Young -rezistena la ntindere -duritatea Pn n prezent, materialul cel mai frecvent folosit n lume pentru a se confeciona obiecte de transfer este cuprul electrolitic, pe considerentul accesibilitii lui, uurinei de prelucrare precum i costului acceptabil. Electrozii din cupru se caracterizeaz totui printr-o mare" uzur volumic, ceea ce atrage dup sine o precizie mic de prelucrare. In prezent un mare accent n producia de electrozi s-a pus pe elaborarea unor materiale compozite policomponente care asigur un mare randament de prelucrare precum i o uzur mic a electrodului. Aceste materiale sunt produse dup metoda metalurgiei pulberilor. Materialele compozite de baz sunt: cuprul cu adaosuri de alte metale i oxizilor grafitul modificat Important ! Costul prelucrrii prin eroziune electric depinde i de materialele din care sunt confecionai electrozii scul, al cror pre poate ajunge pn la 20 60 % din costul total. Aceasta impune o deosebit grij la alegerea materialelor pentru electrozii scul, a metodelor de obinere a lor, ct i numrului lor.


29

2.MATERIALE UTILIZATE LA REALIZAREA ELECTROZILOR MATERIALE Feroase, neferoase i aliajele lor -cuprul i aliajele sale -aluminiul i aliajele sale -oelul -fonta -aliaje pe baz de zinc -aliaje pe baz de staniu -wolfram -molibden -pulberi metalice sinterizate -carburi metalice Nemetalice -grafitul Combinaii metalice i nemetalice -pulberi grafit + pulberi cupru


30

Important ! Alegerea materialului se face inndu-se seama de: productivitatea prelucrrii uzura relativ a electrozilor rugozitatea suprafeei care trebuie obinut costul materialului.

3.ASPECTE TEHNOLOGICE PRIVIND UTILIZAREA DIFERITELOR MATERIALE Electrozi-scul confecionai din: CupruUtilizarea cuprului se recomand n special la confecionarea electrozilor-scul pentru prelucrarea oelului, permind obinerea unor regimuri i viteze de erodare ridicate, uzura lor fiind relativ mic. Cel mai bine la prelucrare se comport cuprul electrolitic cu un grad ridicat de puritate (99,9%), avnd punct de fuziune 1083 C i rezistivitate electric 0,0167 Qmm2/m.

AlamAlama se folosete la confecionarea electrozilor-scul pentru faza de finisare, deoarece, la viteze de erodare mari, uzura lor este ridicat, ajungnd pn la valori de 50 - 60%. Alama se folosete cu precdere la prelucrarea pieselor din oel, asigurnd o funcionare uniform a generatoarelor, fr vibraii ale sistemului pies-scul.

Aliaje de aluminiuSe utilizeaz n cazul prelucrrii unor caviti, a cror suprafa nu necesit o rugozitate mai bun. Un aliaj cel mai cunoscut i cel mai des utilizat al aluminiului n tehnologia construciilor de maini este siluminiul.Siluminiul se utilizeaz n general la prelucrarea pieselor din oel, la care suprafaa de prelucrat depete 5 cm2, deoarece la suprafee mai mici este mai economic folosirea altor materiale.

WolframWolframul se utilizeaz n mod special la prelucrarea gurilor filiforme. Electrozii-scul sunt sub form de srm, cu diametrul perfect calibrat, n tolerane mai mici de ordinul 0.01 mm; se utilizeaz de asemenea n cazul tierilor prin eroziune electric cu fir, dar nu este economic.

GrafitUtilizarea larg a prelucrrii prin eroziune electric cu generatoare de impulsuri a permis folosirea pe scar tot mai larg a grafitului, pentru confecionarea electrozilor-scul. Grafitul cu granulaie fin se folosete n special la confecionarea electrozilor pentru fazele de prefinisare i finisare. Electrozii-scul din grafit, comparativ cu cei din cupru electrolitic, permit prelevarea unui debit de material cu 50...70% mai mare la o intensitate mai mic de 5A; de asemenea, se obine o cretere a cantitii de material prelevat cu 10...20% pentru intensiti de 5...20A, la frecvena de descrcare n interstiiul de lucru de pn la 3000 Hz. Grafitul se recomand s fie utilizat n special la prelucrarea oelurilor datorit uzurii relative mici pe care o prezint.


31

n ultimul timp s-a constatat faptul c electrozii din grafit sunt tot mai des utilizai.

AVANTAJE insensibilitatea la ocuri termice; pstreaz proprietile mecanice la temperaturi ridicate; deformaiile n timpul prelucrrii sunt foarte mici; greutatea electrozilor-scul este mic; posibilitatea fixrii n dispozitive interschimbabile pentru prelucrare i exploatare; posibilitatea obinerii unor electrozi cu profile complexe i grosimi foarte mici; uor de prelucrat cost sczut

DEZAVANTAJE puterea electric n spaiul de lucru este limitat; rezisten mecanic redus; fragilitatea.

Important ! Din datele prezentate n tabel reiese faptul c, electrozii din grafit i cupru prezint avantaje destul de evidente fa de restul materialelor n ceea ce privete exploatarea lor. Datorit acestui fapt cele mai utilizate materiale pentru confecionarea electrozilor n vederea prelucrrii prin eroziune electric sunt cuprul i grafitul.


32

4.METODE DE REALIZARE A ELECTROZILOR-SCUL Achiere (strunjire, frezare) Matriare (la cald, la rece, combinat)

Turnare

METODE

Metalizare

Extrudare

Important ! La alegerea procedeului de elaborare a electrozilorscul, trebuie s avem n vedere urmtorii factori: costul procedeului natura materialului din care se execut electrodul precizia necesar productivitatea procedeului

5.CONSTRUCII CARACTERISTICE DE ELECTROZI SCUL.

a - pentru orificii strpunse; b - pentru caviti executate prin copiere; 1- poriune de degroare; 2 - poriune de semifinisare; 3 - poriune de finisareProfilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

33

FIA DE DOCUMENTARE NR.4DIELECTRICI UTILIZAI LA PRELUCRAREA PRIN EROZIUNE ELECTRIC1.GENERALITI. Un dielectric este un material neconductor de electricitate. Proprietile dielectricilor se studiaz din punct de vedere: macroscopic pentru analiza parametrilor cu direct aplicare n practic microscopic pentru interpretarea fenomenelor ce au loc n dielectric. Lichide dielectrice apa distilat uleiurile industriale petrolul motorina

Apa distilat se folosete la prelucrrile prin eroziune cu fir, iar pentru prelucrrile cu electrod masiv sunt utilizate uleiurile, motorina i petrolul. In vederea unei prelucrri prin eroziune electric cu eficien mare, adic : cu un debit de material erodat ct mai mare cu o precizie dimensional ridicat cu o calitate a suprafeei corespunztoare,

este necesar ca lichidul de lucru s ndeplineasc anumite condiii: s posede rezisten chimic mare fa de aciunea aerului; s nu-i modifice vscozitatea n cursul prelucrrii; s posede o conductivitate termic i electric redus; s nu posede un punct de inflamabilitate sub +40C i s se evapore ct mai puin n timpul nclzirii lui n procesul de prelucrare; s aib capacitate de deionizare ridicat.

Deoarece n timpul lucrului, n lichidul de lucru se depun particule metalice i produse ale descompunerii lichidului de lucru sub influena temperaturii nalte (produse de piroliz), vscozitatea lichidului dielectric crete i cantitatea de material ndeprtat scade. Se recomand o filtrare continu a lichidului dielectric, prin una din metodele cunoscute de filtrare. Trebuie acordat o deosebit atenie, n cazurile n care petrolul este folosit ca lichid de lucru, datorit faptului c acesta este inflamabil.Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

Important !

34

FIA DE DOCUMENTARE NR.5INSTALAII DE PRELUCRARE PRIN EROZIUNE ELECTRICIn ultimii ani, echipamentele de prelucrare prin eroziune electric prezint o mare diversitate constructiv i funcional. 1.CLASIFICARE. Mainile de prelucrat prin eroziune electric pot fi clasificate dup mai multe criterii: Dup tipul electrodului folosit - electrod profilat - electrod neprofilat - electrod filiform Dup gradul de universalitate - maini universale - maini speciale - maini specializate Dup soluia constructiv folosit la generarea suprafeei piesei - maini care prelucreaz prin copierea formei suprafeei sau a profilului electrodului (debitare, gurire, gravare, marcare) - maini care prelucreaz prin rulare (realizeaz caviti cu profil periodic) - maini de prelucrat cu electrod rotativ (debitare, rectificare, profilare) Dup construcia batiului i a montantului - semifabricate obinute prin turnare - semifabricate obinute prin sudare


35

De exemplu, mainile speciale i specializate sunt folosite la: executarea paletelor pentru turbine termice executarea calibrelor pentru controlul sau execuia de laminare a produselor cu profil periodic (fier-beton) executarea individual sau multipl a unor alezaje submilimetrice (pompe de injecie, filtre i site metalice, carburatoare ale motoarelor etc) extragerea sculelor rupte din piese (alezoare, burghie, tarozi) marcarea suprafeelor metalice. n Romnia, primele maini industriale de prelucrat prin eroziune electric au fost realizate la Electrotimi" (Timioara); dintre ele amintim ELER-01-GEP-50F, prevzut cu senzori optici pentru poziionarea mesei mainii, ELER-02 i ELER-21. Pe plan mondial se remarc firme consacrate care produc maini de prelucrat prin eroziune electric, dintre care amintim: Charmilles" i Agie" (Elveia), Ona" (Spania), Japax" (Japonia), VJK" (Cehia), Erozimat" (Ungaria) etc. Dup 1990, societatea mixt romno-italian cu capital majoritar privat STIMEL Timioara, avnd ca asociat pe firma STIMA ENGINEERING SRL (Italia), fabric maini de prelucrat prin eroziune electric cu electrod masiv i filiform. Aceste maini sunt utilizate n general la realizarea matrielor de injectat materiale termoplastice, precum i la realizarea prilor active ale stanelor. Ele reproduc forma geometric a sculei n piesa de prelucrat, deci forma piesei este identic cu forma electrodului; acesta este confecionat cel mai des din cupru sau grafit i se poate deplasa pe axele X, Y, Z i se poate roti n jurul axei proprii. 2.SCHEMA PRINCIPIAL ELECTROEROZIUNE A UNEI MAINI DE PRELUCRAT PRIN


36

Piesa-semifabricat de prelucrat 1 i electrodul-scul 2, cufundate n dielectricul 4 din cuva 5, se conecteaz la ieirea generatorului de impulsuri de tensiune 3. Pentru amorsarea descrcrilor este necesar corelarea mrimii interstiiului de prelucrare s i a rigiditii dielectricului 4, din cuva 5, cu tensiunea de mers n gol a generatorului, corelare ce se face cu ajutorul unui sistem de avans 6. Descrcrile electrice n impuls sunt nsoite de efecte erozive complexe, n mare msur la piesa-semifabricat i ntr-o mai mic msur la electrodulscul. Producerea de descrcri electrice este nsoit de creterea local a interstiiului i oprirea la un moment dat a procesului de prelevare de material, dac interstiiul nu este meninut la o valoare optim, operaie ce se face cu ajutorul mecanismului de avans. Particulele de metal prelevate se aglomereaz n interstiiul de prelucrare, de aceea ele trebuie ndeprtate. Acest lucru se realizeaz cu ajutorul unui sistem de recirculare rcire filtrare a dielectricului, format din pompa 8, filtrul 9, rezervorul 10 i sistemul de rcire 11. Pentru ca procesul de erodare s se desfoare nentrerupt i pentru ca uzura electroduluiscul s fie ct mai mic, este necesar ca electrodul-scul s fie rcit n permanen (rcire efectuat cu dielectricul trimis prin canalele de rcire 12) i dielectricul s transporte toate produsele eroziunii 7 n afara spaiului de lucru. Modul de lucru:


3.SCHEMA DE PRINCIPIU A UNEI INSTALAII DE PRELUCRARE PRIN ELECTROEROZIUNE

1 - piesa - semifabricat; 2 - electrodul scul; 3 - generatorul de impulsuri de tensiune; 4 - dielectricul; 5 - cuva; 6 - sistemul de avans; 7 - microparticulele; 8 - pomp; 9 - filtrul; 10 - rezervorul; 11 - sistemul de rcire; 12 - canalele de rcire a electrolitului scul

37

4.PRILE COMPONENTE ELECTROEROZIUNE.

ALE

UNEI

MAINI

DE

PRELUCRAT

PRIN

GENERATORUL DE IMPULSURI Poate fi: cu acumulare (dependent) fr acumulare (independent). n cazul generatoarelor cu acumulare, formarea impulsurilor se bazeaz pe descrcarea energiei nmagazinate ntr-un cmp electric sau magnetic. Schema de principiu a generatorului de impulsuri cu energie nmagazinat tip RC este prezentat n figura de mai jos De la sursa de curent continuu U se alimenteaz, prin impedana de ncrcare R, un condensator C, la bornele cruia se conecteaz piesa-semifabricat i electrodul-scul. Prin conectare la surs, condensatorul se ncarc pn la atingerea tensiunii necesare amorsrii descrcrilor. Condensatorul se descarc ntr-un timp scurt, descrcrile ajungnd n stadiul de scnteie sau scnteie-arc. Generatoarele fr acumulare sau independente se bazeaz fie pe ntreruperea curentului furnizat de o surs de curent continuu, fie pe generarea direct a impulsurilor cu ajutorul mainilor electrice rotative sau a circuitelor cu saturaie magnetic.

Schema de principiu a generatorului de impulsuri RC: U - sursa de curent; R - impedan de ncrcare; C condensator PARTEA MECANIC Este format din: batiu; masa pe care se fixeaz semifabricatul, prevzut cu un sistem de poziionare dup cele trei axe de coordonate; cuva cu lichidul dielectric; sistemul de avans care realizeaz micarea de ptrundere a electroduluiscul; regulatorul automat al sistemului de avans, care permite realizarea i meninerea interstiiului corespunztor; sistemul de recirculare -rcire filtrare a dielectricului etc. Principalul rol al prii mecanice este asigurarea poziionrii relative dintre piesa-semifabricat i electrodul-scul.Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

38

Din punct de vedere al batiurilor, mainile de prelucrat prin electroeroziune pot fi cu: montant, coloan, dou coloane, construcie portal, patru coloane etc. Construciile cele mai des utilizate sunt cele cu portal i mas n coordonate. Cuva de lucru este realizat n dou variante: cuv fix pe masa mainii sau cuv retractabil. Lichidele dielectrice frecvent utilizate sunt petrolul, uleiul, motorina i n cazuri speciale apa distilat sau gaze sub presiune. Sistemele de reglare automat a interstiiului trebuie s menin o astfel de distan ntre piesa-semifabricat i electrodul-scul, nct impulsurile de lucru s fie n numr maxim, iar impulsurile fictive i cele de scurtcircuit s tind ctre zero. Deplasarea fizic a electrodului n direcia optimizrii interstiiului este realizat printr-un servomecanism cu rol de element de execuie. ELECTRODUL-SCUL Este format: dintr-o parte activ, care particip direct la generarea suprafeei i care este confecionat dintr-un material corespunztor cerinelor procesului de eroziune dintr-o parte auxiliar, cu care se fixeaz de capul mainii de prelucrat. -introducerea energiei electrice n spaiul de lucru funciile Electrodului - scul -localizarea macroscopic a impulsurilor de curent electric la suprafaa piesei-semifabricat

Condiii pe care trebuie s le ndeplineasc s asigure introducerea energiei n condiiile desfurrii stabile a procesului de prelevare s fie stabil la eroziune electric s posede suprafee de bazare pentru fixarea pe main s fie executat cu o precizie dimensional corespunztoare preciziei impuse prelucrrii

APARATURA DE SUPRAVEGHERE I CONTROL


39

5.PRELUCRAREA PRIN ELECTROEROZIUNE CU ELECTROD FILIFORM. Se aplic n cazul debitrii unor materiale dure sau extradure sau n cazul prelucrrii unor contururi foarte complicate.

Schema de principiu a mainii de prelucrat cu electrod filiform: a - schema de principiu; b - debitare cu electrod band; c - debitare dup contur cu electrod-fir: 1 - electrod-fir; 2 - lichid dielectric; 3 - ajutaje; 4 - piesa de prelucrat; 5 - electrod-band


40

FIA DE DOCUMENTARE NR.6PRELUCRAREA PRIN EROZIUNE ELECTROCHIMICDefinii e Prelucrarea electrochimic se bazeaz pe dizolvarea anodic a unui metal, aflat ntr-o soluie conductoare electric, la trecerea curentului electric.

n cursul aciunii prelucrrii electrolitice, ionii metalici provenii din anod reacioneaz cu ionii negativi din soluie, formnd hidrai metalici. Utilizndu-se de exemplu ca electrolit o soluie apoas de clorur de sodiu (NaCl), sub aciunea curentului electric, acesta disociaz n anioni de clor (Cl-) i cationi de sodiu (Na+). Anionii de clor reacioneaz cu materialul metalic al anodului i formeaz compui intermediari (cloruri): Me+ + Cl- MeCln Cationii de sodiu reacioneaz cu apa i formeaz hidrai de forma: 2 Na+ + 2H2O = 2 NaOH +H2 , care, la rndul lor, reacioneaz cu clorurile metalice formate i dau natere la hidrai metalici care sunt eliminai NaOH + MeClnMe (OH)n + NaCl n relaiile de mai sus, n reprezint valena metalului din anod.

Important ! Cantitatea de metal prelevat este proporional cu intensitatea curentului i cu echivalentul chimic al metalului.

NOT: -densitatea de curent depinde de -natura materialului Procedeeul de prelucrare electrochimic se poate aplica sub diverse forme: fie imprimndu-i sculei o micare de avans-adncire, realiznd o gurire electrochimic fie imprimndu-i acesteia o micare de rotaie i o micare de avans, realiznd o frezare electrochimic fie combinnd micarea de avans a sculei cu rotaia piesei de prelucrat, obinnd strunjirea electrochimic sau prin meninerea ansamblului imobil, realiznd debavurarea electrochimic sau polizarea electrochimic. Profilul: TEHNIC 41Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

VITEZA DE EROZIUNE

1.PRINCIPIUL DE LUCRU Semifabricatul se leag la polul pozitiv al sursei de curent continuu, devenind anodul, iar electrodul-scul se leag la polul negativ, devenind catod. ntre cei doi electrozi se afl un strat subire de electrolit.

Principiul prelucrrii prin eroziune electrochimic. n timpul procesului de electroliz, de la suprafaa semifabricatului se desprind particule metalice, realizndu-se astfel lustruirea acestuia. Procedeul se aplic la: -prelucrarea materialelor foarte dure, sau cu proprieti deosebite -executarea matrielor -lustruirea paletelor de turbin din oel foarte dur -tierea materialelor metalice dure, n care caz electrodul-scul este un disc rotitor de cupru, sau de font -finisarea unor evi realizate din materiale extradure

Particulele metalice desprinse din pies n timpul electrolizei se pot combina cu electrolitul, acoperind metalul i pasivndu-l. Pentru depasivare (activarea procesului) este necesar ndeprtarea continu a stratului pasiv prin: metode hidrodinamice, de introducere a electrolitului sub presiune n spaiul dintre pies i electrodul-scul; metode abrazive, de introducere n soluia de electroliz a unor particule ceramice abrazive. Electrolitul se introduce sub form de jet, n spaiul dintre electrod i pies. Piesa se deplaseaz controlat, ntr-o micare de avans. n procesul de prelucrare electrochimic, electrolitul stabilit dup compoziia materialului piesei are trei funcii principale: asigur nchiderea circuitului electric dintre electrozii-scul i piesa de prelucrat (transportul curentului); nltur produsele de reacie din zona de prelucrare; preia cldura produs n timpul procesului. Profilul: TEHNIC 42Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

2.MATERIALE PENTRU ELECTROZI La acest procedeu de prelucrare se folosesc scule i dispozitive specifice de lucru. Astfel, la confecionarea electrozilor-scul, este necesar s se rezolve problemele legate de utilizarea unor materiale corespunztoare, precum i cele care condiioneaz fixarea n camera de contrapresiune, conectarea la sursa de alimentare cu curent continuu, curgerea electrolitului n interiorul interstiiului de lucru,). n general, sculele pentru prelucrarea electrochimic se execut din materiale bune conductoare de electricitate i anticorozive, crora nu li se impun condiii de duritate sau proprieti mecanice speciale, deoarece, aa cum s-a artat, ndeprtarea de material din pies nu se face prin efort mecanic, ci prin dizolvare chimic. La acest tip de prelucrare, scula i piesa nu intr n contact, ntre ele rmnnd n permanen un spaiu de lucru prin care circul electrolitul.

Cuprul electrolitic

Grafit

Combinaii (ex: cupru-grafit)

MATERIALEAlama Aluminiul Oelul

3.SCHEMA DE PRINCIPIU A PRELUCRRII PRIN EROZIUNE ELECTROCHIMIC


43

n acest caz, piesa de prelucrat 4, aezat pe masa mainii 2, este conectat la anodul unui generator de curent continuu cu tensiune de 5 - 24 V i cureni pn la 50.000 A. Electrodul-scul 3 este legat, la rndul lui la catod, fiind fixat pe capul portscul 1, avnd o micare de avans reglabil. Meninerea unui anumit interstiiu impus de procesul de prelucrare se efectueaz cu ajutorul regulatorului automat de avans, n funcie de mrimile electrice din spaiul de lucru. Un sistem tehnic de pomp-filtru dirijeaz electrolitul n spaiul dintre electrozi. n timpul procesului, electrolitul iese sub presiune ncrcat cu hidroxizi metalici, formai ca urmare a eroziunii, bule de hidrogen, oxizi, aer, vapori etc., nclzii la o temperatur superioar celei de intrare. Modul de lucru:


sunt difereniate dup modul n care practic se ndeprteaz pelicula pasiv, de pe suprafaa anodului. Din acest punct de vedere se cunosc urmtoarele variante:

Schema de principiu a prelucrrii prin eroziune electrochimic cu depasivare hidrodinamic: 1 - cap portscul; 2 - masa mainii; 3 - generator; 4 - pies (anod); 5 - generator; 6 - pompa i filtrul.

Prelucrarea prin eroziune electro-chimic

A.Prelucrarea prin eroziune electrochimic cu depasivare hidrodinamic

4.PROCEDEE DE PRELUCRARE ELECTROCHIMIC

cu depasivare artificial

cu depasivare natural

44 depasivare abraziv depasivare hidrodinamic

Prelucrarea prin eroziune electrochimic hidrodinamic se aplic la prelucrarea materialelor electroconductoare, dure i foarte dure precum i a materialelor cu proprieti termofizice deosebite, de exemplu la executarea matrielor pentru forjare i ambutisare, paletelor de turbin etc. B.Prelucrarea prin eroziune electrochimic cu depasivare natural. Procedeul se numete cu depasivare natural, deoarece nu folosete nici un mijloc de nlturare a peliculei pasive, ntruct el nu se aplic la nlturarea adaosurilor de prelucrare sau tehnologice ci numai pentru o egalizare a microneregularitilor de la suprafaa pieselor finite. De aceea, procedeul mai este cunoscut i sub denumirea de lustruire electrochimic, iar schema de principiu a acestui procedeu de prelucrare este reprezentat n figura de mai jos. ului electric

Schema de principiu a lustruirii electrochimice: 1 - electrod; 2 - obiectul de lustruit; 3 - electrolit. Metoda este folosit la lustruirea paletelor de turbin din oel foarte dur, la lustruirea evilor etc. 3.Prelucrarea (electroabraziv). prin eroziune electrochimic cu depasivare abraziv

Procedeul se bazeaz pe combinarea procesului de eroziune electrochimic cu aciunea de depasivare forat mecanic cu ajutorul unei scule abrazive. Scula electroconductoare 1 este legat la polul negativ al unei surse de curent continuu, avnd o micare relativ, n raport cu piesa 6, care este legat la polul pozitiv al aceleiai surse. Electrolitul 3 este adus ntre scul i pies iar ndeprtarea peliculei pasive 5 i a produselor eroziunii are loc, n primul rnd, la nivelul asperitilor 4 de ctre aciunea abraziv a sculei. Procedeul este aplicat la ascuirea sculelor, la rectificarea electrochimic etc. Procedeul se realizeaz cu un disc rotitor, din alam diamantat, legat la polul negativ al sursei de curent continuu. Piesa conectat la polul pozitiv este adus n contact cu discul rotitor. ntre pies i disc se introduce electrolit cu particule abrazive (vezi schema prelucrrii electroabrazive).


45

Schema prelucrrii electroabrazive: 1-piesa de prelucrat; 2-electrolit; 3-disc din alam, diamantat; 4-arbore rotitor; 5-lagr; 6circuit electric; 7-cablu ectric. 5.SCHEMA UNEI MAINI UNIVERSALE DE PRELUCRARE PRIN EROZIUNE ELECTROCHIMIC

1- surs de curent continuu 2- regulator de avans 3- electrod 4- obiect de prelucrat 5- rezervor de elctrolit 6- filtru 7- pomp 8- instalaia de rcire 9- cuv cu medi de lucru


46

6.APLICAII ALE PRELUCRRII PRIN EROZIUNE ELECTROCHIMIC Operaii la care se aplic procedeul -gurirea i copierea suprafeelor complexe -prelucrarea suprafeelor plane -honuirea electrochimic -rectificarea -strunjirea exterioar, interioar i frontal -prelucrarea suprafeelor interioare profilate -prelucrarea suprafeelor paletelor de turbin -guriri de precizie -ascuirea sculelor -calibrarea barelor -prelucrarea cu tub perforat -acoperirea electrochimic A.Procedee de acoperire electrochimic Structura unui echipament pentru realizarea acoperirilor electrochimice este, n mare msur, similar celei a echipamentelor utilizate, de obicei, pentru lustruirea electrochimic; de altfel, n multe cazuri, acoperirile electrochimice i lustruirea electrochimic se realizeaz n acelai atelier i eventual chiar apelnd la aceleai echipamente.Procedeul Cromarea Caracteristici Confer pieselor: rezisten ridicat la coroziune o valoare sczut a coeficientului de frecare o rezisten mecanic mare o duritate sporit o bun rezisten la uzur o termostabilitate superioar. Stratul de crom este rezistent la coroziune n medii umede i n medii alcaline, n medii care conin acid azotic sau acizi organici etc. Oxidarea cromului ncepe la temperaturi ce depesc 500...600 o C. Este utilizat cu precdere n scopuri decorativ protectoare. Stratul de nichel dispune de o plasticitate redus; el este ns rezistent la coroziune n condiii atmosferice obinuite i la temperaturi de pn la 600 o C (pentru valori mai mari ale temperaturii, nichelul ncepe s se oxideze). Confer o rezisten sporit la coroziune pieselor din oel, font, cupru i aliaje de cupru. Aspectul argintiu strlucitor al stratului depus a determinat folosirea cadmierii i n scop decorativ.

Nichelarea

Cadmierea


47

Procedeul Zincarea Cuprarea (armirea) Cositorirea (stanarea)

Acoperirea cu plumb

Almirea Argintarea

Depunerea aurului Colorarea pieselor

Caracteristici Asigur pieselor din oel protecie mpotriv coroziunii atmosferice, a coroziunii generate de umezeal, de gazele de ardere, de produsele petroliere, de soluii alcaline avnd concentraii mici sau medii. Este utilizat fie n scopuri decorative, fie pentru obinerea unor bune proprieti antifriciune, fie pentru crearea unui strat intermediar, nainte de cromare sau de nichelare, de exemplu. Asigur protejarea mpotriva coroziunii (ce se produce n atmosfer sau n medii care conin acizi organici), faciliteaz realizarea prin lipire a contactelor electrice din aparatura radioelectronic, permite obinerea mbinrilor filetate etane sau confer un aspect decorativ agreabil. Stratul de cositor dispune de o bun rezisten mecanic i de o plasticitate acceptabil. Grosimea stratului depus pe semifabricatele din oel i pe conductorii din cupru este de 4...6 m; pentru contactele electrice, acest strat poate fi i mai subire, de 1...2 m. Asigurarea unui aspect decorativ deosebit face necesar parcurgerea urmtoarelor operaii: pregtirea suprafeelor; depunerea unui strat de cositor de 1...3 m; tratament termic constnd ntr-o nclzire i meninere la 300...400 o C, timp de 3...5 min, cea ce conduce la o topire superficial a cositorului; a doua cositorire, la o densitate de curent de 0,1...0,3 A/dm2; splare, uscare, acoperire cu lac. Cea de-a doua cositorire determin o depunere mai intens, ndeosebi la marginile grunilor topii, aceasta conducnd la obinerea unui aspect ornamentat. Confer pieselor o rezisten bun la coroziune n aer umed, n acid sulfuric, fosforic, fluorhidric, cromic, n clor, n gazele de ardere, n combustibili lichizi etc. Dat fiind rezistena mecanic sczut a stratului de plumb, este necesar ca grosimea acestuia s fie de circa 500...2000 m. Un aspect mat se obine utiliznd un electrolit de tip fluoroborat, fluorosilicat sau acetat. Se folosete fie n scop decorativ - protector (cu sau fr lcuire), fie pentru crearea unui strat intermediar, nainte de cromare, nichelare etc. Este utilizat: pentru protejare mpotriva coroziunii (n industria chimic); pentru mbuntirea caracteristicilor electrice ale unor piese realizate din cupru, alam, oel, prin micorarea rezistenei electrice de contact; pentru obinerea unui aspect decorativ agreabil (n cazul diverselor obiecte de art, al bijuteriilor etc.); pentru realizarea unor suprafee cu capacitate ridicat de reflectare a luminii; pentru realizarea electrozilor din acumulatoarele de tip Ag - Cd sau Ag - Zn; Se folosete pentru a obine o rezisten mare la coroziune, pentru mbuntirea comportrii la uzur i pentru creterea conductivitii specifice. Colorarea pieselor din materiale metalice se folosete, n primul rnd, n scop decorativ; n raport cu ansamblul condiiilor de lucru, se obine o coloraie obinuit, semilucioas ori lucioas.


48

Observai e

Multe dintre operaiile de colorare nu necesit prezena curentului electric, ele avnd un caracter pur chimic; exist ns i unele procedee (de exemplu, colorarea n albastru nchis, n brun sau n negru a oelului, colorarea n negru a argintului, n verde a cuprului, n gri - negru a zincului etc.) ce necesit un curent electric cu o anumit densitate sau o anumit tensiune de lucru.

B.Durificarea n suprafa prin procedeul electro-chimico-termic Procedeul este destinat imbunatatirii calitatii suprafetelor (durificarea) pieselor de gabarite mici, cu suprafata totala de pna la 200 cm 2 din oteluri cu continut redus de carbon, otel de scule sau rapid, prin tratarea in baie de electrolit si imbogatirea superficiala cu atomi de carbon sau de azot, funcie de reeta electrolitului si calirea piesei pna la duritatea necesara functie de timp, sau decalirea pieselor din otel (suprafata totala 200 cm2), precum si lustruirea electrochimica. Calirea sau decalirea pieselor este posibila, att pe toata suprafata ct si local. Echipamentul utilizat are forma unui dulap, despartit vertical in doua sectiuni: seciunea tehnologic - cu destinatia tratarii pieselor este compus din: - cuva cu electrolit; - rcitor; - capul de lucru; - dispozitivul de prindere si coborre-ridicare a piesei; - pompa; - ieirea pentru venilatie; - intrarea si ieirea apei de rcire; - scurgerea electrolitului din rezervor. sectiunea electric este compus din: - alimentarea electric a instalaiei; - panoul de comand i reglare.

Ansamblul modelului functional 1.Echipamentul tehnologic; 2.Echipamentul electricProfilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

49

Principiul de funcionare al echipamentului Principiul metodei de durificare electro-chimico-termica consta in incalzirea piesei legata la polul pozitiv al unei surse de curent continuu, in prezenta unei solutii de electrolit aflata intr-o cuva legata la polul negativ al aceleiasi surse. Localizarea energiei sursei in regiunea anodului duce la cresterea rapida a temperaturii si la formarea unui strat de vapori si gaze in jurul piesei. Emisia intensiva a ionilor substantei dizolvate in timpul fierberii si transportarea lor prin membrana de vapori si gaze sub actiunea cmpului creat de sursa, asigura o densitate mare de curent, energia degajata ducnd la incalzirea piesei pna la temperaturi de 500-10000C in functie de puterea sursei. Grosimea mica a membranei de vapori si gaze (aprox 10 -5m) asigura posibilitatea observarii fenomenului de incalzire cu viteza mare a piesei (aprox 1000C) si permite schimbarea operativa a temperaturii piesei in functie de tensiunea aplicata. Vaporizarea azotului sau carbonului din solutie duce la saturarea suprafetei piesei (prin difuziune) cu aceste elemente, iar deconectarea tensiunii permite calirea acesteia in acelasi electrolit. Efecte economice Prin promovarea acestor echipamente pentru durificare prin procedeul electrochimico-termic se estimeaza urmatoarele efecte economice: - cresterea productivitatii muncii la operatia de durificare cu 80-100%; - reducerea consumurilor materiale cu 25-50%; - micsorarea suprafetelor productive; cresterea proprietatilor mecanice si de rezistenta la coroziune pentru diverse piese supuse tratamentului cu 25-45%.

Concluzii

Folosirea prelucrrii electrochimice este frecvent n industriile moderne, de vrf i avantajoas, ns cunoate unele limitri din cauza preului de cost ridicat al instalaiilor, iar algoritmizarea procesului este dificil, necesitnd corecii experimentale att la stabilirea formei sculei, ct i la alegerea regimului de prelucrare. Prin aplicarea procedeului electrochimie se pot realiza precizii de ordinul a 0,001 m, o rugozitate a suprafeelor Ra = 0,01 0,5 m, dar avnd un luciu metalic redus.


50

FIA DE DOCUMENTARE NR.7PRELUCRAREA ANODO-MECANIC (EROZIUNE CHIMICO-ELECTRIC)Definii e Prelucrarea prin eroziune complex, electric i electrochimic (n limba englez: electrochemical discharge machining) are la baz desfurarea, simultan n timp, dar difereniat n spaiu, a unor procese de prelevare de material din semifabricat, pe cale electrochimic i, respectiv, prin eroziune electric.

n acest caz, prelevarea de material erodat este rezultatul aciunii simultane a dizolvrii anodice (electrochimice), a topirii metalului sub aciunea curentului electric (electroeroziune) i dintr-o aciune mecanic de ndeprtare prin frecare a particulelor topite. Dizolvarea anodic (electrochimic) Topirea metalului sub aciunea curentului electric (electroeroziune) ndeprtarea prin frecare a particulelor topite (aciune mecanic) Prelucrarea anodo-mecanic

Factori ce influeneaz procedeul Electrici Intensitatea curentului electric Tensiunea electric Mecanici Viteza periferic de lucru Presiunea de contact Chimici Calitatea electrolitului Densitatea i debitul de electrolit


51

1.PRINCIPIUL DE LUCRU Asupra piesei, legat la anod, scula, legat la catod, exercit o presiune mic. Cei doi electrozi (piesa i scula) sunt imersai ntr-un electrolit, iar principiul de lucru este urmtorul :

Schema de principiu a prelucrrii anodo-mecanice: 1-electrod scul; 2-pies de prelucrat; 3-electrolit. Ca urmare aceast metod combin aciunea electrochimic asupra materialului de prelucrat cu cea electroeroziv i cea mecanic. Sub aciunea curentului electric i n prezena electrolitului are loc procesul dizolvrii anodice, care determin apariia pe suprafaa piesei a unei pelicule pasivizatoare. ndeprtarea ei se realizeaz prin aciunea mecanic a sculei. n momentul ruperii peliculei, ntre vrfurile microneregularitilor de pe suprafaa piesei i a sculei se produc scurtcircuite cu formare de microarce electrice, care provoac eroziunea materialului metalic. n timpul prelucrrii, ntre pies i scul exist o micare relativ, ce antreneaz electrolitul i evacueaz materialul ndeprtat ntre cei doi electrozi. Viteza cu care se efectueaz aceast micare influeneaz asupra rugozitii suprafeei prelucrate, uzurii specifice a sculei, productivitii prelucrrii. Cele trei fenomene care apar la acest tip de prelucrare electrochimic, eroziv i mecanic pot fi dirijate cu ajutorul parametrilor de lucru (tensiune, densitate de curent, intensitatea curentului, presiunea de contact, viteza relativ dintre electrozi) n funcie de faza ce se execut (degresare, prefinisare, finisare i superfinisare). Disc Srm Forma sculelor Band cu canele n cazul discului el are o micare de rotaie, iar n celelalte o micare de translaie. Cele mai bune valori ale vitezei cu care se execut micrile sunt cuprinse ntre 18 20 m/s.Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

Band neted

52

Observai e

n cazul n care pe suprafaa activ a sculei sunt fixate granule abrazive, prelucrarea anodic se numete electroabraziune. Prezena acestor granule determin creterea netezimii suprafeei prelucrate (scade rugozitatea) i a productivitii, i scderea uzurii sculei.

Utilizrile prelucrrii anodo-mecanice -ascuirea i recondiionarea sculelor achietoare din oel rapid sau armate cu plcue din carburi metalice -debitarea materialelor metalice, ndeosebi cele cu duritate mare, sub form de bar sau tabl -obinerea prin tiere a unor suprafee profilate -decuparea unor profile cu contururi complexe -prelucrarea de piese prin strunjire anodo-mecanic -mortezare -finisarea suprafeelor -prelucrarea monocristalelor -prelucrarea unor piese din electrotehnic i electronic 2.DEBITAREA ANODO MECANIC. Aceast metod, utilizabil pentru debitarea semifabricatelor, poate fi realizat n mai multe variante : Varianta bazat pe utilizarea unui electrod scul de tip band continu este convenabil ndeosebi n cazul semifabricatelor cu diametre mari ale seciunii transversale, cnd pierderile prin descrcri electrice laterale sunt mai reduse dect la debitarea cu electrod - scul de tip disc. Debitarea cu electrod scul de tip disc face necesar utilizarea unor subansambluri mecanice mai simple. Dac nu mai avem de-a face cu o limitare a lungimii poriunii din semifabricat ce se debiteaz, vom nregistra, acum, n raport cu debitarea ce folosete electrozi scule sub form de band continu, o limitare a diametrului semifabricatului i o mrire a pierderilor de energie prin descrcri electrice laterale. CONCLUZII: Aprut iniial ca singur modalitate de mbinare a aspectelor specifice unor metode neconvenionale distincte, prelucrarea prin eroziune complex, electric i electrochimic a avut n vedere, cu precdere, mai nti, varianta sa anodo mecanic; s-au dezvoltat, n acest sens, procedee de debitare, ascuire, rectificare, strunjire. Ulterior, au fost abordate i procedee ce utilizau electrolii nepasivani sau pasivani, dar, n acest ultim caz, nu de tip semidielectric; asemenea ultime domenii par s constituie, n ultimul timp, obiective ale diverselor cercetri experimentale.


53

FIA DE DOCUMENTARE NR.8PRELUCRAREA PRIN EROZIUNE CHIMIC1.GENERALITI Definii e Prelucrarea prin eroziune chimic se bazeaz pe atacul cu o substan chimic activ a suprafeei care urmeaz a fi prelucrat.

Este evident c atunci cnd nu se pune problema prelucrrii tuturor suprafeelor semifabricatului, acele suprafee care nu trebuie prelucrate se acoper cu un strat din materiale rezistente la aciunea substanei chimic active. n cteva dintre limbile de circulaie internaional, vom ntlni, pentru prelucrarea chimic, termenii: chemical machining (engl.), usinage chimique (franc.), chemische Bearbeitung (germ), lavorazione chimica (ital.), machinado qumico (span.), himiceskaia obrabotka (rus.). Ca i n cazul prelucrrilor electrochimice (existnd, de altfel, cercettori care consider c prelucrrile chimice sunt o diviziune a prelucrrilor electrochimice, ele desfurndu-se, ns, n lipsa unei surse exterioare de curent), vom accepta c exist: a.Prelucrri prin eroziune chimic, n cazul crora avem de-a face cu o prelevare de material din semifabricat; b.Prelucrri cu adugare de material, concretizate sub forma unor tratamente superficiale; ele se bazeaz pe depunerea i / sau difuzia, la nivelul stratului superficial, a unor substane capabile s produc modificarea aspectului, a rugozitii sau a unor caracteristici de exploatare ale piesei. Soluie bazic Soluie bazic

(ex. o soluie apoas dede (ex. o soluie apoas hidroxid dede sodiu, utilizat hidroxid sodiu, utilizat la la prelucrarea prelucrarea semifabricatelor din semifabricatelor din aluminiu sau din aliaje dede aluminiu sau din aliaje aluminiu) aluminiu)

(de exemplu, o soluie (de exemplu, o soluie apoas dede acid clorhidric, apoas acid clorhidric, acid azotic, acid acid azotic, acid fluorhidric etc.) fluorhidric etc.)

Soluie acid Soluie acid

Agentul eroziv Agentul eroziv (substana solvent) (substana solvent)

Soluie obinut Soluie obinut dizolvnd o o sare n dizolvnd sare n ap ap(de exemplu, soluia dede (de exemplu, soluia clorur feric n n ap, clorur feric ap, folosit pentru obinerea folosit pentru obinerea cablajelor imprimate) cablajelor imprimate)

Realizarea prelucrrii presupune dirijarea substanei solvent spre zonele neprotejate ale semifabricatului sau imersarea semifabricatului n substana solvent. Profilul: TEHNIC 54Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

Pentru a evita producerea unei reacii prea virulente, capabile fie s conduc la apariia unei rugoziti mari a suprafeei obinute, fie s ngreuneze controlul preciziei de prelucrare, n substana solvent se introduc inhibitori de coroziune (negru de fum, gudron de huil, gelatin, clei sulfonat, produi de sulfonare ai antracenului etc.). Prezena inhibitorilor de coroziune diminueaz i fenomenul de ptrundere (difuzie) a hidrogenului n stratul superficial obinut prin prelucrare, fiind mai puin afectate, n sens negativ, rezistena materialului piesei la coroziune sau la solicitri mecanice. Principiul prelucrrii prin eroziune chimic de adncime n trepte

2.ECHIPAMENTE UTILIZATE Atunci cnd nu se pune problema unei prelucrri performante (din punctul de vedere al preciziei, al productivitii etc.), echipamentul pentru prelucrarea prin eroziune chimic poate avea o construcie simpl; de exemplu, n cazul prelucrrilor cu ajutorul unor soluii lichide, echipamentul va fi constituit dintr-o simpl cuv, ai crei perei trebuie s fie rezisteni la aciunea substanei chimic active. Instalaiile industriale complexe, utilizate, de exemplu, n cazul tehnologiilor de fotogravare, dispun de: bi pentru splarea i degresarea suprafeelor de prelucrat ale semifabricatelor echipamente pentru depunerea stratului de material fotosensibil echipamente pentru realizarea expunerii echipamente pentru developare echpamente pentru eroziunea chimic propriu-zis echipamente pentru eliminarea stratului fotosensibil insolubil echipamente pentru recuperarea, regenerarea i circulaia soluiei chimic active echipamente pentru transportul semifabricatelor ntre operaii i n timpul operaiilor echipamente pentru uscarea semifabricatelor echipamente pentru ventilarea spaiilor de lucru etc.


55

3.PROCEDEE DE PRELUCRARE PRIN EROZIUNE CHIMIC. Gravarea chimic Denumirea este atribuit unor procedee ce permit transferarea unui text sau a unui desen pe suprafaa semifabricatului din material metalic sau nemetalic. n principiu, suprafaa n cauz se acoper, mai nti, cu un strat din material rezistent la aciunea substanei chimic active, utilizate n cadrul gravrii propriu-zise. Dac suprafaa a fost acoperit n ntregime, urmeaz o decopertare a acelor zone ce urmeaz a fi atacate chimic; n alte cazuri, depunerea peliculei rezistente se realizeaz numai pe suprafeele ce nu vor fi prelucrate chimic (variant utilizat n cazul unor procedee de realizare a cablajelor imprimate). Substana chimic activ poate fi ncorporat ntr-o soluie lichid, dar ea poate fi i sub form de vapori (cazul sticlei prelucrate cu vapori de acid fluorhidric). Procedee distincte: -gravarea chimic prin imersie -gravarea prin barbotare -gravarea prin mprocare centrifugal -gravarea prin stropire

Fotogravarea

Fr ndoial c prin fenomenele implicate, prin aplicaiile sale i prin posibilitile de transferare a unor soluii specifice n cadrul altor procedee, fotogravarea este una dintre tehnologiile cele mai interesante de prelucrare prin eroziune chimic. S subliniem faptul c n sens restrns, procedeul se refer doar la transferarea unei anumite configuraii pe un strat din material fotosensibil, cu ajutorul unei radiaii electromagnetice avnd o lungime de und corespunztoare spectrului vizibil sau apropiat de aceasta; uneori, ansamblul de operaii reclamat de transferul configuraiei este numit fotomascare. Principalele domenii n care se utilizeaz fotogravarea sunt mecanica fin i electronica.

Curirea suprafeelor metalice

O asemenea curire poate fi realizat cu ajutorul unor substane decapante, dar i al unor amestecuri de materiale abrazive i materiale chimic active (n acest din urm caz, fiind vorba despre o curire prin eroziune chimic, folosind o depasivare prin abrazare; aspectul va fi tratat ulterior). De exemplu, o soluie frecvent utilizat pentru decaparea pieselor din oel conine 30 pri clorur de zinc, 10 pri clorur de amoniu i 60 pri de ap. La decaparea chimic, se utilizeaz soluii de acid sulfuric n ap (812 % H2SO4, T = 4080 ) ori soluii de acid clorhidric (20 % HCl). n cazul semifabricatelor din oeluri inoxidabile, o decapare eficient se realizeaz cu ajutorul unei soluii de acid azotic (6 %).


56

Lustruirea chimic

n raport cu lustruirea electrochimic, lustruirea chimic prezint avantaje derivate din simplificarea echipamentului i a manipulrii semifabricatelor. n cazul pieselor cu forme i configuraii distincte, se obine aproximativ aceeai calitate a tuturor suprafeelor. Ca dezavantaje, vom aminti: creterea duratei necesare pentru lustruire uzarea mai rapid a substanei solvent dificultile de regenerare sau de corectare a compoziiei substanei solvent luciu metalic mai redus agresivitate chimic ridicat a unora dintre substanele solvent posibilitatea degajrii unor gaze nocive. Explicarea scderii nlimii asperitilor i apariiei luciului metalic este pus, de altfel, de ctre unii cercettori, pe seama unei nlturri mai rapide a peliculei pasivante de la nivelul vrfurilor asperitilor, aici avnd loc un proces mai intens de eroziune chimic.

Not:

Mtuirea Procedeul are drept obiectiv obinerea unor suprafee mate, att n scop (sau matarea) decorativ, ct i n scopuri tehnologice (de exemplu, naintea realizrii chimic unor depuneri metalice, stratul depus pstrnd aspectul suprafeei iniiale). Matarea chimic (de exemplu, prin ardere) se aplic, ndeosebi n cazul pieselor din tabl.

Tierea cu fir Procedeul se utilizeaz pentru separarea pieselor din materiale prin eroziune semiconductoare sau casante, necesare n electronic. Un fir metalic chimic aa-zis fr sfrit preia substana chimic activ dintr-un bac; aceast substan contribuie la prelevarea de material din semifabricat, asigurnd condiii pentru o tiere dup contur. Desigur, o schem de lucru asemntoare poate fi utilizat i pentru o prelucrare prin eroziune electrochimic.

Frezarea chimic

Procedeul se numete astfel datorit posibilitilor de obinere a unor suprafee ce s-ar putea realiza, n anumite cazuri, i prin frezarea clasic; s reinem faptul c aceast tehnologie permite, de fapt, obinerea unor contururi complexe diverse, interioare sau exterioare, n semifabricate de obicei sub form de plac.


57

4.TRATAMENTE TERMOCHIMICE Tratamentele termochimice conduc, n general, la creterea duritii superficiale, a rezistenei la uzur, la coroziune i la oboseal, meninndu-se ns ridicate caracteristicile de plasticitate i de tenacitate ale miezului piesei. Cele mai importante tratamente termochimice sunt : Carburarea ori cementarea (cu carbon) Nitrurarea se realizeaz prin nclzirea semifabricatelor din oeluri sau din fonte, la temperaturi de 500600 C, n medii gazoase (amoniac) sau lichide (topituri de sruri), rezultatul fiind apariia unui strat superficial cu un coninut mare de azot. Carbonitrurarea se materializeaz prin nclzirea semifabricatelor din oeluri sau din fonte, la temperaturi de 550880 C, n medii gazoase (endogaz sau gaz natural, cu un adaos de 27 % amoniac) sau lichide (sruri topite, din categoria cianurilor i carbonailor alcalini). Aluminizarea se bazeaz pe nclzirea semifabricatelor din oel la temperaturi de 7001200 C, n medii solide, lichide sau gazoase, cu formarea unor straturi de 0,020,8 mm, bogate n aluminiu (straturi care asigur creterea rezistenei la oxidare, n condiii de temperaturi ridicate (800900 C) i a rezistenei la coroziune, n general. Silicizarea permite mrirea rezistenei la coroziune n medii acide, prin mbogirea stratului superficial al semifabricatelor din oeluri cu siliciu. Ea se efectueaz n mediu solid sau gazos, la temperaturi de 11001200 C, timp de 410 ore; difuzia siliciului are loc pe o adncime de 0,51,0 mm. Sulfizarea (mbogirea cu sulf a straturilor superficiale aparinnd unor semifabricate din oel sau din font) urmrete creterea rezistenei la uzur, micorarea coeficientului de frecare, mrirea rezistenei la gripare. Ea constituie un tratament termochimic final, aplicndu-se dup clirea i revenirea semifabricatului. Tratamentul termochimic cu abur supranclzit conduce la obinerea unor pelicule dense din oxid de fier (Fe3O4) la suprafaa semifabricatului, pelicul capabil s mpiedice continuarea oxidrii la temperatur obinuit. Brunarea este un proces de oxidare intenionat a pieselor din oel sau din font (mai rar i a pieselor din alam). De regul, ea se realizeaz la temperaturi relativ ridicate (730740 C, timp de 60 de minute), ntr-un mediu alcalin (NaOH), n prezena unui oxidant (azotit de sodiu sau bioxid de mangan). Alteori, oxidarea poate fi executat n mediu acid (soluii coninnd acid fosforic), dar stratul rezultat are o rezisten mecanic mai sczut. Culoarea stratului de oxid creat pe o pies din oel i durata necesar a operaiei depind de concentraia n carbon i n elemente de aliere (de exemplu, negru pentru oeluri nealiate, galben maroniu, pentru coninut ridicat n siliciu, violet rocat, pentru coninut ridicat n nichel i n crom). Fosfatarea presupune crearea intenionat, pe suprafaa piesei, a unui strat de fosfai, n vederea ndeplinirii unui anumit obiectiv, cum ar fi, de exemplu: mai buna ancorare a vopselei depuse ulterior i evitarea coroziunii sub vopsea; pregtirea suprafeei n vederea acoperirii cu materiale plastice; sporirea capacitii de absorbie a uleiului; reducerea coeficientului de frecare, n cursul extrudrii la rece; protejarea mpotriva coroziunii, n cazul zincului i aluminiului. CONCLUZII: Dei n cadrul construciei de maini, n general, tehnologiile chimice de prelucrare nu au nregistrat o utilizare extins, o excepie fiind constituit doar de tratamentele termochimice, este de semnalat utilitatea unor asemenea tehnologii n mecanica fin i n microelectronic; de exemplu, fotogravarea s-a aflat la baza obinerii unei game largi de piese miniaturale.Profilul: TEHNIC Calificarea: Tehnician prelucrri mecanice Nivelul 3

58

FIA DE DOCUMENTARE NR.9PRELUCRAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI1.DEFINIIE. GENERALITI Prelucrarea cu fascicul de electroni se bazeaz pe efectul termic generat n zona de impact cu semifabricatul (de regul), de ctre un

Documents

Tehnologii neconventionale