Аботкй токопроводящих материалов

342747 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскит Социалистичесииа РесоублииЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 13 Л 1.1969 ( 1306257/25-8) М. Кл. В 23 р 1/ОО соединением заявкиПриоритетОпубликовано 22.И.1972, Бюллетень20Дата опубликования описания 19,И 1.1972 Комитет ла делам обретений и отнрытиАвтор зобретени пет 3 аявител ЭРОЗ ИОН НО-ХИМЙЧ СКОЙ ОЬРАБОТКЙОКОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ Известны способы обработки токопровод нонаправленными импу проводящих жидких ср электродных зазорах,Целью изобретения энергетических затрат ние точности и чистот верхности. эрозионно-химичеСкой щих материалов од. лвсами тока в полу едах при малых меж. снижение ку, повь 1 шеваемой появляетс обрабо обрабат Для этого по предлагаемому способу используют двухступенчатые импульсы напряжения, первая ступень которых являегся длинными низковольтными импульсами с амплитудой, достаточной для обеспечения процесса электрохимической обработки, а вторая ступень является короткими импульсами с амплитудой, обеспечивающей пробой межэлектродной среды и эррозионную обработку изделия.На фиг. 1 изображен график импульсов напряжения; на фиг. 2 - график импульсов тока.В процессе работы электрод-инструмент и обрабатываемая деталь сближаются таким образом, чтобы возникали пробои многоэлек. тродного зазора из полупроводящей жидкой среды в промежутках времени от 1 т до 1 а от Т+ 1 т до Т+ 1 е, от 2 Т+ тт до 2 Т+1 е и т, д, (см, фиг, 1), т. е, прои воздействии вторых ступеней имйульсов, когда возникают вспае.ски напряжений,В первых фазах импульсов, т, е. в проме.жутках времени от О до 1 ь от Т до Т+тт, от5 2 Т до 2 Т+1 т и т. д. происходит под действием сравнительно небольшого электрическогополя Ео известная электрохимическая обработка. В это время наряду с растворениеманода происходит непрерывное выделение в10 жидкой среде мельчайших пузырьков газа ипара, которые под действием сил электроста.тического поля перемещаются к электродамв области с высокой напряженностью поля,т. е, концентрация пузырьков происходит в15 зонах с наименьшими межэлектродпымп промежутками, где они прп больших плотностяхтока, создаваемых всплесками напряжений(2 - фиг. 1), могут обволакивать газовымиполостями небольшие участки электродов,20 Поскольку диэлектрические постоянные га.зообразных сред меньше, чем жидкостей, тов нпх возникают более высокие напряженности электрического поля, под действием кото.рых пузырьки могут ионизироваться, т. е, из.25 лучать заряды при холодных электродахЭмиссия электронов в данном случае осуществляется благодаря высокой темпер атурегазового пузырька, примыкающего к катоду,который служит как бы концом погруженноЗо го в электролит электрода-инструмента, На5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 пряженность поля у этого острия значительно превышает напряженность поля в соседних областях, т. е. в зонах с большими межэлектродными зазорами.Многократное повышение напряжения с крутым передним фронтом волны за счет источника питания во вторые фазы импульса (2 - фиг. 1) создает условия, при которых ионизация пузырьков завершается практически мгновенным электрическим пробоем межэлектродного промежутка в зоне с минимальным зазором. При уменьшении промежутка вероятность возникновения пробоя увеличивается. Оца также возрастает не только с увеличением напряжения, цо и с увеличением плотности тока, т. е. пробивает мехкэлектродцый зазор по существу плотность мощности. Как следствие этого во вторые фазы импульсов (2 - фиг, 1 н 2) от источника питания забирастся максимальная мощность,Вслед за пробоем межэлектродного промежутка на образованную тонкую токопроводящую нить обрушивается основная часть энергии источника питания, которую очень быстро распределяют между собой электроны и затем медленно отдают тяжелым часгицам плазмы. Но зато они практически мгновенно всю кинетическую энергию и работу выхода, высвобождающуюся при входе электронов в анод, превращают в тепло в точке удара с обрабатываемой деталью. В результате за счет разогнанного пучка электронов материал анода испаряется, что увеличивает ионизацию, Образовавшиеся при этом положительные ионы фокусируют ца зону испарения - анодцое пятно - вновь поступающие электроны. Кроме того, положительные ноны компенсируют пространственный заряд электронов. Таким образом, любое испарение анода, возникающее в результате пробоя межэлектродного промежутка, имеет тенденцию увеличивать плотность тока путем концентрации электронов, что, в свою очередь, увеличивает испарение.Кроме этой положительной обратной связи имеет место еще положительная обратная связь и за счет источника питания, поскольку уменьшение сопротивлснпя межэлектродного промежутка, вызванное увеличением плотности заряженных частиц, приводит и увеличению тока, который, в свою очередь, уменьшает сопротивление зазора и т. д.В результате вышеуказанных положительных связей амплитуды тока может возрасть, например, от 10 ка до 2000 ка и создавать при этом такое собственное магнитное поле, которое сжимает шнур разряда, что уменьшает количество тепла, уходящего в окружающий электролит. Этот эффект также создает положительную обратную связь и усиливает локальное испарение анодного пятна.Слой электролита на аноде, так же как и вышерассмотренные положительные обратные связи, локализует возникновение пробоя на одном месте, заставляет разряд протекать главным образом в ионизированных парах металла, что усиливает его разрушительное действие и придает явлению характер локального взрыва. При этом с увеличением плотности тока повышается эффективность процесса и при больших плотностях тэка практически вся энергия расходуется на размерную обработку детали,Таким образом, с целью повышения про. изводительности процесса при заданной энергии необходимо уменьшать продолжительность разряда и увеличивать амплитуду тока.Для уменьшения разрушения электродаицструмецта необходимо создать такие условия, чтобы количество энергии, поступающее во время разряда ца катод, было цедостаточ. цо для его даже небольшого локального разрушения, т, е. нельзя допускать бомбардировки катода положительными ионами с плотностями мощности выше порога разрушения.Поскольку подвижность электронов как минимум ца два порядка больше подвижности ионов, то в среднем электроны достигают анода значительно быстрее, чем положительные ионы катода, Следовательно, разрушцтельные бомбардировки ионами электрода-инструмента можно практически исключить за счет выбора длительности всплесков в импульсах напряжений (2 - фиг, 1) короче среднего времени движения ионов из разряда на катод, т. е. и с этой точки зрения не. обходимо уменьшать продолжительность времени разряда, При больших перенапря. жениях электрические пробои коротких межэлектродных промежутков могут происходить даже за время меньше 0,01 мксек, в течение таких длительностей разрядов происходиг только разрушение за счет ускоренных электронов анода - обрабатываемой детали, Таким образом, после образования небольшой лунки на обрабатываемой детали необходимо уменьшить до нуля напряжение на межэлектродном промежутке. Наступает третья фаза в импульсе напряжения (3 - фиг. 1), когда с межэлектродного промежутка с крутым задним фронтом волны отключается напряжение.Быстрому гашению разрядов, деионизацни частиц и спаду тока до нуля (3 - фиг, 2) способствует наличие в межэлектродном промежутке движущейся полупроводя щей жидкой среды и в большинстве случаев наличие газообразного водорода, выделяемого при применениях в качестве жидких сред, например, водных растворов солей, кислот и щелочей. Далее за время от 12 до Т происходит восстановление исходного состояния, Затем возбуждается второй импульс и все повторяется сначала, после этого действует следующий импульс и т. д. Разряды происходят до тех пор, пока в этом месте находится минимальный зазор. Затем они выравнивают зазор в другом месте.342747 Предмет изобретения оставитель Т. КазииоваТехред Л. Куклина Редакт ева рректор Л. Бадылама аказ 2260/4 Изд966 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4)5Типография, пр, Сапунова Поскольку при резких повышениях напряжений электрические пробои возникают в местах с наибольшими градиентами поля,т, е. там, где обрабатываемая деталь находится ближе к электроду-инструменту, то за счет периодических разрядов на обрабатываемой детали с поправкой на постоянный межэлектродпый промежуток копируется форма электрода-инструмента.Из вышеизложенного следует, что управ. ляемые пробои межэлектродного зазора пои высоких плотностях тока дают возможность одновременно повысить производительно:ть процесса и точность изготовления деталей с получением высококачественных обработанных поверхностей. Кроме того, они исключают затягивание разрядов, которые могли бы привести к порче обрабатываемой детали и износу электрода-инструмента. Способ эрозионно-химической обработкитокопроводящих материалов однонаправлен- Ь ными импульсами тока в полупроводящихжидких средах при малых межэлектродных зазорах, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат на обработку, повышения точности и чистоты обрабаты ваемой поверхности, используют двухступенчатые импульсы напряжения, первая ступень которых - длинные низковольтные импульсы с амплитудой, достаточной для обеспечения процесса электрохимической обработки, а 15 вторая ступень - короткие импульсы с амплитудой, обеспечивающей пробой межэлек тродной среды и эрозионную обработку изделия,