"Холодная" обработка металлов

Обработка металлов, в любом случае, связана с затратами энергии. Методы обработки
металлов, связанные с выделением или использованием большого количества тепла, преобладают в общем объеме металлообработки. Но существуют ситуации, когда пластические или термические деформации структуры металла недопустимы или просто невозможны.

Гидроабразивная резка листового материала

Гидроабразивная резка, как промышленный технологический процесс, возникла в связи с необходимостью резать труднообрабатываемые стали и сплавы, которые не допускают термических деформаций или выгорания составляющих элементов сплава (титановые или никелевые сплавы, сплавы редкоземельных металлов), которые применяются в авиастроении, космической и военной промышленности. Другой областью применения гидроабразивной обработки стала резка композитных или многослойных материалов, которые появились развитием ядерной энергетики.

Процесс гидроабразивной резки использует на энергию струи воды (давление до 150 МПа), усиленной действием абразива. Струя воды диаметром 1…3 мм формируется в виде ламинарного потока при прохождении через сопло Лаваля. Добавление абразива происходит в камере смешивания, куда абразив подается под небольшим давлением воздуха.

Режимов резания для гидроабразивной обработки, как таковых, нет. Есть режимы, которые рекомендованы производителем оборудования. Они полученные статистическим путем для конкретных материалов и типа абразива.

Станки для гидроабразивной обработки выпускают двух типов: консольные и портальные. Причем, относительно небольшие консольные, либо большие портальные, и только с ЧПУ. Это связано с узкой специализацией станков и их дороговизной, которая обусловлена наличием станции высокого давления, системой подготовки и очистки воды, а также специальными требованиями к персоналу. Но в тоже время, у этого метода нет ограничений по обрабатываемому материалу, и есть дополнительные технологические варианты применения. Применение оборудования с ЧПУ на заказ — вполне реальный способ повышения эффективности использования оборудования.

Электроэрозионная обработка металлов
Электроэрозионная резка металла применяется в случаях, когда требуемой геометрии детали невозможно достичь механической обработкой. Это высокая твердость материала и/или сложность профиля при ограниченных размерах. Процесс основан на разрушении кристаллической структуры и расплаве микрочастиц металла под действием электрического тока. Пробой, между электродами в рабочей диэлектрической среде, происходит в точке минимального расстояния, т.е. профиль детали будет соответствовать всем точкам профиля электрода. В качестве рабочей среды используют смесь минерального масла и керосина, которая является одновременно носителем продуктов эрозии и требует очистки.

Применяется две принципиальные схемы формирования импульсов. Характеристики, определяющие режимы скорости эрозии: длительность импульса П-образной формы, величина (амплитуда) тока и продолжительность паузы между импульсами, где длительность и величина импульса зависит от генератора импульса, а величина паузы от диэлектрических свойств рабочей жидкости.
1. RC-схема (электроискровая обработка), где: R — активное сопротивление, определяющее скорость зарядки конденсатора (величину паузы), С — конденсатор, определяющий мощность (амплитуду) разряда. В качестве анода, чаще всего, выступает формообразующий электрод.
2. Электронная схема (электроимпульсная обработка). Формирование всех параметров импульса происходит по электронной схеме, допускающей контроль текущих параметров, их автоматическое регулирование и согласование с величиной перемещения электрода. Кроме этого электронная схема позволяет менять полярность электродов в ходе обработки по заданному циклу, что уменьшает износ формообразующего электрода.

Для получения требуемой геометрии применяют два типа инструмента.
• Проволока. Проволочная технология электроэрозионного резания применяется для обработки сквозных наружных и внутренних поверхностей детали. Материал проволоки: нихром — для цветных сплавов и химически чистых металлов; латунь — для сталей и твердых сплавов. Диаметр проволоки (от 0.1мм) определяет минимальный радиус скруглений в точках изменения направления образующей сечения детали. В процессе резания проволока перематывается с одной катушки на другую. Ток через токосъемники подается на участке реза. Основное формообразующее движение — перемещение стола с ванной. В современных станках с ЧПУ добавлены перемещения направляющих роликов или фильер проволоки. Согласованные перемещения приводов позволяют получать сквозные профили высокой сложности.
• Твердотельный инструмент, который различается на копировальный — для формирования трехмерной поверхности (объема) и прошивной (полый, сплошной) — для получения сквозных или глухих отверстий соответствующих профилю инструмента. Копировальный инструмент применяют для изготовления деталей штампов по объемной модели любой сложности, на которую нанесен токопроводящий (медный) слой методом гальванопластики. Прошивной метод позволяет получать профиль детали полностью соответствующий профилю инструмента. При применении этого метода необходимо учитывать зазор, который образуется у кромок инструмента (линия перехода торца на стенку). Зазор зависит от параметров тока. Эта особенность позволяет выполнять врезание в тело детали без смещения инструмента, а в сочетании со смещением инструмента получать сложную поверхность и отверстия с криволинейной осью.

Электроэрозионная обработка имеет большие возможности, которые продолжают расширяться с развитием оборудования с системами ЧПУ, в которые интегрированы в системы трехмерного проектирования. Но и в настоящее время модельный ряд оборудования для электроэрозионной обработки очень обширен. Производители предлагают станки с возможностями — от обработки конического отверстия с углом 45° на длине 400 мм, до изготовления матриц и пуансонов для миниатюрных деталей с точностью 0.005 мм. К слову, вся геометрия твердосплавных пластин по передней поверхности выполняется только электроэрозионным способом. Широчайшие технологические возможности электроэрозионной обработки делают услугу — металлообработка ЧПУ на заказ — доступной и экономически оправданной.
М.Мутыхляев