ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Генераторы импульсов из "Размерная электрическая обработка металлов " Электрическая эрозия электродов определяется процессами, происходящими на границах между каналом разряда, с одной стороны, и анодом или катодом, с другой. Заряд в столбе переносится в основном электронами, поэтому ток разряда должен примерно равняться току электронов, выходящих с катода. Поскольку при ЭЭО разряд самостоятельный, то он сам для себя создает условия, необходимые для получения потока электронов с катода. [c.26] Еще один возможный механизм ввода электронов в канал — это перезарядка положительных ионов у поверхности испаряющегося катода. Влетая в столб канала (из прикатодной зоны), атомы ионизуются здесь электронами, а под действием поля возникающие ионы движутся обратно на катод, на поверхности которого соединяются с электродами и снова превращаются в атомы, совершая затем много раз тот же самый цикл. Появление ионов у катода означает введение положительных зарядов в облако электронов, что способствует снижению высоты потенциального барьера и увеличению эмиссии всех видов. [c.27] Протекание разряда сопровождается поступлением потока энергии на ту часть катода (пятно), которая граничит с каналом. Этот поток слагается из следующих составляющих. [c.27] Для увеличения (/кат иа катоде-заготовке требуется создать большое внешнее иоле для автоэлектронпой или термоавтоэлектронной эмиссии. Напротив, для снижения данного потока на инструменте) необходим режим термоэлектронной эмиссии без заметного внешнего поля, а для катода следует применить тугоплавкий материал с большой работой выхода электрона. [c.28] Поступление энергии на анод. Электроны, ускоряясь в области анодного падения потенциала аи, из столба переходят в анод, ко торый при определенных условиях может испускать также н положительные ионы, входящие в канал разряда. На анодное пятно, граничащее с каналом, поступает поток энергии, слагаемой из таких составляющих. [c.28] В настоящее время отсутствуют надежные данные как теоретические, так н экспериментальные относительно свойств электродных процессов, в частности, о плотности теплового потока, также для реальных условий ЭЭО точно неизвестны Чка.1, Иан, кат, ан, / И рион. [c.28] С увеличением длительности импульса меняется роль отдельных слагаемых в формулах (26), (27) и, в частности, падает тепловая мощность, отдаваемая горячими частицами (уменьшается давление в канале), и снижается плотность тока вследствие расширения канала. [c.28] При очень коротких разрядах (10 с) ионы можно считать холодными , поэтому вблизи электродов не успевают образоваться объемные заряды ионов, ускоряющее электрическое поле не появляется, а ионная составляющая тока мала. Оба электрода разогреваются нейтральными частицами плазмы, с катода возникает эмиссия, скорее всего, термо- или автоэлектронного типа, а на анод энергия передается электронами. Энергия преимущественно поступает на анод, в качестве которого следует использовать заготовку (прямая полярность). Вследствие небольших размеров канала разряда велики удельные потоки теплоты на анод, вещество которого преимущественно испаряется. Поскольку плотность вещества канала высокая, а испарение начинается с некоторой задержкой,, требуемой для нагревания до температуры кипения, то передача энергии паровыми струями незначительна. [c.29] Чем выше длительность импульса, тем большую роль в распределении потоков на электродах играют ионы. Растет доля энергии, отдаваемая ионами катоду, особенно, если его вещество не тугоплавкое (например, сталь), а термоэлектронная эмиссия и, следовательно, охлаждение катода отсутствует. Благодаря ионному току на катоде нейтрализуется отрицательный объемный заряд электронов, что создает предпосылки для термоавтоэлектронной и. быть может, автоэлектронпой эмиссий. [c.29] Описанное явление вместе с перераспределением теплового потока на электроды приводит к тому, что эрозия анода становится меньще, чем катода и, например, при ЭЭО стали в масле на длинных импульсах (в электроимпульсном режиме) следует применить обратную полярность. Подбор электрического режима позволяет резко снизить износ анода-инструмента при высокой производительности. Разумеется, при ЭЭО в воде защитной пленки на ЭИ не возникает. [c.30] Другая особенность ЭЭО на длинных импульсах — падение удельных тепловых потоков, что объясняется больщими размерами канала. Поэтому тепловые явления на электродах протекают менее интенсивно, в основном наблюдается плавление электродов, что ослабляет их взаимодействие паровыми струями. [c.30] Указанные коэффициенты зависят от условий ЭЭО и теоретически пока не рассчитываются в первом приближении ран — Ркат 0,4. [c.30] Тепловые задачи для электродов. Для изучения тепловых процессов не представляет никакого интереса происхождение тепловых потоков. Для обоих электродов одинаковы способы рещения так называемой тепловой задачи, которая сводится к отысканию распределения температуры в окрестности электродного пятна, где поверхностные источники вводят теплоту q аы или (/кат) из канала разряда в материал электрода. [c.30] Испарение вещества электрода определяется теплотой фазового превращения исп, необходимой для испарения материала и связанной с точкой кипения бисп. [c.31] Как следует из выражения (32), вещество испаряется при мощных тепловых потоках, т. е. при коротких разрядах, длительностью 10 . .. 10 5 с. Для снижения износа катода-инструмента (т. е, для уменьщепия глубины каждой лунки) его изготавливают из электропроводного материала с высокими значениями точки кипения, теплоемкости, теплоты фазового превращения и теплопроводности (например, медь). Подобные режимы ЭЭО — энергоемки. [c.32] Быстрый ввод больщого количества теплоты может вызвать неравномерное тепловое расщирение материала электродов и, в конце концов, создать силы, отрывающие твердые частицы от электрода (особенно из хрупкого материала), а также образовать трещины в поверхностном слое детали. [c.32] Взаимообмен энергиями паровых струй приводит к зависимости эрозии данного электрода от свойств материала противоположного электрода и к некоторому выравниванию кат и 7ан. Приняв Цал — ан — кат, можно по формуле (33) найти отношение глубин лунок на аноде и катоде Ал.ав/ л.кат, которое характеризует относительную эрозионную стойкость данной пары электродов при правильном выборе материала инструмента и режима обработки это отношение на прямой полярности должно быть больше 1. [c.32] Процесс плавления поверхностного слоя электрода в том случае, если тепловой поток не вызывает взрывного испарения, может иметь два предельных режима 1) во время разряда плавится поверхностный слой электрода глубиной Лд и весь жидкий металл из лунки выбрасывается сразу после прекращения импульса 2) расплав удаляется непрерывно, и тепловой поток действует на постоянно обнажающийся твердый материал электрода. [c.32] Вернуться к основной статье