Электроискровое напыление своими руками

Электроискровое напыление своими руками

Для изменения формы размеров заготовки из металла можно использовать электроэрозионный метод обработки.

Он используется на протяжении многих лет в различных отраслях промышленности, характеризуется высокой точностью, но малой производительностью.

Для применения данного метода обработки следует использовать специальный электроискровой станок, который можно приобрести или сделать своими руками.

Самодельный вариант исполнения можно использовать в быту при мелкосерийном производстве. Его стоимость изготовления своими руками будет ниже, чем покупка промышленного варианта исполнения.

Поэтому рассмотрим подробнее то, как можно сделать рассматриваемый электроискровой станок своими руками, что для этого понадобиться и в каких случаях он сможет использоваться.

Самодельный элетроискровой станок

Принцип рассматриваемого метода обработки

Особенностью обработки электроискровой установкой можно назвать то, что испарение металла происходит из-за воздействия определенного заряда на поверхность заготовки.

Примером подобного воздействия можно назвать замыкание конденсатора на металлической пластинке – образуется лунка определенных размеров.

Электроэрозионный разряд создает высокую температуру, которая просто испаряет металл с поверхности.

Стоит отметить, что станок из этой группы уже используется на протяжении последних 50 лет в различных сферах промышленности.

Главным условием использования подобного электроискрового станка можно назвать то, что заготовка должна быть изготовлена из определенного металла. При этом учитывается не степень обрабатываемости, а электропроводящие свойства.

Основной элемент конструкции

Электроэрозионный станок имеет искровой генератор, который выступает в качестве конденсатора.

Для обработки следует использовать накопительный элемент большой емкости.

Принцип обработки заключается в накоплении энергии в течение длительного времени, а затем ее выброс в течение короткого промежутка времени.

По этому принципу работает также устройство лазерной установки: уменьшение промежутка времени выброса энергии приводит к увеличению плотности тока, а значит существенно повышается температура.

Электрическая схема электроискровой установки

Принцип работы генератора, который установлен на электроэрозионный станок, заключается в следующем:

1. диодный мост проводит выпрямление промышленного тока напряжением 220 или 380 Вольт;
2. установленная лампа ограничивает тока короткого замыкания и защиты диодного моста;
3. чем выше показатель нагрузки, тем быстрее проходит зарядка электроискрового станка;
4. после того как зарядка закончится, лампа погаснет;
5. зарядив установленный накопитель можно поднести электрод к обрабатываемой заготовке;
6. после того как проводится размыкание цепи, конденсатор снова начинает заряжаться;
7. время зарядки установленного накопительного элемента зависит от его емкости. Как правило, временной промежуток от 0,5 до 1 секунды;
8. на момент разряда сила тока достигает несколько тысяч ампер;
9. провод от конденсатора к электроду должен иметь большое поперечное сечение, около 10 квадратных миллиметров. При этом провод должен быть изготовлен исключительно из меди.

Частота генерации при подводе электрода электроискрового станка составляет 1 Гц.

Конструкция электроискрового станка

Есть схемы, реализовать которые достаточно сложно. Рассматриваемая схема может быть реализована своими руками.

Детали для устанавливаемого генератора не в дефиците, их можно приобрести в специализированном магазине. Конденсаторы также имеют большое распространение, как и диодный мост.

При этом, создавая самодельный электроискровой станок, следует учесть нижеприведенные моменты:

1. на конденсаторе указываемое напряжение не должно быть менее 320 Вольт;
2. количество накопителей энергии и их емкость выбираются с учетом того, что общая емкость должна составлять 1000 мкФ. Соединение всех конденсаторов должно проводится параллельно. Стоит учитывать, что мощность самодельного варианта исполнения увеличивается в случае необходимости получения более сильного искрового удара;
3. лампу устанавливают в фарфоровый патрон. Следует защитить лампу от падения, устанавливается автомат защиты с силой токи от 2 до 6 Ампер;
4. автомат используется для включения цепи;
5. электроды должны иметь прочные зажимы;
6. для минусового провода используется винтовой зажим;
7. Плюсовой провод имеет зажим с медного электрода и штатив для направления.

Электромаркер по металлу. Как сделать гравировку?

К числу специфических способов электроискровой обработки токопроводящих материалов относится гравировка их поверхности с применением электрического разряда малой скважности. Производимые для этих целей электромаркеры по металлу представляют собой компактные, энергосберегающие приборы, а потому широко применяются как в производственных, так и в бытовых целях.

Характеристики устройства

При пробое межэлектродного промежутка между катодом, в качестве которого выступает маркирующий инструмент (иногда называемый электрографическим пером) и анодом – поверхностью металла, происходит эрозия металла анода, в результате которой формируется совокупность лунок.

Их форма и расположение определяется траекторией перемещения электромаркера по металлу и интенсивностью электрического импульса.

Для того, чтобы тепловая энергия испарения металла концентрировалась в ограниченном объёме, поверхность зоны обработки смачивается жидким диэлектриком, в качестве которого используется обычное минеральное масло.

Кроме того, масло снижает усилие отрыва вручную перемещаемого электрода от обрабатываемой поверхности, не допуская короткого замыкания в межэлектродном промежутке. Анод–заготовка присоединяется к общей электрической цепи устройства при помощи зажима. Нельзя для электромаркировки использовать воду, и тем более – водные растворы солей.

В результате точечной эрозии на поверхности можно сформировать рисунок, производственное клеймо или любую другую отметку глубиной до 1…2 мм. Кроме того, промаркированная поверхность отличается и визуально.

Поскольку результатом единичного акта электроэрозии является лунка, где дно формируется периодическими электрическими импульсами, то обработанная поверхность всегда является матовой, а потому особенно заметна на шлифованном, полированном, либо холоднокатанном металле.

Процесс электрографической маркировки устойчиво протекает при следующих рабочих характеристиках устройства:

1. Рабочее напряжение, В – 30…140.
2. Ток обработки, мА – 40…300.
3. Скважность, с-1 – до 100.
4. Материал катода – вольфрамовая проволока диаметром до 1 мм (возможно также применение высокоуглеродистой стали типа 65Г или 60С2).

Практически потребляемая мощность устройства зависит от глубины маркировки и электроэрозионной способности металла анода, но обычно не превышает 20…50 Вт.

В комплект поставки входит также вибратор, генерирующий колебания рабочей головки прибора с необходимой частотой.

С целью обеспечения электрической безопасности электромаркеры по металлу снабжаются тепловыми датчиками, реагирующими на перегрев.

Принцип работы электромаркера

Поверхность металла, подлежащая маркировке, должна быть тщательно очищена от жировых загрязнений и окисных плёнок.

Последние заметно ухудшают проводимость металла, что вынуждает увеличивать напряжение в межэлектродном промежутке.

Разряд получается малой скважности, однако с более грубыми лунками, что ухудшает качество маркировки. Мощность искрового разряда регулируется ступенчатым переключателем.

Оптимальными для данных целей считаются следующие геометрические характеристики лунки:

• Ширина – 0,2…2,0 мм;
• Глубина – 0,15…20 мкм;
• Скорость перемещения маркера по поверхности — до 10 мм/с.

В комплект некоторых моделей электромаркеров по металлу входит также стальная плита, снабжаемая креплениями для фиксирования детали, которая подвергается маркировке.

Последовательность работы с электромаркером по металлу такова. Прибор через автономный блок питания подключается к бытовой электросети напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Маркируемая деталь зажимом «крокодил» присоединяется к металлической плите.

Вибрационное устройство с целью защиты глаз оператора закрывается специальным фильтром, после чего электрографическое перо подносится к поверхности, которая покрыта тонким (2…3 мм) слоем жидкого диэлектрика.

Вначале производится пробный разряд, при котором устанавливается оптимальная скорость перемещения электрографического карандаша по поверхности изделия. По мере перемещения пера смачиваются диэлектриком новые участки обработки.

Для настройки электрографического маркера по металлу необходимо произвести следующие действия:

1. Настроить частоту вибратора на требуемый режим. Для этого пользуются (в зависимости от типоразмера и производителя данных устройств) одним из следующих способов: либо оптимизируют звуковой сигнал (при снижении частоты колебаний допустимое значение межэлектродного зазора увеличивается), либо регулируют частоту путём изменения яркости сигнальной лампочки.
2. Переключателем устанавливают необходимую величину тока. Обычно она максимальна для металлов с низкой теплопроводностью (большинство цветных металлов и сплавов), и меньше – для алюминия, стали или чугуна.

1. Перемещением электрода-инструмента по необходимой траектории движения, производят маркировку. Габаритные размеры символов не имеют ограничений.
2. При работе с электромаркером следует помнить, что увеличение, сверх необходимого, напряжения и тока электрического разряда ускоряет износ электрода, и не приводит к существенному увеличению производительности процесса. Особенно интенсивен износ в случае короткого замыкания цепи (случается при недостатке или отсутствии жидкости-диэлектрика на маркируемой поверхности изделия). Для ориентировки можно пользоваться нормативными значениями износа 0,05…0,2 мм на одно клеймение.
3. Для исправления ошибочного нанесённого знака поверхность необходимо прошлифовать.

Применение электрокарандаша требует от оператора определённых навыков и опыта работы.

Длительность непрерывного использования электроискрового маркера принципиально не ограничивается, хотя при продолжительности работы устройства более 30…40 минут блок генератора импульсов разогревается.

Замена изношенного катода-инструмента производится при отключённом приборе. Электромаркер по металлу не должен эксплуатироваться в помещениях, относительная влажность воздуха в которых превышает 75%.

Преимущества электромаркеров и их типоразмеры

Сохранение товарного вида продукции после электромаркировки обеспечивается:

• Отсутствием искажений поверхности изделия;
• Возможностью проводить клеймение тонких поверхностей без опасности их деформирования;
• Эффективным использованием процесса относительно любых токопроводящих материалов;
• Удобством нанесения клейм, номенклатура которых ничем не ограничивается;
• При использовании вольфрамового электрода с избирательным переносом металла одновременно производится антикоррозионная обработка поверхности стальных изделий.

Модели наиболее востребованных электромаркеров приведены в таблице

Модель прибо-ра	Габарит-ные размеры лунки, мкм	Предель-ный размер символа, мм	Напряжение, В	Ток, мА	Потре-бляемая мощ-ность, Вт	Фирма,страна	Ориен-тиро-вочная цена, руб.
EVZ-021	10×10	До 50	220…230	200	20	Josef Solnar (Чехия)	10000
EVZ-022	20×50	Неогра-ничен	220…230	450	50	Josef Solnar	12000
AG25/3	20×20	Тоже	4	5000	25	ArgloAG (Швейцария)	23500
AG50/6	20×50	Тоже	6,5	6500	50	ArgloAG	25000

Электроискровое наращивание и легирование

Способ электроискровой обработки металлов, разработанный Б.Р. Лазаренко и Н.И.

Лазаренко, основан на явлении электрической эрозии материалов при искровом разряде в газовой среде (преимущественно на воздухе) и полярного переноса продуктов эрозии на катод (деталь), на поверхности которого формируется слой измененной структуры и состава [12].

В результате электрического пробоя межэлектродного промежутка возникает искровой разряд, в котором поток электронов приводит к локальному разогреву электрода (анода).

На поверхности катода под действием значительных тепловых нагрузок происходят микрометаллургические и сопутствующие им процессы (термомеханические, гидродинамические, диффузионные), осуществляющие перемешивание материала катода и анода, при взаимодействии с компонентами газовой среды, что способствует образованию высокой адгезии между основой и формируемым слоем. Поэтому электроискровое легирование следует считать методом создания новых композиционных материалов.

В первую очередь это относится к тугоплавким покрытиям, наиболее существенно и принципиально изменяющим свойства верхнего слоя материала. Величина этих изменений определяется составом, структурой, свойствами материалов электродов и технологическими параметрами процесса электроискрового легирования.

2. Общая схема процесса электроискрового легирования

На рис. 1 приведена общая схема процесса ЭИЛ с вибрирующим анодом в виде компактного электрода и изображение образующегося верхнего слоя.

Рис. 1. Схема электроискрового легирования (ЭИЛ): Г.И. – генератор импульсного тока; МЭП – межэлектродный промежуток; ИР – искровой разряд; А – анод; К – катод

Процесс ЭИЛ начинается со сближения анода (электрода) с катодом (деталью). При расстоянии между ними, равном пробивному, начинается развитие искрового разряда длительностью 10–6…10–3с, который во многих случаях завершается при контакте электродов.

При небольших напряжениях между электродами (U < 100 B) возможно контактное начало разряда от накопительного конденсатора генератора импульсов. После пробоя межэлектродного промежутка (МЭП) за счет энергии, поступающей от генератора импульсов, на поверхностях электродов развиваются локальные очаги плавления, испарения, вызывающие электрическую эрозию материалов электродов (анода и катода).

Преимущественный перенос эродируемого материала анода на катод обеспечивает формирование на нем измененного поверхностного слоя. После окончания импульсного искрового разряда и отхода анода от катода завершается разрыв электрической цепи.

Реализация непрерывного процесса ЭИЛ за счет периодической коммутации анода с катодом осуществляется с помощью специальных устройств, например вибратора с закрепленным на нем анодом.

Конструктивно разработаны и другие устройства периодической коммутации, в том числе и для процессов формирования покрытий методом ЭИЛ порошковыми материалами.

3. Модель процесса электроискрового легирования

Модель процесса, разработанная Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко, заключается в следующем: при сближении электродов напряженность электрического поля между ними увеличивается и, достигнув определенной величины, вызывает пробой промежутка между электродами.

Через возникающий канал сквозной проводимости пучок электронов сфокусированно ударяется о твердую металлическую поверхность анода. Энергия движения остановленных электронов выделяется в поверхностных слоях анода.

Энергия от специального источника питания импульсно подводится к разрядному промежутку, поэтому плотность тока в канале значительно превосходит критические значения. Вследствие этого металл анода локально разогревается, расплавляется и частично испаряется. Капля расплавленного металла отделяется от анода и, опережая его, движется к катоду.

В процессе отделения от анода летящая капля успевает нагреться до высокой температуры, закипает и взрывается. Цепь тока прерывается, фокусирующее действие электромагнитного поля исчезает, и образовавшиеся частицы летят широким фронтом.

Поскольку перегретая капля и частицы находятся в газовой среде, возможно образование химических соединений, вследствие чего отделившиеся от анода частицы могут отличаться от материала анода. Достигнув катода, расплавленные частицы анода свариваются с ним и частично внедряются в его поверхность.

Движущийся за частицами электрод-анод механически ударяет о катод, перемешивая частицы анода. При этом протекают процессы диффузии и химических реакций. Механический удар по раскаленной массе металла проковывает полученное покрытие, увеличивая его однородность и плотность. Так как процесс носит локальный характер, имеет место и сверхскоростная закалка. После этого электрод-анод отходит от катода, а на поверхности последнего остается прочно соединенный с ним слой материала анода.

Эта модель процесса разработана для высоких напряжений между электродами. При ЭИЛ, где используют напряжения не выше 100…200 В, пробой межэлектродного промежутка происходит практически при контакте электродов (зазор 5…10 мкм) через частицы, находящиеся в воздухе или на поверхности электродов.

При контактном начале пробоя на первом этапе происходит электрический взрыв контактного мостика, обеспечивающий предварительную очистку поверхности и последующее формирование межэлектродного пространства для развития плазменного разряда.

На сблизившиеся жидкие объемы анода и катода действуют гидродинамическое давление факелов, газокинетическое давление со стороны канала проводимости, сила электрического поля, электродинамическая сила, реактивное давление. Механизм образования покрытия при ЭИЛ дополняется в работах Н.И.

Лазаренко, согласно которому выброс металла происходит и с поверхности катода [16]. На поверхности последнего образуется лунка с краями, несколько приподнятыми над первоначальной поверхностью.

Поэтому при электроискровом легировании поверхность обрабатываемой детали представляет собой совокупность гребней и впадин, геометрические размеры и частота следований которых определяет шероховатость, сплошность обработанной поверхности.

4. Установки для электроискрового наращивания и легирования

Универсальная механизированная высокочастотная установка ИМ-101 (рис.

2) предназначена для электроискрового упрочнения рабочих поверхностей всех видов режущего инструмента, штампового кузнечно-прессового, заготовительного и литейного производств, для восстановления изношенных поверхностей деталей в ремонтном производстве при работе в ручном и механизированном режимах при оснащении одноэлектродными и многоэлектродными головками.

Рис. 2. Универсальная механизированная высокочастотная установка для электроискрового легирования ИМ-101

Особенности: установка оснащена двумя генераторами электроискровых разрядов и позволяет использовать параллельно две одноэлектродные головки для повышения производительности механизированного ЭИЛ.

Технические характеристики установки:

• напряжение питающей сети, В (50 Гц) – 220±22;
• потребляемая мощность, кВА – 1,5;
• суммарная емкость разрядных конденсаторов, мкф – 340;
• производительность, см2/мин – до12,0;
• частота следования импульсов, Гц – 100…1200;
• толщина слоя покрытия, мм – до1,2;
• шероховатость покрытия, Rа мкм – 1,5;
• масса генератора, кг – 42;
• габаритные размеры, мм – 480x210x480;
• повышенная мощность;
• позволяет создавать покрытия толщиной до 0,1 мм за один проход.

Малогабаритная установка для ручного ЭИЛ типа ИМ-05 (рис. 3) предназначена для электроискрового упрочнения рабочих поверхностей всех видов режущего инструмента, штампового оснащения кузнечно-заготовительного и литейного производств.

Рис. 3. Малогабаритная установка для ручного ЭИЛ типа ИМ-05

Особенности: оригинальная схема генератора электроискровых разрядов, установка имеет 3 режима работы, максимальная емкость разрядных конденсаторов – 60 мкф.

Технические характеристики установки:

• напряжение питающей сети, В (50 Гц) – 220±22;
• потребляемая мощность, кВА – 0,3;
• производительность, см2/мин – 3,0;
• частота следования импульсов, Гц – 100;
• толщина слоя покрытия, мм – до 0,1;
• шероховатость покрытия, Rа мкм – 3,0;
• масса, кг – 6,4;
• габаритные размеры, мм – 245x110x220.

5. Примеры обработки поверхностей изделий с помощью ЭИЛ

1. Валы-бендиксы стартеров

Технология восстановления валов-бендиксов стартера двигателя не требует значительных капитальных затрат. Толщина восстановленного слоя с упрочняющим покрытием составляет от 0,025 до 0,5 мм на сторону (рис. 4, а).

2. Шатунные валы

Технология обеспечивает восстановление шпоночного соединения, конуса, шеек под подшипники шатунных валов для бензопил при затратах, не превышающих 15 % стоимости вала (рис. 4, б).

3. Валы турбонагнетателей транспортных средств

Толщина восстановленного слоя с упрочняющим покрытием составляет до 0,2 мм на сторону (рис. 4, в).

Рис. 4. Детали, восстановленные и упрочненные с помощью ЭИЛ

4. Обоймы-шестерни с внутренним зацеплением

Технологический процесс восстановления шлицев обоймышестерни обеспечивает восстановление изношенных поверхностей при отсутствии деформации эвольвенты зубчатого зацепления. Толщина восстановленного слоя с упрочняющим покрытием составляет 0,5 мм на сторону (рис. 5, а).

Рис. 5. Упрочненные поверхности деталей с помощью электроискрового легирования

5. Шлицевое соединение

Технология обеспечивает восстановление боковых поверхностей шлицев сопрягаемых деталей мотокультиватора при затратах, не превышающих 15 % стоимости вала. Толщина восстанавливаемого слоя до 0,6 мм (рис. 5, б).

6. Ножи мясорубки

Технология упрочнения рабочих поверхностей ножей механизированной мясорубки обеспечивает повышение долговечности в 2…3 раза при затратах, не превышающих 15 % стоимости новых ножей (рис. 5, в).

7. Дисковая пила для пилорамы

Стойкость инструмента после упрочнения превышает стойкость неупрочненных инструментов в 4…5 раз, что позволяет повысить производительность процесса на 25 % (рис. 5, г).

Электроискровая обработка металлов своими руками

В направлении металлообработки широкое распространение получил метод электроэрозионной обработки (ЭЭО). Электроэрозионный метод обработки был открыт советскими учеными в 1947 году.

Электроэрозионный метод обработки

Эта технология смогла значительно облегчить процесс обработки металла, особенно это помогло при обработке металлов высокой прочности, при изготовлении деталей сложной конструкции, а также в других направлениях.

Суть и применение методики

 Работа метода основана на воздействии на деталь электрическими разрядами в диэлектрической среде, вследствие чего происходит разрушение металла или изменение его физических свойств.

Применение метода ЭЭО:

• При обработке деталей из металлов со сложными физико-химическими свойствами;
• При изготовлении деталей сложных геометрических параметров, со сложно выполнимой механической обработкой;
• При легировании поверхности для повышения показателей износоустойчивости и придания деталям требуемых качеств;
• Повышение характеристик верхнего слоя металлической поверхности (упрочнение) за счет окисления материала под воздействием электрического разряда;
• Высокоточная шлифовка детали;
• Маркирование изделий без вредоносного влияния, что присутствует при механическом клеймлении.

Высокоточная шлифовка детали

Для выполнения различных операций применяются разные виды электроэрозионной обработки. На промышленных станках устанавливаются устройства числового программного управления (ЧПУ), что значительно упрощает применение любого вида обработки.

Виды электроэрозионной обработки материала:

• Электроискровой вид обработки применяется при резке твердосплавных материалов, фигурной резке и для проделывания отверстий в металлах высокой прочности. Дает высокую точность, но скорость работы невелика. Применяется в прошивных станках.
• Электроконтактный способ обработки основан на местном расплавлении металла дуговыми разрядами с последующим удалением отработанного материала. Метод имеет более низкую точность, но более высокую скорость работы, чем электроискровой способ. Применяется при работе с большими деталями из чугуна, легированной стали, тугоплавких и других металлов.
• Электроимпульсный метод сродни электроискровому, но применяются дуговые разряды продолжительностью до 0.01 секунды. Это дает высокую производительность при относительно хорошем качестве.
• Анодно-механический метод основан на сочетании электрического и механического воздействия на металл. Рабочий инструмент – диск, а рабочая среда – жидкое стекло или сходное по характеристикам вещество. На обрабатываемую деталь и диск подают определенное напряжение, при разряде металл расплавляется, а шлам удаляется диском механически.

Электроконтактный способ обработки

В промышленности применяются станки, работающие на основе метода электроэрозионной обработки металла. Они классифицируются по нескольким параметрам: принцип работы, управление, наличие ЧПУ и т.д.

Виды станков, работающих на принципе ЭЭО:

• Электроэрозионный вырезной станок;
• Электроэрозионный проволочный станок;
• Электроэрозионный проволочно-вырезной станок;
• Электроэрозионный проволочный с ЧПУ;
• Электроэрозионный прошивной станок.

Электроэрозионный проволочный с ЧПУ

Станок ЭЭО в связи со своей многофункциональностью в хозяйстве нужен, а порой и вовсе не заменим. Заиметь такой аппарат в своем гараже хотел бы каждый. К сожалению, купить такой станок заводской сборки очень накладно и зачастую не представляется возможным. Выход из такой ситуации есть – собрать своими руками.

Вырезной и прошивной станок

Вопреки предвзятому мнению о сложности и невыполнимости такой задачи это не так. Это вполне посильная задача для простого обывателя, хотя все не так просто. Самый простой вид станка – это вырезной станок, предназначается для обработки деталей из легированных, тугоплавких и других прочных металлов.

Электроэрозионный вырезной станок

В электрической схеме присутствуют: источник питания, диодный мост, лампочка и набор конденсаторов, соединенных в параллельную цепь. На выход подключаются электрод и обрабатываемая деталь.

Отметим еще раз, что это принципиальная схема для образного понятия принципа работы устройства.

На практике схема дополнена различными элементами, позволяющими отрегулировать прошивной станок под требуемые параметры.

Общие требования к электрической схеме вырезного станка:

• Учитывайте необходимую мощность станка при выборе трансформатора;
• Напряжение на конденсаторе должно быть больше 320 В;
• Общая емкость конденсаторов должна быть не меньше значения в 1000 мкФ;
• Кабель, идущий от схемы к контактам, должен быть только медным и сечением не меньше 10 мм;

Один из примеров рабочей схемы:

Как сразу видно, схема значительно отличается от принципиальной, но в то же время не является чем-то сверхъестественным.

Все детали электрической схемы можно найти в специализированных магазинах или просто в старых электронных приборах, давно пылящихся где-нибудь в гараже.

Отличное решение – применить ЧПУ для управления станком, но такой способ управления стоит немало, да и подключение его на самодельный станок требует определенных навыков и знаний.

Конструкция станка

Все элементы электрической схемы необходимо надежно закрепить в корпусе из диэлектрика, в качестве материала желательно использовать фторопласт или другой с похожими характеристиками. На панель можно вывести необходимые тумблеры, регуляторы и измерительные приборы.

На станине нужно закрепить держатель для электрода (должен быть закреплен подвижно) и обрабатываемой детали, а также ванночку для диэлектрика, в которой и будет проходить весь процесс. Как дополнение можно поставить автоматическую подачу электрода, это будет очень удобно. Процесс работы такого станка очень медленный, и для проделывания глубокого отверстия уходит много времени.

Проволочный станок своими руками

Электрическая схема проволочного станка та же, что и на вырезном станке, за исключением некоторых нюансов. Рассмотрим другие отличия проволочного станка.

Конструктивно проволочный станок тоже похож на вырезной, но есть отличие – это рабочий элемент станка.

На проволочном станке, в отличие от вырезного, – это тонкая медная проволока на двух барабанах, и в процессе работы проволока перематывается с одного барабана на другой.

Сделано это для снижения износа рабочего инструмента. Неподвижная проволока быстро придет в негодность.

 Это усложняет конструкцию механизмом движения проволоки, который необходимо установить на станину для удобной обработки деталей. В то же время дает станку дополнительный функционал.

При вырезании сложных элементов оптимальным вариантом будет поставить ЧПУ, но, как сказано выше, это обусловлено некоторыми сложностями.

Электроэрозионный станок — принцип работы, устройство и назначение

Обработка материалов с плотной структурой ручным способом малоэффективна, так как требует больших трудозатрат и не обеспечивает высокой точности.

Среди установок, которые позволяют в какой-то степени или полностью (зависит от вида и модели) автоматизировать процесс, электроэрозионные станки менее известны, хотя они и отличаются уникальными возможностями, что выгодно выделяет их среди большинства «собратьев» по станочному парку.

Об особенностях, принципе работы и специфики применения электроэрозионных станков и будет рассказано в предлагаемом читателю материале.

Общая информация

• Независимо от модели, электроэрозионные станки имеют ограничение по обработке деталей. Они могут использоваться для выполнения различных операций лишь в том случае, если образец изготовлен из материалов категории «токопроводящие» (металлы, сплавы).
• Существует несколько методик электроэрозионного воздействия на изделие, отличающихся как способом подачи электрических разрядов, так и параметрами импульсов. В соответствие с этим, все подобные станки позволяют изготавливать детали по-разному, в зависимости от ожидаемого результата.
• Несомненный плюс электроэрозионных установок – возможность ведения обработки образца одновременно по разным направлениям.

Что может получиться в результате, показано на схемах (наиболее распространенные варианты использования электроэрозионных станков).

Способы обработки заготовок

• эл/импульсный;
• эл/искровой;
• анодно-механический;
• эл/контактный.

Виды технологических операций

1. Упрочнение структуры.
2. Шлифовка.
3. Маркирование.
4. Вырезание.
5. Доводка.
6. «Прошивка».
7. Отрезка.
8. Объемное копирование.
9. Обработка:

• электроэрозионно-абразивная;
• анодно-механическая;
• электрохимическая;
• комбинированная.

Возможности электроэрозионного оборудования

Спектр использования электроэрозионных станков действительно огромен. Из основных технологических операций можно выделить:

• получение отверстий (глухих проемов, углублений) самой сложной конфигурации, при необходимости, с резьбой;
• выборка материала на любую глубину с внутренних поверхностей образцов;
• выполнение операций, которые невозможно или экономически нецелесообразно проводить на других типах станков (фрезерных, токарных);
• изготовление деталей из материалов, трудно поддающихся обработке традиционными инструментами (например, титан и сплавы на его основе).

Принцип работы станков электроэрозионного типа

Несмотря на разницу в конструктивном исполнении оборудования и реализуемых способах электроэрозионной обработки, принцип функционирования остается одинаковым.

Условно процесс можно разделить на два технологических этапа.

 Первый.  Под воздействием импульсных разрядов, поступающих «по плазменному каналу» (10), разрушается структура образца (2) на данном участке. Они появляются в определенный момент при сближении электрода (4), являющимся рабочим инструментом станка, с деталью. Электрическая энергия преобразуется в тепловую, и как результат – расплавление металла (сплава) на требуемом по ТУ участке.

 Второй.  Так как и деталь, и электрод погружены в емкость со спец/составом (чаще всего это масло), металл частично испаряется от высокой температуры, а остатки расплава удаляются из рабочей зоны.

Электрохимическая обработка металлов. Часть 4

mntcНаши эксперименты по обработке металлов электричеством и химией продолжаются.

И на смену установке ЭХ-3 пришла установка ЭХ-4И:

Индекс «И» означает, что у данной установки есть дополнительная функция электроискровой обработки, которую мы также сегодня протестируем.

В качестве штатива использован наш любимый конструктор ЧПУ станков «Кулибин», а в качестве ванночки — прозрачная коробка из-под mp3-плеера.

Ванночка не так огромна как раньше, и укреплена на столе станка толстым двусторонним скотчем, а деталь в ней — термоклеем.

Еще одной особенностью данной установки является отсутствие насоса для прокачки электролита, с которым было так много проблем в прошлый раз, фильтров, и цифровой регулировки тока и расстояния между инструментом и заготовкой.

Вместо этого, установлена система вибрации рабочего электрода — толстой швейной иглы. Электромагнит, соединенный последовательно с рабочими электродами поднимает иглу вверх и разрывает цепь когда игла приближается слишком близко к обрабатываемому изделию.

Напряжение блока питания около 36 В, сопротивление электромагнита — около 36 Ом. Таким образом, максимальный ток в цепи ограничен одним ампером. А поскольку игла будет постоянно прыгать, то возможно этот ток будет или достигаться в очень короткие промежутки времени, или никогда не достигаться.

С другой стороны, электромагнит — это индуктивность, и при разрыве цепи напряжение может повышаться до высоких значений, чтобы сохранить ток (отсюда и искры при электроискровой обработке).Электромагнит, направляющая и все прочее, что входит в этот узел, соединено термоклеем, а неэстетичные потеки термоклея закрыты черной самоклеющейся пленкой.

Соединение подвижного сердечника электромагнита с зажимом:Чтобы подвижная часть (игла, сердечник и направляющая) не выпадала, прикрепим термоклеем к электромагниту ограничитель перемещения инструмента, представляющий собой гнутую стальную пластинку:Протестируем работу системы на воздухе — идет треск, искра — все в порядке.

Видимых повреждений ни на заготовке, ни на игле нет:

На этот раз мы повысим и точность приготовления 8% раствора нитрата натрия:

Запускаем процесс! Но что это?! В отличие от воздушной среды, в электролите мы не имеем никаких прыганий и искр! Одни обынчые пузыри на довольно большой площади детали.

Оказалось, что электролит обладает очень хорошей проводимостью, и электромагнит срабатывает до того, как игла касается заготовки, и даже до того как она приблизится к ней на достаточно близкое расстояние.

В итоге игла «зависает» довольно далеко от поверхности заготовки и травление идет по большой площади, что, увы, не совместимо с идеей точности обработки.Искрение и прыжки начинаются когда игла находится не на границе «электролит-деталь», а на границе «воздух-электролит».

Тогда на этой границе возникает сгусток электрического пламени характерного для соединений натрия желтого цвета:
Что ж,попробуем работу в электроискровом режиме.

Для этого сольем часть электролита (возможность слива была к сожалению не предусмотрена, поэтому фактически пришлось его вычерпать), так чтобы обнажилась поверхность детали, и зальем поверх раствора масло. В книгах по электроискровой обработке используют керосин, но его под рукой не было, поэтому было использовано подсолнечное масло. Залили же его поверх раствора не из высоких научных соображений, а из экономии масла и неудобства вычерпывания раствора до дна.

В масле дело пошло веселее — появился красивый сине-зеленый огненный шарик и треск, свидетельствующий о работе установки.

Из шарика образовывались и поднимались пузыри паров масла, тонкими концентрическими кругами расходились мелкие темные частицы то ли металла, то-ли обугленного масла, а возможно и того и другого:На фотографии сбоку из-за преломления света в масле шарик на фотографии кажется смещенным относительно иглы, хотя на самом деле он окутывал ее острие:Из рабочей зоны пошел легкий дымок и по комнате стал распространяться аромат жареной стали (похожий на запах из работающего щеточного электродвигателя, но более тонкий).

Промоем и высушим заготовку. ЭХО (проводимая на большом расстоянии между электродами) дала широкую (гиперболическую?) пупырчатую долину. Кстати, что это за пупырышки? Чем дальше от центра, чем они меньше и многочисленнее. И есть радиус, за которым их нет. И есть радиус, за которым нет следов ЭХО. Понимание этих вещей может быть важно для развития технологии ЭХО. Возможно, имеет смысл устроить автоматизированный эксперимент с перебором ряда напряжений и прочих параметров, и составлением графика этих факторов.

Может быть, эти пупырышки — отпечатки пузырей кислорода, возникающих на менее необезжиренных участках поверхности? Не знаю. Но очен интереса проблема границы, за которой нет следов ЭХО (видна на фото слева внизу). Наверное, из-за все-же ненулевого сопротивления раствора, там напряжение падает до такого, на котором уже невозможен электролиз.

Тогда для уменьшения радиуса вовлеченной в электролиз поверхности надо точно установить напряжение чуть-чуть выше минимального — тогда электролиз будет идти в минимальном радуисе вокруг электрода, что значительно повысит точность обработки.

Под микроскопом на образованном ЭИО темном пятнышке видно множество черных, видимо, вороненых (воронение ведь как раз заключается в протирке маслом раскаленной стали) микроямок.Судя по темной области внизу скопления ямок, там они суммировались и образовали небольшой котлован.

Кучность «стрельбы» оставляет желать лучшего — микроямки отстоят друг от друга намного больше собственного радиуса. Ну а что мы хотели с такой направляющей. Надо сделать более профессиональную, безлюфтовую, чтобы ямки попадали одна в другую.

работы установки (если не появилось, загляните сюда через минут 15):Выводы:

• Электромагнитная система контроля межэлектродного расстояния быстрее и точнее шаговой. Она заслуживает дальнейшего развития и применения.
• Безнасосная система надежна и хороша. Сможем ли мы обходиться только ей?
• Маленькая съемная ванна — это удобно.

  Крепление заготовки термоклеем — тоже (термоклей надежно фиксирует заготовку, но при некотором усилии легко отрывается рукой). Отделение ванны с двустороннего скотча проблемно, надо предусмотреть винтовое или иное удобосъемное крепление.

• Предусмотреть слив рабочей жидкости из ванны самотеком.

• Надо повышать рабочий ток, если мы хотим добиться видимых результатов. 1А это мало, то есть надо разделить контуры электромагнита (лимитирующего ток) и электролита.
• Индуктивность, соединенная последовательно с электролитом это, видимо, хорошо: стабилизация тока при ЭХО и усиление (генерация?) искры при ЭИО.

  Надо вместо отделенного электромагнита установить в цепь электролита дроссель с по возможности большой индуктивностью и низким омическим сопротивлением.

• С уходом от цифрового контроля тока в рабочей зоне и электромагните мы явно поторопились. Надо его вернуть.
• Надо посерьезнее подойти к выбору рабочей среды  для ЭИО. Хотя бы раздобыть керосин.

• Нужна жесткая безлюфтовая система линейных перемещений.
• Нужная точная регулировка напряжения в режиме ЭХО.

mntcЭто статья о поделке, которую сделала группа детей от 6 до 16 лет в НТКВШ. Цель проекта — научиться держать в руках паяльник и термоклеевой пистолет, а также уметь отличить резистор от светодиода и правильно их припаять.

Идея прозрачного стола, под которым находится футуристический пейзаж, собранный из компьютерного хлама принадлежит человеку по имени Ben Yates, автору проекта Electri-City. В нашем проекте были использованы не только компьютерные платы, но и детали от прототипов, полученных в результате лазерной и фрезерной обработки, детали от станков с ЧПУ, сломанных игрушек и всего что удалось найти. Человечки были специально вырезаны лазером из фанеры в фаблабе МИСиС, а храмы напечатаны на трехмерных принтерах компании Lab3Dprint.Ru.

2056 год выбран потому,  что это год столетия со дня основания города Пущино. Большинство участников проекта вполне могут до него дожить и сравнить мечту и реальность.Дном и крышкой конструкции послужили две половинки окна, выброшенного на улицу кем-то из местных жителей в порыве замены деревянных, советских еще окон на пластиковые. Стеклянное дно города позволило сделать реалистичной поверхность протекающей через Пущино реки Оки.При создании макета учитывалась карта реального города. На следующем изображении представлен вид города из космоса на разных этапах исторического развития. Обратите внимание на голубоватое свечение Оки. Это не радиация, это сияющая чистота! :)Постепенно, город обрастал зданиями и сооружениями. Несколько раз его переворачивали, так что все уцелевшие постройки и коммуникации города будущего можно считать сейсмоустойчивыми.Все припаиваемое немедленно тестировалось. Вскоре город был полон реанимированными дисплеями, светодиодами, моторчиками и тому подобными атрибутами улиц будущего:Под конец в руки юных градостроителей попали куски красивого зеленого сотового поликарбоната, которые не только послужили имитацией лесного окружения города, но и создали красивые эффекты снаружи.После этого город просто накрыли второй частью оконной рамы и закрыли углы строительным деревянным уголком.Западная часть микрорайона «Д». Если присмотреться, то можно увидеть сидящую в траве под колесом обозрения и смотрящую бесплатный кинотеатр собачку. Сырьем для пышной зелени, окружающей и наводняющей город, послужили зеленые коврики.Электростанция питающая город энергией, естественно, выполнена на базе компьютерного блока питания. Находится в районе строительного завода.Радиотелескоп в микрорайоне «Д»Мощное промышленное сооружение над рекой Окой. Внизу видна река и проплывающий по ней корабль, на заднем плане — леса. которые и находятся за Окой в действительности.Большинство конструкций и осветительных систем придумывалось, конечно по ходу проекта, по мере поступления исходных материалов, идей, проб и ошибок. Дети познакомились и с такими важными в электротехнике понятиями, как короткое замыкание, перегрев двигателя, ограничение тока и т.п.

Сооружение храмов из мусора было признано несообразным, и они были спроектированы во FreeCAD.

При этом выяснилась интересная особенность — классическая архитектура храмов с арками и сводами идеально подходит для печати на трехмерном принтере без поддерживающего материала.

Оно и неудивительно — каждый элемент конструкции древние архитекторы опирали на какой-нибудь другой, чтобы не было свисающих и потому ненадежных при тех технологиях элементов.

В опорных пластинах храмов проделаны отверстия для размещения проводов и лампочек накаливания, имитирующих свечи.

Этот храм является копией действующего сегодня храма Архангела Михаила, где и расположен НТКВШ. Кроме того, в микрорайоне «Д» градостроители будущего разместили красивый монастырь:

А на въезде в город, возле поликлиники (на ней расположены белые прожектора) построили часовню:Вид с купола часовни на индустриальный объект в восточной части города.

Этот объект образован вращающимися кусочками оргстекла с подсветкой. Вращением своим они обязаны механизму кассетного магнитофона, на котором закреплены.

Один из мостов через Оку.

Внизу видна танцплощадка (сделанная из печатной платы от светодиодного фонарика) на которой стоит гражданин.

Рядовой горожанин с удивлением взирает внезапно возникшую перед ним на яркую инновацию.Так или иначе, этот город является первым известным мне проектом в котором с интересом работали дети с разбросом возрастов в 10 лет.

Чем старше ребенок, чем легче ему было видеть перспективу, младшие же увлекались в первую очередь процессом, и лишь к концу проекта понимали что должно получиться. Впрочем, поскольку проект направлялся труднопредсказуемым поступлением материалов и участников, было и невозможно заранее представить его конкретный облик.

Макет города, скорее всего, будет выставлен для всеобщего обозрения на Зимней Пущинской Школе 2013.

Page 3