Вплив характеру течії робочої рідини на якість обробки в умовах розмірної обробки металів електричною дугою

Abstract

В машинобудуванні для виготовлення навантажених деталей, спряжених пар, штампового інструменту все частіше використовують матеріали, що важко оброблюються обробкою різанням. Тому для виготовлення таких деталей використовуються методи фізико-технічної обробки такі як: електроерозійна обробка, електрохімічні методи обробки, лазерна обробка, плазмова обробка та інші. Спосіб розмірної обробки металів електричною дугою порівняно з традиційними процесами електророзрядної (електроіскрової обробки) забезпечує ряд переваг і отримує все більш широке практичне застосування. Проте порівняно з зазначеними традиційними процесами електроіскрової обробки якість обробленої поверхні за умов розмірної обробки електричною дугою, власне шорсткість, залишається все ще недостатньою визначеною і, звичайно, обмежується значеннями Ra≥ 10 мкм, що в свою чергу, обмежує область раціонального застосування способу. В цьому зв’язку розглянуто вплив характеру (режиму) течії робочої рідини в умовах розмірної обробки електричною дугою на якість обробки, що дозволило покращити шорсткість обробленої поверхні до Ra2,5 мкм. Зі збільшенням числа Рейнольдса течія втрачає стійкість і ламінарний рух перетворюється на турбулентний. У потоці рідини виникає перемішування, біля його меж утворюються вихори. Турбулентний рух не буває усталеним, тому кажуть про миттєву місцеву швидкість у точці потоку, де вона змінюється як за величиною, так і за напрямом. Відповідно змінюється динамічний тиск потоку, що впливає на інший показник процесу обробки, зокрема погіршується шорсткість обробленої поверхні. Тому необхідною умовою для забезпечення високої якості обробленої поверхні, зокрема її шорсткості, є рівномірна, ламінарна течія робочої рідини в зоні формоутворюючої кромки електрод-інструмента. З цією метою запропоновані технологічні рішення, які забезпечують в зоні обробки схему всебічного нерівномірного стиснення робочої рідини, що дозволяє отримати ламінарний рух робочої рідини і отримувати необхідну якість обробленої поверхні. Описано вплив характеру режиму течії робочої рідини на якість обробки в умовах розмірної обробки електричною дугою. Показано, що необхідною умовою забезпечення високої якості обробленої поверхні, зокрема її шорсткості, є рівномірна, ламінарна течія робочої рідини в зоні формоутворюючої кромки електрод-інструмента. Описано технічне рішення за умов реалізації процесу розмірної обробки електричною дугою, що забезпечують якість обробленої поверхні, власне шорсткості, до Ra 2,5 мкм.

In mechanical engineering, materials that are difficult to process by cutting are increasingly being used for the manufacture of loaded parts, mating pairs, stamping tools. Therefore, for the manufacture of such parts, physicotechnical processing methods are used such as: electroerosion processing, electrochemical processing methods, laser processing, plasma processing and others. The method of dimensional processing of metals by an electric arc in comparison with traditional processes of electric discharge (spark treatment) provides a number of advantages and is gaining wider practical application. However, in comparison with the indicated traditional processes of electric spark treatment, the quality of the treated surface under dimensional machining by an electric arc, the roughness proper, is still not sufficiently defined and, usually, is limited to Ra ≥ 10 μm, which in turn limits the area of rational application of the method. In this regard, the influence of the nature (mode) of the flow of the working fluid under the conditions of dimensional processing by an electric arc on the quality of processing is examined, which made it possible to improve the roughness of the treated surface to Ra 1.6 μm. With an increase in the Reynolds number, the flow loses stability and the laminar motion turns into a turbulent one. Mixing occurs in the fluid flow, and vortices form at its boundaries. Turbulent motion is not stable, therefore speak of instantaneous local speed at the point of flow, where it varies both in magnitude and direction. Accordingly, the dynamic pressure of the flow changes, which affects other indicators of the processing process, in particular, the roughness of the treated surface is deteriorated. Therefore, a necessary condition for ensuring the high quality of the treated surface, in particular its roughness, is a uniform, laminar flow of the working fluid in the zone of the forming edges of the electrode-tool. To this end, technological solutions have been proposed that provide a scheme of comprehensive non-uniform compression of the working fluid in the processing zone, which makes it possible to obtain the laminar motion of the working fluid and obtain the required quality of the treated surface. The influence of the nature of the flow regime of the working fluid on the quality of processing under conditions of dimensional processing by an electric arc is described. It is shown that a necessary condition for ensuring the high quality of the treated surface, in particular its roughness, is a uniform, laminar flow of the working fluid in the zone of the an forming edges of the electrode-tool. The technical solution is described in terms of the implementation of the process of dimensional processing by an electric arc, ensuring the quality of the processed surface up to Ra 1.6 μm.