Влияние теплофизических свойств машиностроительных материалов на их эрозионную стойкость

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние теплофизических свойств машиностроительных материалов на их эрозионную стойкость

Общие сведения

При электроэрозионной обработке машиностроительных материалов каждый электрический разряд, являясь высококонцентрированным преобразователем электрической энергии в тепловую, вызывает плавление микропорций обрабатываемого металла. Время, необходимое на нагревание таких микропорций до температуры плавления, при заданном и постоянном по величине удельном тепловом потоке, характеризует обрабатываемость различных материалов с точки зрения их электроэрозионной стойкости. Эрозионная стойкость материала тем выше, чем больше времени необходимо для перевода вещества из твёрдого фазового состояния в жидкое.

Обрабатываемость сталей и сплавов электрическим оплавлением зависит от следующих параметров процесса:

· теплофизических свойств обрабатываемого материала (теплопроводность, теплоёмкость, температура и теплота плавления и испарения, удельное электрическое сопротивление, плотность материала);

· свойств рабочей жидкости (вязкость, фильтруемость, фракционный состав, температура вспышки и застывания);

· полярности включения электродов в электрическую цепь;

· энерго-временных показателей электрических импульсов (продолжительность, амплитуда, скважность, частота, энергия, мощность);

· величины межэлектродного зазора МЭЗ и условий эвакуации продуктов эрозии из МЭП.

Оценка обрабатываемости под действием электрической эрозии различных металлов и сплавов может, при прочих равных условиях, производиться по критерию фазовых превращений Палатника

, (1)

где - теплоёмкость, ; - плотность электрод-заготовки, кг/м 3; - коэффициент теплопроводности,; - приведённая температура плавления, ^оС.

Так как критерий Палатника пропорционален времени расплавления некоторого объёма металла, то он указывает, какой из двух сравниваемых материалов, находящихся в одинаковых условиях, раньше или позже нагреется до температуры плавления, то есть лучше или хуже обрабатывается. Другими словами, чем больше П, тем выше эрозионная стойкость и соответственно ниже обрабатываемость данного материала.

Однако величина критерия Палатника, являясь относительным или физическим коэффициентом электроэрозионной стойкости, на практике может служить только для приблизительной оценки обрабатываемости материалов. электрический сплав теплофизический эрозия

Более точная оценка обрабатываемости того или иного металла или сплава может быть получена экспериментально. Функциональная взаимосвязь между отмеченными выше параметрами и величиной съёма металла, по которой определяются оптимальные условия проведения процесса, устанавливается в конкретных производственных условиях.

Для простоты анализа электроэрозионной обрабатываемости материалов на практике используют относительный производственный коэффициент обрабатываемости

, (2)

где - - линейные скорости съёма металла с исследуемого материала и электрода, изготовленного из стали 45, мм/мин.

Наиболее существенное влияние на обрабатываемость оказывает легирующий состав материала. В таблице 1 указаны ориентировочные значения коэффициентов обрабатываемости М.

Таблица 1. Ориентировочные значения коэффициента обрабатываемости М для различных металлов, сталей и сплавов [2,3]

В отдельных случаях эффект электрической эрозии (величина съёма металла с заготовки) значительно изменяется при переключении полярности электродов. С позиции обрабатываемости полярный эффект приобретает существенное значение и подлежит отдельному изучению.

Методика выполнения работ предусматривает следующие варьируемые параметры режима обработки:

· материал электрод-заготовки;

· полярность включения электродов;

· энергия импульса Аи, Дж;

· частота следования импульсов f, кГц;

· способ стабилизации удаления продуктов эрозии из МЭП (вращение ЭИ, принудительная прокачка рабочей жидкости, вибрация ЭИ, обработка ступенчатым ЭИ).

Таблица 2. Результаты прошивания отверстий в различных материалах

1. Вывести ЭИ из ЭЗ.

2. Установить на столе станка новую заготовку и повторить пункты 3-11.

3. Вычислить линейную скорость прошивания отверстия по формуле:

(3)

4. Для всех обработанных материалов из таблиц 3 и 4 или справочного источника [1] выписать значения теплофизических показателей и рассчитать по формуле (1) значения критерия Палатника П. Результаты расчётов занести в таблицу 2.

5. по данным табл. 2 построить гистограмму значений критерия Палатника П в порядке увеличения значений по аналогии с рис. 1.

6. Вычислить по формуле (2) относительный производственный коэффициент обрабатываемости М. Результаты расчётов занести в таблицу 2.

7. Построить гистограмму значений относительного производственного коэффициента обрабатываемости М по аналогии с рис. 2.

8. Сопоставить в качественном и количественном виде обрабатываемость материалов: критерий фазового превращения Палатника и относительный коэффициент обрабатываемости М.

Таблица 3. Значения теплофизических показателей для группы цветных металлов и сплавов

Таблица 4. Значения теплофизических показателей для группы чёрных металлов и сплавов

Рис. 1. Гистограмма значений критерия фазового превращения Палатника для обрабатываемых материалов

Рис.2 Гистограмма значений относительного производственного коэффициента обрабатываемости М

Размещено на Allbest.ru