Повышение производительности и качества обработанных поверхностей формообразующих деталей пресс-форм за счет применения рациональных параметров при копировально-прошивной электроэрозионной обработке.

Введение………………………………………………………………... 4
1 Цели и задачи исследования………………………..………………… 7
1.1 Специфика материалов формообразующих деталей пресс-форм….. 7
1.2 Сущность процесса копировально-прошивной электроэрозионной обработки……………………………………………………….……… 9
1.2.1 Принцип технологии копировально-прошивной электроэрозионной обработки………………………….…………… 9
1.2.2 Область применения и перспективы копировально-прошивной электроэрозионной обработки……………………………………….. 17
1.3 Особенности копировально-прошивной электроэрозионной обработки деталей………………………………………………...…… 20
1.3.1 Оборудование и инструмент, применяемые при копировально-прошивной электроэрозионной обработки деталей………………… 20
1.3.2 Структура и свойства поверхностного слоя деталей после КПЭЭО………………………………………………………………… 23
1.3.3 Производительность и износ электрода-инструмента при копировально-прошивной электроэрозионной обработке деталей… 30
1.4 Выводы, цель и задачи исследования……………………...………… 33
2 Расчет технологических параметров КПЭЭО………………..……… 35
2.1 Алгоритм проектирования ЭИ………………………………………. 35
2.2 Методика расчета профиля детали после КПЭЭО…………………. 37
2.3 Методика расчета профиля ЭИ………………………………………. 40
2.4 Расчет профиля ЭИ……………………………………………………. 42
2.5 Выводы по главе.……………………………………….……………… 44
3 Экспериментальные исследования показателей КПЭЭО в зависимости от параметров процесса………………………………… 45
3.1 Методика проведения экспериментальных исследований..………… 45
3.2 Исследование производительности КПЭЭО………...………………. 47
3.3 Исследование шероховатости обработанной поверхности при КПЭЭО…………………………………………………………………. 51
3.4 Исследование износа ЭИ при КПЭЭО……………………………….. 56
3.5 Выводы по главе…………………………………….…………………. 58
4 Технологическая часть……………………………….………………... 59
4.1 Исходные данные…………………………………….………………... 59
4.2 Выбор оборудования…………………………………………………... 61
4.3 Разработка маршрута обработки детали……………………………... 71
4.4 Выводы по главе……………………………………………………….. 66
Заключение……………………………………………….…………… 67
Список литературы……………………………………….…………… 68
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Комплект технологической документации……. 74

Весь текст будет доступен после покупки

Создание новых, технически более совершенных изделий вынуждает конструкторов применять прогрессивные материалы, ужесточать требования к точности геометрии и использовать пространственно-сложные конструкции при проектировании. Для изготовления пространственно-сложных деталей, таких как формообразующие составные части пресс-форм, традиционными методами механической обработки, как правило, требуется проведение объемной подготовки производства, что делает процесс изготовления изделия длительным и затратным. Кроме того, в отдельных случаях, лезвийная обработка не может быть реализована из-за невозможности обеспечить кинематическую схему обработки ввиду сложности геометрии обрабатываемой детали.
В связи с этим, перспективными являются более универсальные методы физико-химической обработки, позволяющие изготовление деталей со сложной геометрией методом трехмерного копирования. Одним из широко применяемых таких методов является технология копировально-прошивной электроэрозионной обработки (КПЭЭО), преимуществом которой, в сравнении с механической обработкой, является возможность выполнения сложной геометрии с высокой точностью и частотой шероховатости поверхности, а также возможность обработки материалов, вне зависимости от их твердости.
Для изготовления формообразующих деталей пресс-форм в большинстве случаев применяют легированные хромсодержащие стали. Наличие хрома повышает электроэрозионную стойкость материала, что приводит к снижению производительности процесса КПЭЭО и интенсивному износу электрода-инструмента (ЭИ).

Весь текст будет доступен после покупки

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Специфика материалов формообразующих деталей пресс-форм.

Стойкость оснастки достигается, в первую очередь, высокой прочностью и износостойкостью основных деталей конструкции [40]. Сталь, применяемая для изготовления таких деталей должна обладать комплексом механических свойств, обеспечивающих высокую устойчивость к износу в интервале рабочих температур [13].
Для изготовления формообразующих деталей пресс-форм широко применяют высоколегированные стали на хром-никель-молибденовой основе [32]. Наличие хрома повышает термическую упрочняемость сталей, их устойчивость к окислению и коррозии, обеспечивает повышение прочности и сопротивляемость абразивному износу. Никель, в комбинации с хромом, еще больше повышает способность сталей к термоупрочнению, повышает вязкость и усталостную прочность. Добавки молибдена способствуют измельчению зерна, повышают способность сталей к упрочнению термической обработкой, увеличению усталостной прочности и коррозионной стойкости, таблица 1.1 [42].
Таблица 1.1 – Влияние легирующих элементов на свойства стали
Хром Никель Молибден
Прочность Повышает Повышает Повышает
Пластичность Понижает Не оказывает влияния Понижает
Твердость Значительно повышает Повышает Повышает
Коррозионная стойкость Значительно повышает Значительно повышает Повышает
Жаропрочность Повышает Повышает Значительно повышает

В свою очередь, механическая обработка закаленных высоколегированных сталей имеет ряд технологических ограничений. Хром и молибден образуют комплексные карбиды и входят в твердые растворы, которые увеличивают износ контактных поверхностей режущего инструмента. При обработке резанием закаленных высокопрочных сталей, характерным является то, что механическая работа затрачивается на трение задней поверхности инструмента о поверхность обрабатываемой заготовки и упругую деформацию заготовки, при этом пластическая деформация крайне мала, в связи с чем, происходит интенсивный износ задней поверхности режущего инструмента.
Также, из-за высоких механических свойств обрабатываемого материала возникают высокие силы резания, следствием которых часто является выкрашивание режущей кромки инструмента (рисунок 1.1) [25].

Рисунок 1.1 – Примеры разрушения режущих пластин при обработке жаропрочных сталей

Кроме того, характерной особенностью высоколегированных сталей является малая теплопроводность. Малая теплопроводность приводит к высокой температуре в зоне обработки (рисунок 1.2), вследствие чего активируются адгезионные и диффузионные процессы, приводящие к схватыванию и разрушению режущей кромки [11].

Рисунок 1.2 – Распределение температуры в зоне резания при обработке стали 30ХМ твердосплавными пластинами Т15К6 при:
а - V=50 м/мин; б - V=400 м/мин

Для эффективной обработки высоколегированных сталей широко применяют режущий инструмент из твердых сплавов, однако применение такого инструмента, в определенных условиях, технически невозможно или экономически не выгодно. В таких условиях используются альтернативные методы физико-химической обработки, позволяющие выполнять обработку независимо от твердости материала. Одним из таких является метод КПЭЭО [15,21,30,35].

1.2. Сущность процесса копировально-прошивной электроэрозионной обработки.

1.2.1. Принцип технологии копировально-прошивной электроэрозионной обработки.
Принцип процесса КПЭЭО заключается в расплавлении и испарении стали под действием электрических импульсов, возникающих между электродом-инструментом (ЭИ) и электродом-деталью (ЭД) [46]. При помощи генератора электрических импульсов, между ЭИ и ЭД создается электрическое поле, в точке максимальной напряженности которого происходит электрический разряд. Электрический разряд, проходя в межэлектродном промежутке, вызывает возникновение сильного магнитного поля. Под действием электродинамических сил, ионы перемещаются к оси разряда с большими скоростями, формируя канал разряда который быстро разогревается до сверхвысоких температур (более 5000°С). В результате этого происходит расплавление и испарение микрообъема материала. Также происходит испарение рабочей жидкости (РЖ), сопровождаемое образованием газового пузыря. Частицы расплавленного материала выбрасываются в межэлектродный промежуток и затвердевают в виде частиц шлама, который вымывается под действием гидродинамических сил рабочей жидкости (рисунок 1.3) [6,12,19,23,45,46].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Абляз Т.Р., Панов Д.О., Абросимова А.А., Металлографический анализ поверхности стали 65Г после электроэрозионной обработки, Абляз Т.Р., Панов Д.О., Абросимова А.А., Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. режим доступа к журн.: http://www.science-education.ru/.
2. Абляз Т.Р., Панов Д.О., Абросимова А.А. Металлографический анализ поверхности стали 65Г после электроэрозионной обработки, Абляз Т.Р., Панов Д.О., Абросимова А.А., Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. режим доступа к журн.: http://www.science-education.ru/.
3. Абляз Т.Р. Изучение изменения свойств электродов в зависимости от режимов проволочно-вырезной электроэрозионной обработки // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. Т.13, № 1. 2011 – С.87-93.
4. Абляз Т.Р. Изучение изменения свойств электродов в зависимости от режимов проволочно-вырезной электроэрозионной обработки // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. Т.13, № 1. 2011 – С.87-93.
5. Абляз Т.Р. Современные подходы к технологии электроэрозионной обработки материалов: учебное пособие / Т. Р. Абляз, А. М. Ханов, О. Г. Хурматуллин. – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2012. – 120 с.

Весь текст будет доступен после покупки