Bài giảng Công nghệ gia công tiên tiến: Chương 5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BM CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

GIẢNG DẠY: GV. THS PHẠM THANH CƯỜNG Mobile: 0968 315 333 Email: phamcuongtnut@gmail.com

CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TIÊN TIẾN

Chương 1: Tổng quan về các PPGC tiên tiến

Chương 2: Các phương pháp gia công cơ

Chương 3: Các phương pháp gia công hóa

Chương 4: Các phương pháp gia công điện hóa

Chương 5: Các phương pháp gia công nhiệt

CHÖÔNG 5 PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG NHIEÄT

A. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG TIA LÖÛA ÑIEÄN - EDM

B. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG CAÉT DAÂY W-EDM

C. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG CHUØM ÑIEÄN TÖÛ – EBM

D. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG CHUØM TIA LASER - LBM

E. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG PLASMA – PAC

(PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG HOÀ QUANG)

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

A- PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG TIA LÖÛA ÑIEÄN – EDM Electric Discharge Machining - EDM

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Muïc tieâu:

- Hieåu khaùi nieäm gia coâng tia löûa ñieän

- Hieåu nguyeân lyù gia coâng tia löûa ñieän

- Hieåu cô sôû lyù thuyeát cuûa gia coâng tia löûa ñieän

- Naém chaéc caùc thoâng soá coâng ngheä.

- Bieát moät soá coâng ngheä gia coâng tia löûa ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

NOÄI DUNG CHÍNH

1. Khaùi nieäm

2. Cô sôû lí thuyeát

3. Nguyeân lí gia coâng

4. Thieát bò vaø duïng cuï

5. Caùc thoâng soá coâng ngheä

6. Phoøng chaùy vaø phoøng hoä lao ñoäng

7. Caùc phöông phaùp gia coâng tia löûa ñieän

8. Ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

1. KHAÙI NIEÄM PPGC TIA LÖÛA ÑIEÄN

Gia coâng tia löûa ñieän laø phöông phaùp gia coâng

tieân tieán trong ñoù söï boùc taùch löôïng dö döïa treân söï

noùng chaûy vaø boác hôi kim loaïi döôùi taùc duïng ñieän

nhieät cuûa caùc tia löûa ñieän ñöôïc phoùng leân beà maët chi

tieát gia coâng.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

2. Cô sôû lyù thuyeát gia coâng tia löûa ñieän

Gia coâng tia löûa ñieän döïa treân caùc hieän töôïng:

- Hieän töôïng ñaùnh thuûng ñieän

- Hieän töôïng hoà quang ñieän

- Hieän töôïng tia löûa ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Ñaùnh thuûng ñieän

Ñaùnh thuûng ñieän laø quaù trình taêng ñieän aùp giöõa 2

ñieän cöïc ñeán 1 giaù trò nhaát ñònh thì moâi tröôøng caùch

ñieän giöõa hai ñieän cöïc bò ion hoùa, ñieän trôû giaûm, laøm

cho doøng ñieän phoùng qua ñöôïc moâi tröôøng caùch ñieän

ñoù, töùc laø moâi tröôøng caùch ñieän trôû neân daãn ñieän.

Ñaây laø hieän töôïng ñaùnh thuûng ñieän.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Nguyeân lí cuûa ñaùnh thuûng ñieän

- Do khoaûng caùch giöõa hai ñieän cöïc raát nhoû, doøng

ñieän lôùn, laøm phaùt sinh 1 töø tröôøng cöôøng ñoä raát lôùn

giöõa 2 ñieän cöïc, töø tröôøng naøy laøm cho doøng e baät

ra khoûi catot, -> moâi tröôøng bò oxi hoùa-> ñieän trôû

moâi tröôøng giaûm vaø moâi tröôøng trôû neân daãn ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Hoà quang ñieän

ÑN: Hoà quang ñieän laø quaù trình phoùng ñieän töï löïc

xaûy ra trong chaát khí ôû aùp suaát thöôøng hoaëc aùp suaát

thaáp ñaët giöõa hai ñieän cöïc coù hieäu ñieän theá khoâng

lôùn.

Khi hoà quang ñieän xaûy ra, nhieät ñoä töø 2000-

50000C, sinh nhieät löôïng lôùn vaø phaùt saùng.

Tia hoà quang laø doøng e vaø ion aâm phoùng töø catot

sang anot, ñoâi khi coù caû ion döông. Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Nguyeân lí hoà quang ñieän

Khi doøng ñieän taêng cao, ñieän aùp thaáp (vaøi chuïc V) laøm taêng cöôøng ñoäï töø tröôøng, taêng maät ñoä doøng ñieän, ñieän trôû moâi tröôøng giöõa 2 ñieän cöïc giaûm, moâi tröôøng bò ion hoùa vaø trôû neân daãn ñieän.

Taïi caùc ñieän cöïc nhieät ñoä taêng raát cao, xaûy ra söï phaùt xaï nhieät e, laøm giaõn nôû kim loaïi, kim loaïi bò caêng ra trôû thaønh caàu chaát loûng noái lieàn 2 ñieän cöïc, nhieät ñoä caàu chaát loûng tieáp tuïc taêng, laøm kim loaïi boác hôi vaø, doøng e (vaø caû ion aâm) ñöôïc phoùng töø catot sang anot, xuaát hieän hoà quang ñieän. Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Hieän töôïng tia löûa ñieän

Hieän töôïng tia löûa ñieän laø quaù trình phoùng ñieän töï

löïc trong chaát khí ñaët giöõa hai ñieän cöïc khi ñieän

tröôøng ñuû maïnh ñeå bieán phaân töû khí trung hoaø thaønh

ion döông vaø electron töï do.

Tia löûa ñieän xuaát hieän sau hoà quang ñieän vôùi thôøøi gian raát ngaén 2.10-4 4.10-4 giaây, nhieät ñoä 12 0000C, maät ñoä ñieän: 106 (A/cm2)

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Tính chaát aên moøn cuûa Hoà quang ñieän vaø Tia löûa ñieän

- Tia löûa ñieän: aên moøn taäp trung, ñoàng ñeàu, deã ñieàu

chænh hôn so vôùi hoà quang ñieän

- Hoà quang ñieän thì aên moøn treân beàø roäng, khoâng

ñoàng ñeàu, khoù ñeàu chænh, khoù ñònh höôùng.

- Tia löûa ñieän aên moøn ñieän cöïc döông nhieàu hôn

ñieän cöïc aâm. Naêng löôïng tia löûa ñieän, thôøi gian

phoùng vaø vaät lieäu ñieän cöïc aûnh höôûng lôùn ñeán söï aên

moøn

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Quaù trình hình thaønh söï phoùng tia löûa ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Pha 1: ñieän tröôøng giöõa hai ñieän cöïc laøm ñieän töû

phaùt ra töø catod vaø gia toác, chaïy veà anod.

Pha 2: moâi tröôøng bò ion hoùa, xuaát hieän vaàng

quang ñieän töû, bao quanh laø boït khí ñieän tích döông

Pha 3: Ñaùm boït khí huùt caùc e ñieän tích aâm neân

laøm thu heïp doøng chaïy cuûa ñieän töû.

Pha 4: Tia ñieän töû taäp trung ñi ñeán beà maët anod.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Pha 5: ï Tuï ñieän xaû ñieän. Do ñieän trôû raát nhoû, maø

cöôøng ñoä doøng ñieän raát lôùn (haøng chuïc ngaøn ampe)

taïo söï phoùng tia löûa ñieän (thôøi gian raát ngaén)

- Doøng ñieän naøy laøm noùng chaûy anot

- Löïc ñieän ñoäng laøm baén nhöõng gioït kim loaïi ôû

anot vaøo boït khí, ôû vuøng boït khí do nhieät cao neân

gaây ra söï noå -> taïo söï aên moøn anot

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Pha 6: Ñieän aùp tuï caân baèng. Boït khí nguoäi, taïo

thaønh gioït dung dòch, ñieän tích tuï ñöôïc taùi taïo laïi.

Nhöõng ion döông vôùi naêng löôïng nhoû baén veà phía

catod laøm catot cuõng bò aên moøn (löôïng nhoû)

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

3. Nguyeân lí gia coâng

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Nguyeân lí gia coâng

Nguyeân lí gia coâng tia löûa ñieän laø söï aên moøn kim

loaïi baèng tia löûa ñieän nhö ñaõ noùi ôû cô sôû lí thuyeát.

Khi gia coâng: Chi tieát gaén vôùi cöïc döông (anot)

Duïng cuï gaên cöïc aâm (catot)

Hai ñieän cöïc ñöôïc ñaët trong dung dòch caùch ñieän

luoân coù caùc ion töï do.

Doøng ñieän moät chieàu, taàn soá 50÷500 kHz,

Ñieän aùp 50÷300 V vaø cöôøng ñoä 0,1÷500 A

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Khi taêng ñieän aùp, chaát loûng giöõa hai ñieän cöïc bò ion hoùa vaø daãn ñieän. (hieän töôïng ñaùnh thuûng ñieän) vaø töø catot caùc e ñöôïc phoùng veà phía anot, hình thaønh hoà quang ñieän.

Tieáp tuïc taêng ñieän aùp, ñeán khi ñuû ñieàu kieän taïo tia löûa ñieän thì ñieän aùp giaûm vaø doøng ñieän taêng voït (haøng chuïc nghìn A) taïo ra tia löûa ñieän.

Tia löûa ñieän ñöôïc duy trì ñeán khi naøo ñieän aùp ñaït trò

soá baèng “trò soá taét” thì ngöøng phoùng tia löûa ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

SöïÏ aên moøn kim loaïi

Do thôøi gian phoùng ñieän ngaén, neân nhieät truyeàn tôùi chi tieát gia coâng ít vaø khoâng saâu, chuû yeáu taäp trung treân beà maët vôùi nhieät ñoä raát cao laøm kim loaïi bò chaùy vaø boác hôi.

Phoi taïo ra laø caùc gioït kim loaïi hình caàu.

Khi caùc gioït KL bò ñaåy ra khoûi vuøng gia coâng, gaây ra söï noå vaø khe hôû giöõa hai ñieän cöïc lôùn leân vaø söï phoùng ñieän taét.

Ñeå tieáp tuïc gia coâng caàn ñieàu chænh hai ñieän cöïc laïi

gaàn nhau vaø quaù trình treân ñöôïc laëp laïi lieân tuïc.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Trong quaù trình aên moøn: xaûy ra aên moøn caû 2 ñieän

cöïc nhöng ôû ñieän cöïc döông bò aên moøn nhieàu hôn.

- Baèng caùch löïa choïn, ñieàu chænh ñoä phaân cöïc, tính

daãn nhieät, moâi tröôøng dung dòch, vaät lieäu ñieän cöïc,

thôøi gian, cöôøng ñoä xung ñieän ñeå ñaït ñöôïc ñoä moøn

99,5% cho ñieän cöïc chi tieát vaø 0,5% cho ñieän cöïc

duïng cuï.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà nguyeân lyù gia coâng tia löûa ñieän.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Cô cheá boùc taùch vaät lieäu

Do taùc ñoäng cuûa xung

ñieän aùp ñaõ gaây neân hieän

töôïng ngaét doøng trong chaát

ñieän moâi.(vì sao)

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Söï ngaét doøng tieáp tuïc taêng leân do söï gia toác

cuûa doøng e trong m.tröôøng ñieän moâi töø catot

veà anot, söïu gia toác ñoù keùo theo caùc e töï do

trong m. tröôøng ñieän moâi veà phía anot ñoàâng

thôøi taïo doøng ion döông gia toác veà catot (vì

sao?)

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Khi va chaïm vôùi beà maët anot vaø catot ñoäng naêng cuûa chuùng seõ chuyeån hoaù thaønh nhieät naêng. Nhieät ñoä naøy leân ñeán 8000 ñeán 120000C vaø nhieät toaû ra leân ñeán 1017 W/m2

- Thôøi gian phoùng ñieän ngaén (0,1-0,2 ms), cuïc boä, ñaõ ñoát chaùy, gaây noå vaø laøm noùng chaûy vaø boác hôi kim loaïi. Ñaây chính laø söï boùc taùch vaät lieäu.

- Taàn soá phoùng ñieän raát cao: 500 - 500.000 laàn/s

- Keát quaû phoùng ñieän nhö treân taïo ra moät löôïng

ñaùng keå kim loaïi bò boùc taùch.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Ñieän aùp vaø doøng ñieän xung trong xung ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Cô cheá phoùng ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

4. Thieát bò vaø duïng cuï 4.1. Thieát bò

:Caùc yeâu caàu veà ñoächính xaùc cuûa thieát bò:

- Phaûi buø söï giaõn nôû nhieät

- Haáp thuï rung ñoäng

- Giöõ vöõng ñöôïc vò trí cuûa ñieän cöïc, chooáng laïi aùp

löïc cao cuûa dong chaûy

- Neáu ñoä cöùng vöõng cuûa maùy yeáu, seõ gaây ra leäch

ñieän cöïc, gaây sai soá vaø ngaén maïch.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Maùy xung ñieän

Sodick AG40L

Taïi TNUT

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Maùy gia coâng tia löûa ñieän bao goàm:

- Caùc ñieän cöïc cuøng caùc cô caáu ñieàu khieån ñieän cöïc

- Nguoàn ñieän 1 chieàu, boä taïo xung ñieän

- Dung dòch caùch ñieän vaø beå chöùa, bôm, loïc

- Buoàng gia coâng, ñoà gaù

- Heä thoáng ñieàu khieån xung ñieän, ñoäng cô servo,

bôm vaø loïc dung dòch caùch ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà thieát bò gia coâng xung ñieän

- +

Dung dòch caùch ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Maùy xung ñònh hình

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

a. Maùy gia coâng tia löûa ñieän thaúng ñöùng

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Maùy gia coâng tia löûa ñieän thaúng ñöùng

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà nguyeân lí maùy g/c tia löûa ñieän

1: chi tieát

2: dd caùch ñieän

3: duïng cuï caét

4: caàn tröôït

5: oáng daây ñ.chænh

F: nguoàn ñieän

R: bieán trôû

C: tuï ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Chi tieát 1 ñöôïc ñònh vò, keïp chaët noái vôùi cöïc döông

cuûa nguoàn ñieän 1 chieàu F vaø nhuùng trong dung dòch

caùch ñieän 2.

- Duïng cuï noáùi vôùi cöïc aâm cuûa nguoàn ñieän 1 chieàu F

vaø ñöôïc gaén vôùi caàn tröôït coù theå di chuyeån.

- Khi caàn 4 ñöa duïng cuï gaàn chaïm vaøo chi tieát 1,

ñoùng coâng taéc ñieän, ñieän aùp chaïy qua bieán trôû R,

ñieàu chænh R taïo ra doøng ñieän ñöôïc kieåm soaùt

baèng ampe keá

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Tuï ñieän C noái // vôùi nguoàn ñieän, khi ñoùng coâng taéc

ñieän vaø khi 2 ñieän cöïc ñang taùch rôøi thì doøng ñieän

giaûm nhanh baèng 0. Traùi laïi ñieän aùp taêng daàn ñeán giaù trò U0 baùo hieäu tuï ñaõ naïp ñaày.

- Khi khoaûng caùch 2 ñieän cöïc ñuû nhoû, ñieän aùp tieáp

tuïc taêng, dung dòch caùch ñieän bò ion hoùa trôû neân daãn

ñieän, töø catot doøng e ñöôïc phoùng veà phía chi tieát

taïo hoà quang ñieän.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Khi coù hoà quang ñieän, tieáp tuïc taêng ñieän aùp ñeán ñieåm phoùng tia löûa ñieän thì ñieän aùp giaûm vaø cöôøng ñoä doøng ñieän taêng voït nhôø söï phoùng ñieän cuûa tuï ñieän C taïo ra tia löûa ñieän baén veà phía chi tieát 1

- Tia löûa ñieän ñoát chaùy beà maët kim loaïi cuûa chi tieát, taïo ra nhöõng gioït kim loaïi loûng, döôùi taùc duïng löïc ñieän ñoäng laøm gioït kim loaïi noå vaø taùch ra beà maët anot taïo phoi, taïo khe hôû giöõa 2 ñieän cöïc lôùn vaø tia löûa ñieän taét.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Sau khi phoùng tia löûa ñieän, doøng ñieän giaûm veà 0

do naêng löôïng trong tuï ñieän ñaõ tieâu taùn heát. Tuï

laïi baét ñaàu naïp ñieän.

- Quaù trình laëp ñi laëp laïi taïo ra söï boùc taùch kim loaïi

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Yeâu caàu quan troïng:

- Trong quaù trình g/c, ñeå traùnh söï ngaén maïch giöõa 2

ñieän ngöôøi ta duøng boä ñieàu chænh töï ñoäng: oáng daây.

- Beân trong oáng daây 5 coù loõi saét cuøng di chuyeån

cuøng caàn tröôït. Beân ngaoif ñöôïc quaán 1 cuoän daây

- Hai ñaàu cuoän daây noái vôùi 2 ñaàu bieán trôû R

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Khi ñieän cöïc 3 chaïm vaøo chi tieát 1 -> maïch ñieän

ñoùng kín -> doøng ñieän chaïy trong cuoän daây -> loõi saét

bò nhieãm töø -> noù bò huùt leân mang theo caàn tröôït 4,

ñieän cöïc 3 -> 2 ñieän cöïc taùch rôøi -> ngaét maïch ñieän

-> loõi saét heát nhieãm töø -> loõi saét mang theo caàn

tröôït vaø duïng cuï rôi xuoáng döôùi, khe hôû phoùng ñieän

ñuû nhoû -> phoùng tia löûa ñieän laïi xaûy ra.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

4.2. Maùy phaùt xung ñieän

Boä ngaét doøng ñieän töï ñoäng

Boä ñieàu chænh doøng ñieän

Sô ñoà khoái maùy phaùt xung

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Maùy phaùt xung ñieän

- Maùy phaùt xung RC cung caáp xung raêng cöa:

+ Ñieän aùp U0 cung caáp naïp ñieän cho tuï C qua ñieän trôû R.

+ Khi ñieän aùp cuûa tuï tích = U0 = ñieän aùp moài tia löûa ñieän, thì quaù trình phoùng ñieän baét ñaàu vaø duy trì cho ñeán luùc U0 giaûm xuoáng trò soá ñieän aùp taét.

+ Quaù trình treân ñöôïc laëp ñi laëp laïi laøm quy trì söï

phoùng tia löûa ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Thôøi gian naïp ñieän cho tuï: T1 = RC.

- Chu kyø phoùng ñieän T goàm hai giai ñoaïn:

T = T1 + T2

+ T1: Laø thôøi gian tuï naïp.

+ T2: Laø thôøi gian tuï xaû.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Moâ taû quaù trình xaû vaø naïp tuï

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà nguyeân lí phaùt xung ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Boäï taïo xung ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Coù 3 kieåm maùy phaùt xung

- Kieåu RC,

- Kieåu RLC

- Kieåu CC.

Maùy phaùt xung kieåu RC (ñieän trôû - tuï ñieän) ñöôïc

duøng phoå bieán vì maïch ñôn giaûn vaø naêng suaát cao.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà nguyeân lí maùy phaùt xung RC

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà nguyeân lí maùy phaùt xung RLC

L

Duïng cuï

Chi tieát

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà nguyeân lí maùy phaùt xung RCC

Duïng cuï

Chi tieát

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

4.3. Duïng cuï

* Yeâu caàu vaät lieäu ñieän cöïc:

- Coù tính daãn ñieän , nhieät noùng chaûy cao

- Coù khaû naêng boùc taùch vaät lieäu cao;

- Ñoä moøn thaáp;

- Deã taïo hình;

- Giaù thaønh cheá taïo thaáp.

Vaät lieäu hay duøng: graphite, ñoàng ñoû, ñoàng graphite, ñoàng vonfram, baïc vonfram, ñoàng thau, theùp, vonfram

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Graphite: khaû naêng gia coâng cao vaø chòu moøn toát,

deã cheá taïo nhöng buïi baån – phaûi coù heä thoáng huùt buïi

- Ñoàng ñoû: choáng moøn, daãn ñieän toát vaø giaù reû, thích

hôïp g/c tinh, Ra <0,5 mm

- Ñoàng vonfram vaø baïc vonfram: ñaét tieàn, tính gia

coâng khaù toát, duøng g/c caùc raõnh saâu, boâi trôn vaø

thoaùt phoi keùm

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Ñoàng graphit: ñaét hôn graphit, ñoä beàn uoán cao, laøm ñieän cöïc coù tieát dieän moûng, daãn ñieän toát, chòu moøn keùm, thích hôïp cho gia coâng caùcbit vonfram.

- Ñoàng thau: reû, deã gia coâng, chòu moøn keùm, duøng khoan caùc loã ñaëc bieät nho.

- Theùp: giaù reû, ñieän cöïc khoâng toát, tính gia coâng keùm, moøn nhanh, coù theå duøng ñeå gia coâng laàn cuoái.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Ñieän cöïc vonfram: chòu moøn toát nhaát, duøng gia

coâng caùc loã nhoû (<0,2 mm), tính gia coâng keùm,

taïo hình khoù vaø giaù thaønh cao.

* Duïng cuï ñöôïc cheá taïo theo hình daïng cuûa chi tieát

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Hieän töôïng moøn ñieän cöïc

Tæ soá moøn goùc: D/Lc

Tæ soá moøn maët beân: D/Ls

Tæ soá moøn maët ñaàu: D/Le

Tæ soá moøn theå tích: Vw/Ve

Vw: t.tích vaät lieäu bò boùc taùch

Ve: t.tích ñieän cöïc bò moøn

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Moøn goùc, moøn maët beân, moøn maët ñaàu vaø moøn theå

tích laø caùc yeâu toá ñeå ñaùnh giaù ñoä moøn ñieän cöïc.

- Ñoä moøn < 1% coi nhö khoâng moøn

- Moøn goùc laø yeáu toá q.ñònh thay ñieän cöïc hay khoâng

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Ñoä moøn cuûa ñieän cöïc Wt vaø tæ soá moøn Rw

Ñoä moøn ñieän cöïc:

Tæ soá moøn:

i: cöôøng ñoä doøng ñieän g/c(A);

Tt: ñieåm noùng chaûy vaät lieäu ñieän cöïc (oC)

Tr: tæ soá giöõa ñieåm noùng chaûy vaät lieäu chi tieát vaø vaät lieäu ñieän cöïc.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Cheá taïo ñieän cöïc:

- Taïo hình baèng caét goït nhö tieän, phay, maøi aùp duïng

cho ñieän cöïc ñôn giaûn, ñôn chieác, deã g/c, giaù reû,

khoù aùp duïng cho vaät lieäu ñoàng ñoû

- Taïo hình baèng caét daây xung ñieän: aùp duïng cho taát

caû vaät lieäu kim loaïi, hình daïng moûng, phöùc taïp,

chaát löôïng beà maët toát

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Taïo hình baèng gia coâng sieâu aâm söû duïng haït maøi:

duøng ñeå cheá taïo ñieän cöïc daïng hoác. PP naøy, phaûi

cheá taïo moät duïng cuï maãu, giaù thaønh cao -> SX loaït

vaø haøng khoái

- Taïo hình baèng khuoân: duøng ñeå cheá taïo ñieän cöïc

phöùc taïp baèng ñoàng vonfram tröôùc khi thieâu keát

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Taïo hình baèng ñieän phaân: vaät maãu taïo hình baèng

saùp, phuû sôn daãn ñieän, maï ñieän phaân taïo ñieän cöïc

- Taïo hình baèng ñuøn hoaëc eùp qua khuoân: vaät lieäu

ñöôïc ñuøn, eùp qua khuoân, thích hôïp vôùi vaät lieäu

baèng ñoàng, hình daïng phöùc taïp, loã saâu, giaù thaønh

cao -> sx haøng khoái, loaït lôùn

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Löïa choïn vaät lieäu ñieän cöïc

G/c thoâ: ñieän cöïc baèng ñoàng thau, ñoàng vaø vonfram,

dura

G/c tinh: ñieän cöïc baèng ñoàng, theùp

G/c hôïp kim cöùng: ñieän cöïc baèng ñoàng, ñoàng thau,

vonfram, ñoàng eùp vôùi silic cacbit, graphit

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Loã thoaùt khi treân ñieän cöïc

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Suùc röûa laáy ñi phoi ra khoûi khe hôû

Caùc phöông phaùp suùc röûa.

a) Phun tia.

b) Laøm chaûy baèng doøng ñieän moät chieàu.

c) Laøm chaûy baèng doøng ñieän ngöôïc chieàu.

d) Laøm chaûy baèng aùp löïc.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Moát soá hình daïng ñieän cöïc

Ñieän cöïc baäc Ñieän cöïc coân Ñieän cöïc baäc

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Ñieän cöïc nhoùm g/c ñoàng thôøi nhieàu loã, raõnh

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Ñieän cöïc g/c ñoàng thôøi nhieàu loã

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

4.4. Dung dòch ñieän moâi

- Laø dung dòch caùch ñieän giöõa 2 ñieän cöïc

- Giuùp hình thaønh keânh phoùng ñieän

- Laøm maùt cho ñieän cöïc va chi tieát

- Röûa troâi phoi gia coâng

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Yeâu caàu dung moâi - Laø dung dòch caùch ñieän cao

- Daãn nhieät toát

-

Ít bò phaân huûy, bay hôi

- Phuïc hoài nhanh sau khi bò ion hoùa

- Ñoä nhôùt thaáp, deã ñieàn ñaày khe hôû nhoû

- Giaù thaønh reû, khoâng ñoäc haïi

cacbontetra-chloride,

triehyleneglycol

- nöôùc

=> Dung dòch phoå bieán laø daàu hoûa, daàu bieán theá, nöôùc, hydrocarbua, daàu silicon, kerosine, daàu thoâ caát, daàu coù goác silic, - monoethyl - ether.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Löu thoâng dung dòch ñieän moâi

- Löu thoâng toát laøm taêng ñoä cx, taêng hieäu suaát,

- Neân löu thoâng dung dòch qua loøng ñieän cöïc.

- Nhieàu loã löu thoâng nhoû toát hôn moät loã lôùn.

- Duy trì doøng chaûy oån ñònh vaø bao truøm caû ñieän

cöïc vaø chi tieát gia coâng.

- Neân traùnh ñieåm cheát khoâng coù dd löu thoâng)

- Neân coù loã thoaùt khí, traùnh söï taäp trung khí deã noå.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà löu thoâng khí

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Sô ñoà löu thoâng khí

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

5. Caùc thoâng soá coâng ngheä

1. Toác ñoä boùc taùch vaät lieäu

2. Cheá ñoä gia coâng

3. Naêng suaát gia coâng

4. Ñoä chính xaùc gia coâng

5. Chaát löôïng beà maët gia coâng

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

5.1. Toác ñoä boùc taùch vaät lieäu

- Laø löôïng vaät lieäu bò boùc ñi theo ñôn vò thôøi gian

- i: cöôøng ñoä doøng ñieän khi gia coâng (A);

- Tw: ñieåm noùng chaûy cuûa vaät lieäu gia coâng (oC).

- Q: thöôøng 0,1 - 400 mm3/phuùt

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

* Toác ñoä boùc taùch vaät lieäu phuï thuoäc:

- Vaät lieäu gia coâng, vaät lieäu ñieän cöïc,

- Tình traïng cuûa xung: doøng ñænh xung, thôøi gian xung, giaù trò ñieän dung, ñieän theá cuûa tuï ñieän

- Cöôøng ñoä doøng ñieän

- Tính phaân cöïc cuûa ñieän cöïc vaø chaát ñieän moâi

- Loaïi dung moâi, aùp löïc bôm, loïc

- Dang gia coâng: Thoâ, baùn tinh, tinh

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Toác ñoä boùc taùch vaø ñoä nhaùm beà maët

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

5.2. Ñoä chính xaùc gia coâng

Phuï thuoäc caùc yeáu toá:

+ Ñoä chính xaùc maùy

+ Hình daùng keát caáu beà maët gia coâng

+ Hình daïng, kích thöôùc vaø ñoä moøn cuûa duïng cuï.

+ Khe hôû phoùng ñieän

Sai soá ñaït ñöôïc töø: 0,003 - 0.05mm.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

- Khi g/c loã baèng xung ñieän, loã thöôøng bò coân do

hieän töôïng ñaùnh löûa ôû maët tröôùc vaø maët beân. Ñoä

coân töø 0,005 – 0,05 treân 10mm chieàu saâu

- Loã caøng saâu, ñoä coân caøng lôùn

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Quaù trình hình thaønh loã trong g/c xung ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

5.3. Chaát löôïng beà maët gia coâng

Beà maët taïo ra baèng xung ñieän laø taäp hôïp cuûa voâ

soá caùc hoá bò baén phaù bôûi caùc tia löûa ñieän phaân boá

ngaãu nhieân treân beà maët gia coâng. Chieàu cao cuûa caùc hoá baén phaù töø 2 ñeán 4 mm .

Chaát löôïng beà maët phuï thuoäc naêng löôïng phoùng

tia löûa ñieän:

Naêng löôïng phoùng ñieän cao -> hoá baén phaù saâu ->

chaát löôïng beà maët keùm vaø ngöôïc laïi Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Naêng löôïng phoùng ñieän vaø theå tích loõm cuûa hoá

Q: Naêng löôïng phoùng cuûa tuï ñieän

USZ: Ñieän aùp giöõa ñieän cöïc

C: Ñieän dung cuûa tuï

K: Heä soá phuï thuoäc vaøo vaät lieäu vaø ñieàu kieän g/c

V: Theå tích loõm ( V lôùn, nhaùm lôùn)

=> V tæ leä vôùi C, C tæ leä vôùi Q neân Q taêng -> V taêng. Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Hình daïng beà maët

Beà maët bò aên moøn coù nhöõng veát loõm hình baùn caàu choàng

meùp leân nhau. Theo lyù thuyeát, ñoä nhaùm beà maët ñöôïc hình

thaønh nhö döôùi:

Tæ soá ñöôøng kính loõm (d) ñoái vôùi beà saâu loõm (R) dao ñoäng

giöõa 0,1 - 0,3

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Thöïc teá beà maët khoâng ñeàu nhö hình veõ. Hôi kim loaïi

ngöng tuï laïi laøm bieán daïng raát nhieàu.

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Phaân boá taïp chaát xung quanh beà maët chi tieáât vaø duïng cuï

Xu höôùng cuûa taïp chaát taäp trung gaàn beà maët goà geà, nhöõng choã coù khe

nhoû chaát

AÛnh cuûa Erdin and Bilgin, 1980

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

AÛnh höôûng nhieät treân beà maët g/c xung ñieän

Do taùc duïng cuûa nhieät ñoä raát cao, beà maët chi tieát gia

coâng bò thay ñoåi taïo 3 lôùp:

- Lôùp kim loaïi bò ñuùc laïi: laø lôùp do hôi kim loaïi ñoâng cöùng laïi, noù ñoâng cöùng laïi do tích tuï khaù nhieàu cacbon vaø bò laøm nguoäi nhanh, daøy 1 – 25 mm .

- Lôùp bieán cöùng: do moät phaàn KL noùng chaûy khoâng ñöôïc cuoán ra, ñöôïc toâi vaø taïo neân moät lôùp beà maët raát cöùng, khoaûng 50-200 mm

- Lôùp thaám toâi: lôùp naøy bò toâi do aûnh höôûng ucar

nhieät ñoä, daøy 50-200 mm Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

AÛnh höôûng nhieät treân beà maët g/c xung ñieän

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Beà maët sau khi gia coâng tia löûa ñieän.

Chieàu daøy moãi lôùp phuï thuoäc nhieät ñoä, thôøi gian taùc duïng cuûa nhieät vaø toác ñoä laøm nguoäi.

G/c thoâ: naêng löôïng phoùng tia löûa lôùn, ñoä day moãi lôùp lôùn hôn Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Phaân boá caùc lôùp beà maët sau g/c

Hình aûnh cuûa

Barash, 1959

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Caùc thoâng soá aûnh höôûng ñeán ñoä nhaùm

- Ñoä nhaùm beà maët tæ leä thuaän vôùi ñieän aùp giöõa 2

ñieän cöïc

- Ñoä nhaùm beà maët tæ leä thuaän vôùi naêng suaát

- Ñoä nhaùm tæ leä nghòch vôùi ñoä cöùng vaät lieäu

- Vaät lieäu ñieän cöïc, chaát lieäu dd ñieän moâi

Biên soạn: Thạc sỹ Phạm Thanh Cường – Khoa Sư Phạm kỹ thuật - TNUT

Beà maët sau g/c tia löûa ñieän

- Ñaùnh boùng vaø ñaït ñoä boùng toát hôn so vôùi maøi

- Beàâ maët raáât thuaän lôïi cho vieäc boâi trôn (vì sao?)

(Vì beà maët sau gia coâng tia löûa ñieän taïo ra nhöõng hoá loõm raát nhoû, nhöõng hoá loõm ñoù laø nôi chöùa daàu boâi trôn, noù taïo ñeäm daàu boâi trôn giöõa 2 beà maët)

- Lôùp ngoaøi cuøng coù nhieàu veát nöùt teá vi, naêng löôïng phoùng tia löûa ñieän lôùn thì veát nöùt lôùn. (tuy nhieân veát nöùt aûnh höông khoâng nhieàu)