Các phương pháp gia công đặc biệt

CHƯƠNG 9. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT
I. KHÁI NIỆM
Do Sự phát triển của cỏc ngành công nghiệp các loại vật liệu
mới được đặc trưng bởi các tính năng sau:
* Khả năng chống và chịu mài mòn cao.
* Độ cứng và độ bền cao, chịu nhiệt cao.
* Làm việc ổn định trong các môi trường hóa chất.
Với những tính năng trên, việc gia công chúng bằng các công
nghệ truyền thống gặp nhiều khó khăn, không gia công được hoặc
gia công không đạt yêu cầu, một loạt những phương pháp gia công
mới được nghiên cứu và đang được sử dụng rộng rãi như: gia
công siêu âm, gia công điện hóa, gia công bằng chùm tia laze, tia
nước, tia nước có hạt mài, tia hạt mài, gia công bằng tia lửa điện
…

II. ĐẶC ĐIỂM
Đặc điểm chung của các phương pháp gia công này là:
* Không đòi hỏi dụng cụ phải có độ cứng cao hơn độ
cứng của vật liệu gia công.
* Khả năng gia công không phụ thuộc vào tính chất cơ lý của
vật liệu gia công mà chủ yếu phụ thuộc vào các thông số về
hóa, nhiệt, điện của vật liệu gia công.
* Đạt được độ chính xác kích thước và độ nhẵn bề mặt cao
so với các phương pháp gia công truyền thống.
* Có khả năng gia công được các vật liệu có độ cứng cao,
thậm chí rất cao (sau nhiệt luyện).
* Hiệu quả kinh tế đạt được cao, nhất là khi gia công những
sản phẩm có hình dạng phức tạp, kích thước bé …

III. PHÂN LOẠI

Có thể phân chia các phương pháp gia công mới
thành một số nhóm chủ yếu như sau:
* Gia công bằng ăn mòn hóa học (CM).
* Gia công bằng ăn mòn điện hóa (ECM).
* Gia cụng bằng ăn mòn điện (EDM): xung điện, cắt
bằng dây.
* Gia công bằng siêu âm (USM).
* Gia công bằng chùm tia lase (LBM), chùm tia điện
tử (EBM).
Gia công bằng tia nước (wJM), nước và hạt mài
(AwJM), hạt mài (AJM) …

3.1. GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG TIA LỬA ĐIỆN
Thực chất: Dùng hai điện cực bằng kim loại đặt trong mạch
điện, được xây dựng trên cơ sở của hiện tượng ăn mòn dưới
sự tác dụng của tia lửa điện. Dưới tác dụng của điện trường,
các điện tử được tách ra từ âm cực phóng về dương cực (chi
tiết) để tách các phần tử kim loại ra với vận tốc lớn sẽ phá hủy
cực dương tách kim loại tạo thành bề mặt gia công.
Sơ đồ nguyên lý:
Nguyên lý gia công bằng tia lửa điện
Một số sơ đồ gia công


* Đặc điểm gia công bằng tia lửa điện
Điện cực (đóng vai trò dụng cụ) có độ cứng thấp hơn rất
nhiều so với độ cứng của vật gia công (chi tiết), điện cực
thường được sử dụng là đồng, grafit. Có hai dạng điện cực
là dạng thỏi (dùng cho máy xung định hình) và điện cực dây
(tạo hình chi tiết hệ lỗ có profin phức tạp).

Giữa bề mặt dụng cụ và chi tiết gia công tồn tại một khe hở
gọi là khe hở điện cực. Chất lỏng không dẫn điện lấp đầy khe
hở điện cực. khi có dòng điện một chiều chạy qua từ cực
dương sang cực âm, với một điện áp thích hợp giữa hai cực
xuất hiện tia lửa điện ở những nơi mà hai điện cực gần nhau
nhất. Nhiệt độ lên cao đến mức làm cháy và bốc hơi vật liệu.
Khe hở của điện cực được duy trì ở mức thích hợp và được
điều khiển tự động bởi cơ cấu điều chỉnh của máy.

- Thường thì hai điện cực đều bị mòn, nhưng cực dương
mòn nhanh hơn rất nhiều so với cực âm.
- Vật liệu của dụng cụ và chi tiết phải dẫn điện.
- Chất lỏng làm dung môi phải không dẫn điện.
* Khả năng công nghệ của phương pháp gia công:
- Đạt độ chính xác gia công cao, sai lệch 0,015 ÷
0,02 mm, khi gia công thô 0,5 ÷ 0,6 mm
- Độ bóng bề mặt đạt cấp 4 ÷ 5 (Rz = 40 ÷ 20), gia công tinh
đạt cấp 6.

* Phạm vi ứng dụng của phương pháp: Dùng gia công
các lỗ sâu, chế tạo khuôn, chày, cối dập, làm bề bề mặt
các dụng cụ, mài, cắt, gia công hợp kim cứng …
* Nhược điểm của phương pháp: hiệu suất phương
pháp thấp, chi phí cao vỡ hao mòn dụng cụ nhanh, tiêu
hao năng lượng lớn (gấp 50 lần so với các phương pháp
gia công cơ điện), không gia công được các vật liệu không
dẫn điện.

3.2 GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG CƠ – ĐIỆN – HÓA (ECMM)
Khi gia công điện hóa dựa trên nguyên lý điện phân với mục

đích lấy đi kim loại khỏi bề mặt chi tiết gia công và chi tiết được
nối với dương cực còn dụng cụ nối với âm cực (ngược lại với
phương pháp mạ kim loại), khe hở giữa bề mặt chi tiết và dụng
cụ chứa đầy dụng dịch điện giải thích hợp. phản ứng hóa học
xảy ra khi gia công tạo nên lớp lớp màng thụ động (dẫn điện
kém) bám trên bề mặt chi tiết gia công (dương cực) ngăn cản
phản ứng, để phá vỡ lớp màng này để cho quá trình ăn mòn
tiếp tục có 2 phương pháp: