Электроэрозионная обработка основные сведения. Часть 4

Качество поверхности

Качество поверхности после обработки на электроэрозионных станках обычно оценивается параметрами шероховатости и состоянием поверхностного слоя материала. Специфика ЭЭО заключается в том, что обработанная поверхность состоит из множества наложившихся кратеров различной величины. Это придает ей матово-шероховатый вид, с микронеровностями, напоминающими лунный ландшафт под микроскопом. Параметры шероховатости зависят от режима обработки: энергии и длительности импульсов, частоты разрядов, свойств диэлектрика и материала.

Схема строения поверхности слоя после электроэрозионной обработки:

1. белый слой, в котором имеют место химико-термические превращения;
2. переходный слой, в котором происходят только термические превращения;
3. неизменённый металл заготовки

Шероховатость поверхности

При черновой обработке крупными импульсами образуются глубокие и крупные кратеры, перекрывающие друг друга, – поверхность грубая, вплоть до десятков микрометров. Напротив, на чистовых режимах с малой энергией импульса кратеры очень мелкие и сглаженные – достигается практически полированная поверхность.

Поверхностный слой и его свойства

Наряду с геометрической шероховатостью, качество поверхности подразумевает также отсутствие дефектов типа трещин, пригаров, нежелательных структурных изменений. ЭЭО сопровождается формированием так называемого переплавленного слоя (белого слоя) – тонкой зоной металла, расплавленного и закаленного при охлаждении диэлектриком. Этот слой может иметь повышенную твердость, но также содержит микротрещины от внутреннего напряжения при быстром остывании. Глубина такого слоя обычно пропорциональна энергии импульсов: при жестких режимах может достигать 0,2-0,4 мм, при мягких – считанные десятки микрометров. После черновой обработке на электроэрозионных проволочно-вырезных станках часто остается заметный дефектный слой, который необходимо удалить либо последующими чистовыми разрядами, либо шлифовкой/полировкой. На чистовом режиме белый слой минимален – порядка 0,01-0,05 мм, и его иногда оставляют, если он не мешает эксплуатации (он даже может повысить твердость поверхности). Однако в ответственных деталях белый слой обычно удаляют (например, легкой механической притиркой или химическим травлением), чтобы исключить возможность развития трещин от его присутствия.

Отсутствие прижогов и припусков

Грамотно проведенная ЭЭО не оставляет прижогов или подгаров – то есть участков, где металл оплавился, но не удалился. При оптимальной мощности импульса весь расплав из кратера выбрасывается в диэлектрик. Если же энергия слишком велика или отвод продуктов недостаточен, возможно образование наплывов застывшего металла на кромках обработки или даже перенос материала инструмента на деталь (особенно при работе на воздухе или обратной полярности). Это ухудшает качество поверхности. Поэтому важным условием является правильный выбор режима и эффективная промывка – тогда поверхность будет однородной, без включений и брызг.

Микротрещины

Еще один аспект качества – наличие микротрещин. Они могут образовываться в переплавленном слое из-за высокого температурного градиента. Особенно склонны к этому твердые и хрупкие сплавы, где закалка от быстрого охлаждения приводит к внутренним напряжениям. Микротрещины опасны тем, что могут стать очагом усталостного разрушения при эксплуатации детали. Чтобы избежать их, применяют либо сниженные энергии импульсов на финише (уменьшая толщину закаленного слоя), либо последующую термическую обработку (низкотемпературный отпуск) для снятия напряжений. В ряде случаев приемлемо присутствие единичных микротрещин, если деталь не испытывает больших переменных нагрузок, но в ответственных случаях (например, формообразующие поверхности пресс-форм) стараются получать практически бестрещинную поверхность ЭЭО – путем правильно настроенного чистового режима.

Подводя итог, качество поверхности при ЭЭО регулируется технологом в широких пределах. Можно получить грубую шероховатую поверхность, если цель – быстрый съем, а можно – зеркально-гладкую, если требуется чистота (правда, на это уйдет больше времени). В любом случае, особенностью электроэрозионной поверхности остается микрократерный рельеф. Он придает поверхностям специфические свойства – например, способность удерживать смазку (что иногда полезно, скажем, для пресс-форм). Заказчикам электроэрозионных работ важно понимать, что шероховатость и состояние слоя зависят от выбранного режима, и оговаривать требуемое качество в техническом задании, чтобы технолог назначил соответствующие параметры обработки.

• Электроэрозионная обработка основные сведения
• Электроэрозионная обработка основные сведения. Часть 2
• Электроэрозионная обработка основные сведения. Часть 3