[科普中國(guó)]-短電弧加工

介紹

短電弧加工技術(shù)又稱為短電弧切削加工技術(shù)，是近二十多年來(lái)在我國(guó)新疆逐步發(fā)展起來(lái)的一種電加工新技術(shù)，在大型軋輥、水泥磨輥、立磨輥、渣漿泵葉輪等修理、再制造行業(yè)中逐漸獲得廣泛應(yīng)用。

短電弧是一種介于電火花和電弧之間的放電狀態(tài)，其脈沖寬度為毫秒級(jí)，峰值電流較大（ 100- 5000A），每次放電都是電火花和短電弧混合放電。它與電火花加工中有害的穩(wěn)定電弧不同，與電弧焊中的連續(xù)電弧也不同。穩(wěn)定電弧由于放電點(diǎn)不轉(zhuǎn)移，常導(dǎo)致燒傷工具和工件表面，無(wú)法用于生產(chǎn)。連續(xù)電弧只能用于熔化金屬，在表面堆焊或切割下料。短電弧加工時(shí)，即使使用純直流電源，也因?yàn)楣ぞ吲c工件有較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而能把電弧拉斷，不致燒傷工具和工件表面。短電弧加工時(shí)因排屑、冷卻效果良好，單個(gè)脈沖能量很大，故具有很高的加工生產(chǎn)率（金屬去除率）。

短電弧加工的特點(diǎn)和使用范圍短電弧加工是指在具有一定氣、液比例且?guī)毫Φ幕旌衔锕ぷ鹘橘|(zhì)的作用下，利用兩個(gè)電極之間產(chǎn)生的受激發(fā)短電弧放電群組或混合有火花放電的放電群組，來(lái)蝕除金屬或非金屬導(dǎo)電材料的一種電加工方法，是一種新型的強(qiáng)焰流、電子流、離子流、弧流混合放電加工方法，也屬于特種加工行業(yè)電加工技術(shù)范疇。

短電弧加工和電火花加工相比，既有相同之處，也有不同的地方。相同之處是均為脈沖性放電；都是在電場(chǎng)作用下，局部、瞬時(shí)使金屬熔化和氣化而遭受蝕除。不同之處是短電弧的脈沖寬度、脈沖電流、單個(gè)脈沖能量和平均能量遠(yuǎn)比電火花要大得多，因此具有很高的材料去除率，但難以獲得較好的加工精度和表面粗糙度及表面質(zhì)量。

短電弧加工的主要特點(diǎn)1）加工生產(chǎn)率很高，但加工精度和表面質(zhì)量較差。短電弧加工的每分鐘金屬去除量可達(dá)900—1500g，換算成鋼體積蝕除量可達(dá)每分鐘去除112-187cm3，為電火花加工的最大蝕除速度5 g/min的180-300倍。但加工精度低于IT8—IT12，表面粗糙度值大于Rz200—500 μm，表面熱影響層大于60-1000μm。

2）工具電極和工件間必須有較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的目的是拉斷電弧，使之成為短電弧放電，不致使放電點(diǎn)集中而燒傷工具電極和工件，同時(shí)加速電蝕產(chǎn)物排出和冷卻加工表面。一般圓片、圓盤形工具電極因直徑、質(zhì)量小，可用較高的轉(zhuǎn)速，線速度v≥10 m/s；工件因直徑、質(zhì)量大，只能低速轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，線速度v=0~1. 6m/s。工具電極和工件應(yīng)保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v≥2m/s。

3）加工時(shí)工具電極和工件間必須澆注一定壓力的氣液混合工作介質(zhì)。因?yàn)槎屉娀〖庸r(shí)平均電流很大，為1000—5000A，甚至更高，故必須采用有一定壓力的風(fēng)冷加水冷，來(lái)帶走熱量和切斷短電弧放電。2

短電弧加工技術(shù)的主要使用范圍短電弧加工技術(shù)主要用于高生產(chǎn)率加工各類水泥磨輥、立磨輥、渣漿泵葉輪、大型冷軋工作輥、高速線材輥及其他大型工件上的高強(qiáng)度、高硬度的難加工金屬材料，如電焊、等離子堆焊后的表面金屬材料。例如在對(duì)水泥磨輥、煤磨輥及其他各種鋼軋輥的表面進(jìn)行修復(fù)（磨輥和軋輥表面磨損后，一般都用碳弧氣刨清理表面缺陷層，再用堆焊的方法對(duì)凹坑和尺寸不足的地方進(jìn)行修補(bǔ)）后，修補(bǔ)表面工作層的硬度高達(dá)59-62HRC，用傳統(tǒng)的車削、銑削很難加工，磨削則生產(chǎn)率太低，而短電弧加工可以高效率地對(duì)此類大型磨輥、軋輥外圓表面進(jìn)行修復(fù)、再制造加工。

短電弧加工的基本工藝參數(shù)（1）極性 實(shí)踐表明，工件應(yīng)接電源正極，稱為正極性加工。否則生產(chǎn)率將降低而工具相對(duì)損耗增加。

（2）工作電壓 短電弧加工的工作電壓一般為6-60V，當(dāng)u≤12V時(shí)，為弱短電弧和電火花放電的混合狀態(tài)，用于小面積、低規(guī)準(zhǔn)的加工；當(dāng)12V