Descargas pardas ou Super Drill

Neste artigo, quero falar sobre descargas elétricas que podem roer vários metais e aços. Será principalmente sobre usinagem de descarga elétrica.

Assumirei que a maioria de vocês conhece a soldagem a arco elétrico e os princípios operacionais desse processo. Um princípio semelhante está subjacente ao EDM criado por uma descarga elétrica que passa para um arco entre dois eletrodos. Se durante a soldagem o arco queimar continuamente para obter a costura mais alta e uniforme, durante o tratamento de erosão, esse arco é interrompido com uma certa frequência. No momento inicial de cada quebra, uma parte do metal é retirada da superfície do material processado. O processo é a destruição de um metal ou outro material condutor como resultado da exposição local a descargas elétricas de curto prazo entre dois eletrodos, um dos quais é uma peça de trabalho e o outro é uma ferramenta de eletrodo.Sob a influência de altas temperaturas, ocorrem aquecimento, fusão e evaporação parcial do metal na zona de descarga. A intensidade de roer depende da potência dos pulsos incorporados nas descargas, que por sua vez dependem das características da fonte de energia, da largura do pulso e da pausa, durante as quais a descarga deve ser capaz de decair.



Também deve ser observado um parâmetro tão importante como: distância entre eletrodos, que varia dentro de alguns micrômetros. Durante o processamento a longo prazo, a distância entre os eletrodos deve ser mantida constante e o sistema de posicionamento de coordenadas (em relação às máquinas cnc) é responsável por isso. A descarga é acionada por si só com folga e tensão suficientes (amplitude de pulso). Esse espaço não pode ser reduzido a zero, pois está cheio de um curto-circuito e o processo de processamento será suspenso ou atrasado no tempo.



Todos os processos de eletro-erosão ocorrem em um meio líquido. Na maioria das vezes, a água da torneira comum ou o querosene são usados ​​para as partes mais críticas. O líquido usado serve principalmente para remover o calor e o lodo da zona de influência dos pulsos; portanto, é adicionalmente acionado por uma série de filtros, limpando os produtos da reação, como óxidos do metal que está sendo tratado e o eletrodo - a ferramenta, pois também é destruída.

Existem diversas variedades de EDM: corte, cópia, fresagem, furos intermitentes, ligas. O processamento eletroerosivo é usado na fabricação de um grande número de classes de peças: matrizes, cavidades e moldes, peças de máquinas, cortadores de metal duro e outros.

Agora vamos para a parte prática.

Não sou eu mesmo se não tentei criar um protótipo de gerador de pulso, pelo menos em uma versão simples.

O gerador em si é inútil, pois deve fazer parte de qualquer máquina tecnológica para tratamento de erosão. Nesse sentido, decidiu-se fazer uma aparência de uma máquina perfuradora erosiva, uma vez que em um dos projetos anteriores eu ainda possuía a parte mecânica, que é uma base com um deslocamento em consola em movimento vertical.

A única coisa que mudei foi trocar a unidade para um motor de passo com um codificador e conectar o eixo do motor ao parafuso de engrenagem da correia.



O controle do motor de passo é realizado através do programa chinês (WireCut) para controlar a máquina de corte por erosão. Esse programa é colocado principalmente pelos chineses em suas máquinas EDM; na Rússia, também, muitas pessoas o instalam como uma modernização de máquinas antigas. Ele vem com a placa de expansão AutoCut. Eu realmente não quero me debruçar sobre isso, pois isso pode inflar bastante o artigo. Além disso, o programador é mais ou menos assim, mas você pode trabalhar com ele.

A base da fonte de pulso era uma fonte de alimentação CC 90V 20A. Então você precisa converter essa tensão em pulsos. Da coisa mais simples que me ocorreu é pegar um arduino e pegar o driver de chave inferior ou superior com um transistor de potência. Obviamente, você pode usar um chip PWM especial, mas como eu estava pensando em expandir a funcionalidade no futuro, eu ainda decidi pelo microcontrolador.

Então, que tipo de impulsos precisamos? E precisamos de pulsos na forma de um meandro com uma frequência constante de até 30 kHz e com a capacidade de alterar a largura do pulso.



Para alterar a largura do pulso, liguei um resistor de 10 kΩ ao controlador, que altera o ciclo de trabalho de 0 a 50%, defina a frequência como estática, iniciada em 20 kHz.



Além disso, eu exibi os dados principais, ou seja, a largura do pulso em microssegundos e o ciclo de trabalho como uma porcentagem. Ele estendeu um pequeno cachecol e o fez em sua pequena máquina cnc. Tenho pouca experiência nesses assuntos, mas acabou bem.

Após a fiação da placa, foi a vez de juntar tudo:



para controlar a corrente, construí um amperímetro no circuito, vou usá-lo para monitorar o consumo de corrente durante o processamento.

Liguei o fio positivo ao eletrodo de trabalho, com o qual usei um pedaço de fio de cobre com um diâmetro de 1,5 mm, ou seja, faremos o furo.

Conectei o fio negativo da fonte de alimentação através da placa do gerador e o prendi à peça de metal sacrificial, que deve ser perfurada.

A peça é um flange de aço com espessura de 40X 5 mm.
Obviamente, essa tecnologia é melhor para o processamento de metais mais duráveis.

O flange foi colocado em um recipiente de plástico selado cheio com 1 litro de água da torneira. A água durante o trabalho não circulou e de forma alguma foi purificada.



Depois de todas as conexões, é hora de ligar tudo e verificar a operação. Primeiro, liguei o gerador e ajustei o nível de PWM para 0%. Então ele ligou a fonte de alimentação e lentamente começou a adicionar um ciclo de serviço. Pequenas bolhas de oxigênio começaram a se destacar no eletrodo de trabalho. No modo manual, ele levou o eletrodo à peça até a primeira faísca aparecer, após o que ele iniciou o abaixamento automático do eletrodo a uma velocidade de 1 μm / s com uma largura de pulso de 1,5 μs. Isso deu impulsos fracos e rapidamente levou a um curto-circuito. Em outras tentativas, ele começou a aumentar a largura dos pulsos até que, quando o eletrodo foi baixado automaticamente, não houvesse faíscas constantes sem os "plugues".

Ele parou com uma largura de pulso de 5 μs a uma frequência de 20 kHz. Um aumento adicional na largura do pulso leva a pulsos mais poderosos e a um aumento na corrente, que superaquece meu resistor de lastro e os transistores de potência.



A redução da frequência produziu melhores resultados devido ao aumento da largura da pausa. Isso possibilitou aumentar a velocidade de abaixamento do eletrodo para 5 μm / s, as descargas se tornaram estáveis ​​e a corrente aumentou para 6A. Ele fez vários furos passantes, a "perfuração" durou em média 15 minutos, dependendo dos "bujões" no início do processamento e na saída do furo.


Em resumo, podemos dizer que essa construção simplificada (protótipo) do gerador de pulsos funciona. O circuito do gerador está longe de ser o ideal e está planejado para aprimorá-lo em paralelo com a adição de novos modos de geração de pulso.

Este artigo não afirma ser verdadeiro em relação a todos os itens acima, pois há muitas nuances que podem não ser divulgadas nele.

Somos todos artistas e vemos de maneiras diferentes.

Obrigado pela atenção!