Métodos electrofísicos para el procesamiento de metales.
El uso generalizado de materiales difíciles de mecanizar para la producción de piezas de máquinas, la complejidad del diseño de estas piezas, combinado con los crecientes requisitos para reducir costes y aumentar la productividad, condujo al desarrollo y adopción de métodos de procesamiento electrofísico.
Los métodos electrofísicos de procesamiento de metales se basan en el uso de fenómenos específicos que surgen de la acción de la corriente eléctrica para eliminar material o cambiar la forma de la pieza de trabajo.
La principal ventaja de los métodos electrofísicos de procesamiento de metales es la capacidad de usarlos para cambiar la forma de piezas hechas de materiales que no se pueden procesar mediante corte, y estos métodos se procesan en condiciones de fuerzas mínimas o en su ausencia total.
Una ventaja importante de los métodos electrofísicos para el procesamiento de metales es la independencia de la productividad de la mayoría de ellos de la dureza y fragilidad del material procesado.La intensidad de mano de obra y la duración de estos métodos para procesar materiales con mayor dureza (HB> 400) son menores que la intensidad de mano de obra y la duración del corte.
Los métodos electrofísicos de procesamiento de metales cubren casi todas las operaciones de mecanizado y no son inferiores a la mayoría de ellas en términos de rugosidad y precisión de procesamiento logradas.
Tratamiento de descarga eléctrica de metales.
El procesamiento por descarga eléctrica es un tipo de procesamiento electrofísico y se caracteriza por el hecho de que se producen cambios en la forma, el tamaño y la calidad de la superficie de la pieza bajo la influencia de las descargas eléctricas.
Las descargas eléctricas ocurren cuando una corriente eléctrica pulsada pasa a través de un espacio de 0,01 - 0,05 mm de ancho entre el electrodo de la pieza de trabajo y el electrodo de la herramienta. Bajo la influencia de descargas eléctricas, el material de la pieza se funde, se vaporiza y se elimina del espacio entre electrodos en estado líquido o de vapor. Los procesos similares de destrucción de electrodos (detalles) se llaman erosión eléctrica.
Para mejorar la erosión eléctrica, el espacio entre la pieza de trabajo y el electrodo se llena con un líquido dieléctrico (queroseno, aceite mineral, agua destilada). Cuando el voltaje del electrodo es igual al voltaje de ruptura, se forma un canal conductor en el medio entre el electrodo y la pieza de trabajo en forma de una región cilíndrica llena de plasma con una pequeña sección transversal con una densidad de corriente de 8000-10000 A / mm2. La alta densidad de corriente, mantenida durante 10-5 — 10-8 s, asegura una temperatura de la superficie de la pieza de trabajo de hasta 10 000 — 12 000 ˚C.
El metal extraído de la superficie de la pieza de trabajo se enfría con un líquido dieléctrico y se solidifica en forma de gránulos esféricos con un diámetro de 0,01 a 0,005 mm.En cada momento posterior en el tiempo, un pulso de corriente atraviesa el espacio entre electrodos en el punto donde el espacio entre los electrodos es el más pequeño. El suministro continuo de pulsos de corriente y la aproximación automática del electrodo de la herramienta al electrodo de la pieza de trabajo aseguran una erosión continua hasta que se alcanza un tamaño predeterminado de la pieza de trabajo o se elimina todo el metal de la pieza de trabajo en el espacio entre electrodos.
Los modos de procesamiento de descarga eléctrica se dividen en chispa eléctrica y pulso eléctrico.
Modos de electrospar caracterizados por el uso de descargas de chispas de corta duración (10-5 ... 10-7s) con polaridad recta de conexión de los electrodos (detalle "+", herramienta "-").
Dependiendo de la fuerza de las descargas de chispas, los modos se dividen en duro y medio (para el procesamiento preliminar), suave y extremadamente suave (para el procesamiento final). El uso de modos suaves proporciona una desviación de las dimensiones de la pieza de hasta 0,002 mm con un parámetro de rugosidad de la superficie procesada Ra = 0,01 μm. Los modos de chispas eléctricas se utilizan en el procesamiento de aleaciones duras, metales y aleaciones difíciles de mecanizar, tantalio, molibdeno, tungsteno, etc. Procesan agujeros pasantes y profundos de cualquier sección transversal, agujeros con ejes curvos; usando electrodos de alambre y cinta, corte partes de hojas en blanco; dientes e hilos astillados; las piezas están pulidas y marcadas.
Para llevar a cabo el procesamiento en modos de electrochispa, se utilizan máquinas (ver fig.), Equipadas con generadores RC, que consisten en un circuito cargado y descargado.El circuito de carga incluye un condensador C, que se carga a través de una resistencia R de una fuente de corriente con un voltaje de 100-200 V, y los electrodos 1 (herramienta) y 2 (parte) están conectados al circuito de descarga en paralelo con el condensador C.
Tan pronto como el voltaje en los electrodos alcanza el voltaje de ruptura, se produce una chispa de descarga de energía acumulada en el capacitor C a través del espacio entre electrodos. La eficiencia del proceso de erosión se puede aumentar reduciendo la resistencia R. La constancia del espacio entre electrodos se mantiene mediante un sistema de seguimiento especial, que controla el mecanismo para el movimiento de avance automático de una herramienta hecha de materiales de cobre, latón o carbono.
Máquina de chispa eléctrica:
Corte por electrochispa de engranajes con engrane interno:
Modos de pulsos eléctricos caracterizados por el uso de pulsos de larga duración (0,5 ... 10 s), correspondientes a una descarga de arco entre los electrodos y una destrucción más intensa del cátodo. En este sentido, en los modos de pulso eléctrico, el cátodo está conectado a la pieza de trabajo, lo que proporciona un mayor rendimiento de erosión (8-10 veces) y un menor desgaste de la herramienta que en los modos de chispa eléctrica. 
El campo de aplicación más conveniente de los modos de impulsos eléctricos es el procesamiento preliminar de piezas de trabajo de piezas de formas complejas (matrices, turbinas, álabes, etc.) hechas de aleaciones y aceros difíciles de tratar.
Los modos de pulso eléctrico se implementan mediante instalaciones (ver fig.), en las que los pulsos unipolares de una máquina eléctrica 3 o generador electronico… La aparición de E.D.S.la inducción en un cuerpo magnetizado que se mueve en cierto ángulo con respecto a la dirección del eje de magnetización permite obtener una corriente de mayor magnitud.
Tratamiento de radiación de metales.
Los tipos de mecanizado por radiación en ingeniería mecánica son el mecanizado por haz de electrones o por haz de luz.
El procesamiento de metales por haz de electrones se basa en el efecto térmico de una corriente de electrones en movimiento sobre el material procesado, que se funde y evapora en el sitio de procesamiento. Un calentamiento tan intenso se debe al hecho de que la energía cinética de los electrones en movimiento, cuando golpean la superficie de la pieza de trabajo, se transforma casi por completo en energía térmica, que, concentrada en un área pequeña (no más de 10 micras), provoca que se caliente hasta 6000˚C.
Durante el procesamiento dimensional, como se sabe, hay un efecto local en el material procesado, que durante el procesamiento del haz de electrones es proporcionado por un modo de pulso de flujo de electrones con una duración de pulso de 10-4 ... 10-6 s y una frecuencia de f = 50 … 5000 Hz.
La alta concentración de energía durante el mecanizado por haz de electrones en combinación con la acción de pulso proporciona condiciones de mecanizado en las que la superficie de la pieza de trabajo ubicada a una distancia de 1 micra del borde del haz de electrones se calienta a 300 °C. Esto permite el uso del mecanizado por haz de electrones para cortar piezas, fabricar láminas de malla, cortar ranuras y mecanizar orificios de 1 a 10 micras de diámetro en piezas fabricadas con materiales difíciles de mecanizar.
Los dispositivos especiales de vacío, los llamados cañones de electrones (ver fig.), se utilizan como equipo para el tratamiento con haz de electrones.Generan, aceleran y enfocan un haz de electrones. El cañón de electrones consta de una cámara de vacío 4 (con un vacío de 133 × 10-4), en la que se instala un cátodo de tungsteno 2, alimentado por una fuente de alto voltaje 1, que asegura la emisión de electrones libres que son acelerados por un campo eléctrico creado entre el cátodo 2 y la membrana del ánodo 3.
Luego, el haz de electrones pasa a través de un sistema de lentes magnéticas 9, 6, un dispositivo de alineación eléctrica 5 y se enfoca en la superficie de la pieza de trabajo 7 montada en la mesa de coordenadas 8. El modo de operación de pulso del cañón de electrones es proporcionado por un sistema compuesto por un generador de pulsos 10 y un transformador 11.
Un método de procesamiento de haz de luz se basa en el uso de los efectos térmicos del haz de luz emitido con alta energía. generador cuántico óptico (láser) en la superficie de la pieza de trabajo.
El procesamiento de dimensiones con la ayuda de láseres consiste en la formación de orificios con un diámetro de 0,5 ... 10 micrones en materiales difíciles de procesar, producción de redes, corte de láminas de piezas de perfil complejas, etc.