Jan Kowalski Numer na liście: 13 ID-MT-62	Grupa XY DD MM RRRR Czwartek, 10:15-12:15

Obróbka ścierna i erozyjna

Projektowanie procesu technologicznego dla obróbki elektrochemicznej (ECM)

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studenta ze sposobem wyliczenia mocy pompy i zasilacza potrzebnego do obróbki elektroerozyjnej oraz ubytku jaki można otrzymać.

2. Obliczenia

Założenia do procesu obróbki:

• elektrolit – 15% roztwór NaNO₃ w wodzie (pasywny),

• przewodność elektrolitu κ= 15 [A/(Vm)],

• szczelina między otworem a elektrodą S= 0,6 ± 0,1 [mm],

• napięcie U= 22 [V],

• polaryzacja ΔU= 3 [V],

• materiał obrabiany – stal niskostopowa 18G2A, k_ν= 2,3 [mm³/(Amin)],

• czas obróbki wynosi t= 35[s]

• obrabiane skrzyżowania – C8, C9,

2.1. Obliczany ubytek ostateczny:

$$S = \sqrt{S_{0}^{2} + 2*\kappa*k_{v}\left( U - U \right)*t}$$

$$S = \sqrt{{0,6}^{2} + 2*\frac{15}{1000}*\frac{2,3}{60}*\left( 22 - 3 \right)*35} = 1,06\ \lbrack\text{mm}\rbrack$$

$$\left\lbrack S \right\rbrack = \ \sqrt{({mm)}^{2} + \frac{A}{V*m*1000}*\frac{\text{mm}^{3}}{A*min*60}*V*s} = \sqrt{\text{mm}^{2}*\left( 1 + \frac{A}{V*mm}*\frac{\text{mm}}{A*s}*V*s \right)}$$

[S] = mm

S = S − S_o = 1, 06 − 0, 6

S = 0, 46[mm]

Obliczenie ubytków dla skrajnych wartości S_o:

S_omin=0,5 mm

$$S = \sqrt{S_{0}^{2} + 2*\kappa*k_{v}\left( U - U \right)*t}$$

$$S = \sqrt{{0,5}^{2} + 2*\frac{15}{1000}*\frac{2,3}{60}*\left( 22 - 3 \right)*35}$$

S = 1, 01 [mm]

S = S − S_omin = 1, 01 − 0, 5

S = 0, 51[mm]

S_omax=0,7 mm

$$S = \sqrt{S_{0}^{2} + 2*\kappa*k_{v}\left( U - U \right)*t}$$

$$S = \sqrt{{0,7}^{2} + 2*\frac{15}{1000}*\frac{2,3}{60}*\left( 22 - 3 \right)*35}$$

S = 1, 12 [mm]

S = S − S_omax = 1, 12 − 0, 7

S = 0, 42[mm]

Ubytek ostateczny wyniesie:

S = 0, 46_−0, 04^+0, 05 [mm]

2.2. Obliczenie gęstości prądu na podstawie prawa Ohma:

$$j = - \kappa*\frac{U - U}{S}$$

Maksymalna wartość gęstości prądu wystąpi dla S_omin= 0,5 mm i wyniesie:

$$j = \frac{15}{100}*\frac{22 - 3}{0,05}$$

$$j = 57\ \lbrack\frac{A}{\text{cm}^{2}}\rbrack$$

$$\left\lbrack j \right\rbrack = \frac{A}{V*m*100}*\frac{V}{mm*0,1} = \frac{A}{V*cm}*\frac{V}{\text{cm}} = \frac{A}{\text{cm}^{2}}$$

2.3. Dobór zasilacza prądowego

Zasilacz trzeba dobrać tak, żeby był w stanie obrobić zadzior na skrzyżowaniu C8 i C9.

Zapotrzebowanie na prąd elektryczny:

I = j_max * A_x

A_x = πd_xb

A_x – całkowita powierzchnia obrabiana

d_x – średnica otworu obrabianego [mm]

b – szerokość obrabianego pasma[mm]

dla otworu C8

A₈ = π * 12 * 1

A₈ = 37, 70 [mm²] = 0, 3770[cm²]

I = 57 * 0, 3770 = 21, 49 [A]

dla otworu C9

A₉ = π * 15 * 1

A₈ = 47, 12 [mm²] = 0, 4712[cm²]

I = 57 * 0, 4712 = 26, 86 [A]

Przyjmujemy zasilacz 100 [A]

2.4. Dobór pompy elektrolitu

Elektrolit będzie pompowany pod ciśnieniem 1,3 MPa i po przepłynięciu przez szczelinę będzie wpływał pod ciśnieniem p_k= 0,1 MPa

Minimalna prędkość elektrolitu V_min= 22 m/s. Dzięki temu można obliczyć wydatek objętościowy V_w:

V_w = V_min * F

$$F = \left( \frac{\pi d_{2}^{2}}{4} - \frac{\pi d_{1}^{2}}{4} \right)$$

d₁ – średnica elektrody

d₂ – średnica otworu

$$F = \left( \frac{\pi 20^{2}}{4} - \frac{\pi{18,8}^{2}}{4} \right) = 36,57\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack = 0,00003657\left\lbrack m^{2} \right\rbrack$$

$$V_{w} = 22*0,00003657 = 0,0008\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack = 48\left\lbrack \frac{l}{\min} \right\rbrack$$

2.5. Moc pompy elektrolity

P = V_w * p

p = p_o − p_k = 1, 3 − 0, 1 = 1, 2 [MPa] = 1200000[Pa]

P = 0, 0008 * 1200000 = 960[W]

Dobieramy pompę kwasoodporną o mocy P=1,2[kW]

Wydajność tej pompy wynosi 100[l/min]

2.6. Elektroda Robocza

Kostka stać będzie na ścianie gdzie znajdują się z12, z11, z10. Elektroda będzie włożona od strony z6.

Rysunek elektrody jest załączony.

Rysunek 1 Elektroda umieszczona w otworze