universiteti i prishtinËs - wordpress.com · 2010-04-24 · bazat e laserit dhe parimet e tij...
TRANSCRIPT
UNIVERSITETI I PRISHTINËS
FAKULTETI I INXHINIERISË MEKANIKE
PRISHTINË
STUDIME MASTER
METODAT JOKONVENCIONALE TË PËRPUNIMIT
Dr. sc. Nexhat Qehaja
Prishtinë 2010
BAZAT E METODAVE JO KONVENCIONALE TË PËRPUNIMIT
HYRJE
Progresi teknik –teknologjik dhe zhvillimi i theksuar i një mori teknikash të ndryshme (të
aviacionit, raketorë, kozmik, nuklear, elektronik, kompjuterik etj.) ka sjellur gjerë te
zhvillimi i vazhdueshëm i prodhimtarisë dhe zbatimit të nomenklaturës së gjërë të
materialeve të reja. Këto janë materiale me karakteristika dukshëm më të mira si
mekanike ashtu edhe ato tribologjike (konsum), me fortësi të lartë në tërheqje dhe
qëndrueshmëri të lartë ,qëndrueshmëri të lartë në temperatura të ulta dhe të larta dhe me
qëndrueshmëri dukshëm më të lartë në konsumim e tjerë ( legurat e forta me
qëndrueshmëri të lartë, metalet e forta, materialet në bazë të volframit, diamanti sintetik,
materialet kompozite e tjerë ).
Përpunimi i materialeve të reja me metoda klasike është dukshëm i vështirësuar shpesh
edhe i pa mundshëm . për këtë arsye në mënyrë paralele zhvillohen, përsosen dhe
aplikohen metoda progresive, me prodhueshmëri me të lartë dhe ekonomicitet me të lartë
të përpunimit të metaleve. Zhvillim i vazhdueshëm i metodave të reja dhe përsosja e
metodave të përpunimit ka kushtëzuar shfaqjen e një mori të metodave të ndryshme të
klasifikuara në dy grupe themelore: metodat e përpunimit mekanik ( përpunimi i
metaleve me prerje dhe me deformim) dhe metodave jo konvencionale të përpunimt
( themelore dhe të kombinuara ), me ose pa heqjen e tepricës së materialit ( me ose pa
heqjen e ashklës figura 1.1).
Figura 1.1. Metodat e përpunimit me dhe pa heqje te ashklës
Metodat e përpunimit mekanik kanë një mori përparësish, sikur që janë: universaliteti,
fleksibiliteti teknologjik, shpenzimet e vogla të energjisë gjatë prodhueshmërisë dhe
ekonomicitetit përkatës të përpunimit të metaleve, mundësisë së përpunimit të produkteve
me forma dhe dimensione të ndryshme, saktësi e lartë e përpunimit dhe kualitet i lartë i
sipërfaqes së përpunuar e tjerë. Mu për këto arsye metodat e përpunimt mekanik të
metaleve paraqesin, në kushtet e prodhimtarisë bashkëkohore, metodat themelore të
përpunimit të metaleve.
Përpunimi i materialeve të reja me metodat klasike është i vështirësuar, jo ekonomik ( për
shkak të shpejtësisë së vogël të prerjes dhe kohëzgjatjes së përpunimit), e shpesh edhe i
pa mundshëm. Kjo kërkon edhe përsosjen e metodave ekzistuese konvencionale,
zhvillimin e instrumenteve prerëse të reja më kualitative dhe metodave të ashtuquajtura
metoda jo konvencionale të përpunimit.
Metodat jo konvencionale të përpunimit janë metoda tek të cilat largimi i tepricës së
materialit , ndryshimi i formës, dimensionit dhe strukturës së materialit realizohet me
shfrytëzimin e energjisë elektrike, kimike, optike, magnetike, nukleare dhe formave tjera
të energjisë të sjelluar drejt për drejt në procesin e përpunimit në zonën e përpunimit. Në
vitin 1980 me metodat e përpunimit mekanik janë të realizuara 9095% të të gjitha
operacioneve prodhuese të përpunimit të metaleve në botë. Sipas analizave të shumë
Metodat e përpunimit të metaleve
Me heqjen e ashklës
përpunimi me prerje metodat jokonvencionale metodat e kombinuara të përpunimit
Pa heqjen e ashklës
përpunimi me deformim metodat jokonvencionale metodat e kombinuara të përpunimit
autorëve në të ardhmen pritet ndryshim i rëndësishëm në pikëpamje të numrit të
operacioneve të cilat do të realizohen me metodat jokonvencionale të përpunimit.
Analizat e cekura tregojnë se në vitin 2000 me metodat jo konvencionale janë realizuar
rreth 50% të operacioneve prodhuese (përpunimi elektroeroziv 10%, përpunimi
elektrokimik 25% dhe metodat tjera 15%). Sikur që vërehet zhvillimi i mëtutjeshëm
intensiv i metodave jokonvencionale të përpunimit do të sjell deri tek përdorimi
përkatësisht zbatimi i gjërë në prodhimtari.
ZHVILLIMI I SHKURT HISTORIK
Metodat e përpunimit të metaleve, sipas formës së energjisë së sjellur në proces ( zona e
përpunimit ), ndahen në mekanike, elektrike termike e tjerë. Metodat themelore janë
metodat mekanike të përpunimit mirëpo prej 1980 fillon edhezhvillimi i theksuar dhe
zgjerimi i vazhdueshëm i zbatimit të metodave jo konvencionale të përpunimit të bazuar
në shfrytëzimin e energjisë elektrike, të cilat sjellin deri tek proceset ndryshmet termike,
kimike dhe mekanike në zonën e përpunimit figura 1.2. Metoda termike kryesisht
shfrytëzohen për fitimin e gjysmëfabrikateve dhe përpunimin termik gjerësa metodat
kimike kanë zbatim të kufizuar në procesin e përpunimit të elementeve të makinave,
pajisjeve e mekanizmave tjerë.
Metodat e para jokonvencionale të përpunimit janë të iniciuara në fund të shekullit
XVIII, në vitin 1770. Shkenctari anglez J. PRISTLI është i pari që vrojtoj dukurinë e
shkatërrimit eroziv të metaleve gjatë veprimit të rrymës elektrike. Në vendin e ndarjes së
qarkut elektrik vie deri të shfaqja e shkëndijës elektrike ose harkut elektrik figura 1.3.
Edhe shkëndija edhe harku shkaktojnë shkatërrimin e metalit në zonën e ndërprerjes së
qarkut elektrik, përkatësish shfaqjen e përpunimit elektroeroziv. Hulumtimet me qëllim të
evitimit negativ të dëmshëm të efektit erozivë në vendin e kontaktit elektrik, kanë arritur
shkencëtarët sovjetik B.R dhe N. LAZARENKO që të shfrytëzojnë veprimin gjegjësisht
efektin eroziv të shkarkimit elektrik dhe të zhvillojnë metodën e përpunimit të metaleve
me anë të elektroerozionit. Në vitin 1943, ata kanë paraqitur metodën e përpunimit me
emërtimin “erozioni elektroshkendijë”.
Figura 1.2. Metodat jokonvencionale të përpunimit sipas llojit të veprimit të energjisë elektrike të aplikuar në proces
Figura 1.3 Parimi themelor i përpunimit elektroeroziv
Metodat e para të përpunimit elektrokimik fillojnë që nga VITI 1911, kur është aplikuar
polirimi elektrokimik i metaleve. Nga viti 1947 gjer 1950 janë të zhvilluara edhe metodat
tjera të përpunimit elektrokimik, me zhvillimin e njëkohësishëm edhe të metodave të
Metodat jokonvencionale të përpunimit
Metodat e përpunimit të bazuara në:
Me veprim kimik të rrymës
elektrike
Me veprim termik të rrymës
elektrike
Me veprim mekanik të
rrymës elektrike
Me veprim të kombinuar të
rrymës elektrike Përpunimi elektrokimik përpunimi anodomekanik
përpunimi me tufë elektronike përpunimi me ultrazë
përpunimi elektroeroziv përpunimi me plazmëpërpunimi me laser
Instrumentikatoda
Shkëndija elektrike
Gjeneratori i impulseve
Dielektriku (fluidi punues)
Detali që përpunohet
përpunimit anodomekanik, anodoabraziv dhe metodave tjera të përpunimit
jokonvencional.
Bazat e laserit dhe parimet e tij fundamentale i ka parashtruar Albert EINSTEIN, në vitin
1917 ndërsa pajisja e parë laserike e destinuar për përpunimin e metaleve, matje dhe
kontroll të prodhimeve janë të zhvilluara në vitin 1961/62, në Bashkimin Sovjetike dhe
SHBA.
Në vitin 1983 kanë filluar edhe hulumtime të rëndësishme të dukurive në zonën e
tensionit të lartë të shkarkimit të shkëndijës elektrike në mediumin e lëngët. Këto
hulumtime paraqesin fillet e zhvillimit të përpunimit elektrohidraulik EHD.
Metodat e përpunimit elektrokimik ( sidomos të korrodimit kontural kimik ) janë të
zbatura në prodhimtari në vitet 1954/1955. Në ato vite në mënyrë shumë strikte janë
parashtruar kërkesat për zvogëlimin e peshës së konstruksionit, pa zvogëlimin e ngurtsisë
dhe stabilitetit të tij. Për qëllime të tilla në veçanti është efektiv përpunimi elektrokimik.
Prodhimtarinë në kushtet bashkëkohore e karakterizon zbatimi i gjerë i përpunimit me
ultratingull, përpunimit laserik, përpunimit me plazmë, përpunimit në fushën elektro
magnetike e ngjashëm. Këto janë metoda të cilat mundësojnë përpunimin e materialeve
me përpunushmëri të vështirë, ngritjen e nivelit të prodhueshmërisë dhe ekonomicitetit të
përpunimit të metaleve, dukshëm zgjerojnë zbatimin e materialeve të reja dhe zhvillimin
e konstruksioneve racionale dhe kompakte me gabarite shumë të vogla të makinave,
instrumenteve prerëse pajisjeve e tjerë.
KLASIFIKIMI I METODAVE JOKONVENCIONALE TË PËRPUNIMIT
Klasifikimi mund të bëhet në mënyra të ndryshme me më pak ose më shumë lloje të
kufizuar të metodave jokonvenciuonale të përpunimit figura 1.4. Numri i madh i
metodave të ndryshme mund të klasifikohet edhe sipas : llojit të energjisë e cila
shfrytëzohet, mekanizmave themelorë të cilët largojnë tepricën e materialit, llojit të
mediumit punues përkatësisht transmetues, tipit të burimit të energjisë dhe një mori më
pak ose më shumë të karakteristikave relevante të procesit të përpunimit figura 1.5.
Metodat jokonvencionale të përpunimit të paraqitura në kushtet e prodhimtarisë
bashkëkohore, dallojnë reciprokisht sipas shkallës së aplikimit praktik. Kështu që disa
metoda kanë arritur shkallë mjaft të lartë të zbatimit praktik ( psh. përpunimi elektro
eroziv dhe elektrokimik) , ndërsa të tjerat mjaft pak ose në mënyrë jo të rëndësishme
janë të zbatuara në praktikë ose janë në fazën e hulumtimeve eksperimentale dhe ende
përpunohen ( përpunimi elektrohidraulike ngjashëm).
Me
todat jokonvencionale të
përpunim
it
Përpunimi elektrokimik E
CM
Me
elektrolit qarkulluesE
lektroabrazive Përpunimi elektr
oerozi
vE
DM
Me
Elektro
shkëndijë m
e elktro im
puls m
e elktro kontakt
Përpunimi m
r ultraz
ë E
US
Me
suspenzionin abraziv m
e suspenzionin abraziv të detyrueshëm
Përpunim
i m
e tufën e
elektroneve
Përpunimi
me laser
LB
MPërpunim
i m
e tufë elektronike L
BM
Përpinimi
jonizues IB
M
Përpunimi m
e plazm
ë PJM
Përpunimi kim
ik
CM
Përpunimi m
e eksploziv
Përpunimi m
e vrushkullin e ujit
WJM
Përpunimi m
e vrushkullin
abraziv
AJM
Metod
at e kom
binuara jokonvencionale të përpunim
it anodom
ekannikem
e ultrazë kim
ikeelektrohidraulike elektroerozivekim
ike e ngjashëm
Metodat
e kombin
uara m
ekanike dhe jokonvencionale të përpunim
it
elektrome
kanike në fushën elektem
agnetikem
e vibrim
e e tjerë
Figura 1.4 . Një klasifikim i mundshëm i metodave jokonvencionale te përpunimit
mekanikedeform
im
i
prerja
termoelektrike
Shkrirja dhe
avullim
i
Lëvizja e
joneve
elektrokimike kim
ike
tretja
Me kontakt m
ekanik T
hërrmij
a me
shpejtësi shum
ë të m
adhe
Vrushkul
li i lëngët
me
shpejtësi shum
ë të m
adhe
elektronet
fotonet V
rushkull
i jonik
elektroliti T
retësirat
Instrum
enti prerës
Presioni pneum
atik Presioni hidraulik R
ryma elektrike
Te
nsioni i
lartë Dr
ita e
orientuar
Fluidi i jonizuar R
ryma e fortë M
jeti për korrodim
Metodat konvencionale V
rushkulli abraziv U
ltrazëri
Vr
ushkulli i ujit E
lektroerozive T
ufa e
elektroneve L
aseri
Plazma
elektrokim
ike kim
ike
AJ
M EUS
WJM EDM EB
M LB
M PJM EC
M CM
lloji i energjisë
meka
nizmi
kryesor
Medi
umi
transm
etues
Buri
mi i
energjisë
Meto
dat e përpunim
it
erozioni
Figura 1. 5. Metodat jokonvencionale të përpunimit të renditura sipas karakteristikave themelore
KARAKTERISTIKAT THEMELORE
Karakteristikat themelore e metodave jokonvencionale të përpunimit janë të kushtëzuara
me llojin në energjisë, mekaniizmin për shkatërrimin e metalit, llojin e mediumit
transmetues dhe burimit të energjisë figura 1.5. Mirëpo e pa diskutueshme është që vendi
dhe rëndësia e metodave jokonvencionale të përpunimit në teknikën dhe teknologjinë
bashkëkohore rrjedh si rezultat i ndikimit të një mori faktorëve më pak ose më shumë
relevant, e para së gjithash të:
1. Faktorët e lidhur për rritjen e shpejtësisë , ngarkesës dhe temperaturës së punës
së elementeve përkatës të makinës dhe të pajisjes, me rritjen e besueshmërisë së
punës dhe me kohëzgjatjen e qëndrueshmërisë, si dhe nomenklaturën e materialeve
me kërkesat specifike në pikëpamje të karakteristikave. Plotësimi i këtyre kërkesave
realizohet me zbatimin e gjërave të çeliqeve dhe metaleve me qëndrueshmëri të lartë,
jo korodues dhe me çeliqe tjera me legurime të larta, të gjysmë përçuesve
(germaniumit dhe siliciumit ) e ngjashme, materialeve kompozite dhe materialeve
tjera përpunueshmëria e të cilave me metodat mekanike është shpesh edhe e
pamundshme.
2. Faktorëve të lidhur për zbatim dukshëm të gjerë të përpunimit me deformim,
për derdhjen e së sakt dhe precize, e në veçanti me përdorimin gjithnjë më të madh
të masave plastike dhe prodhimeve të punuara prej masave plastike para se gjithash
me metodat e presimit. E gjithë kjo sjell deri të rritja e kërkesave në pikëpamje të
kualitetit dhe të saktësisë së përpunimit me farkëtim, derdhje , presim dhe me vegla
të tjera me konfiguracione të ndërlikuara, të cilat me vështirësi mund të punohen me
metodat mekanike të përpunimit.
3. Faktorëve të lidhur për nevojën e punimit të vrimave, kanaleve dhe të kanaleve
të profiluara me dimensione jashtëzakonisht të vogla, në veçanti në vende relativisht
me qasje të vështirë.
Në gjitha rastet e lartpërmendura shfrytëzimi i metodave jokonvencionale të përpunimit
të metaleve është më efektiv dhe më efikas. Analiza e tyre tregon një mori
karakteristika të përbashkëta, sikur që janë:
1. Praktikisht, jo varshmëria e shpejtësisë së përpunimit, kualitetit të
sipërfaqes së përpunuar, prodhueshmërisë dhe ekonomicitetit të përpunimit
të metaleve nga karakteristikat mekanike të materialeve të detaleve që
përpunohen (fortësia, shtalbësia dhe fortësia në këputje e ngjashme) me
përjashtim të metodës së përpunimit me ultratingull , tek e cila
përpunueshmëria materialit rritet me rritjen e ngurtësisë, fortësisë dhe
brishtësisë, ndërsa bie me rritjen e shtalbësisë së materialit.
2. Mundësia e përpunimit të konfigurimeve të ndryshme direkt nëpër tërë
sipërfaqen e detalit që përpunohet, me lëvizjen e thjeshtë të instrumentit
prerës. Me këtë mundësohet përpunimi i produkteve me konfigurime të
ndërlikuara gjatë konstruksioneve të thjeshta të makinës dhe lëvizjeve
kinematike të thjeshta.
3. Nuk ka nevojë për instrumente prerëse fortësi më të lartë se fortësia
materialeve të detaleve që përpunohen afërsisht tek të gjitha metodat jo
konvencionale të përpunimit, presioni i instrumentit prerës ose është i
barabartë me zero ose është shumë i vogël, përveç tek disa metoda të
përpunimit me ultratingull.
4. Zvogëlim i madh i shpenzimit – shkartit të materialit në krahasim me
shpenzimet gjatë përpunimit mekanik. Kjo është në veçanti e rëndësishme
gjatë përpunimit të materialeve shumë të shtrenjta (germaniumi, karboni,
rubimi, kuarcit, diamantit e materialeve tjera monokristale).
5. Saktësi e lartë e përpunimit, sidomos në rastet kur përpunimit me metodat
klasike është i vështirësuar ose i pamundur.
6. Mundësi e përpunimit të pjesërishëm të detaleve me gabarite të mëdha pa
shfrytëzimin e makinave me dimensione shumë të mëdha.
7. Mundësi të mëdha të automatizimit të plotë dhe mekanizimit të proceseve
të përpunimit, me realizimin e furnizimeve të shumëfishta.
8. Prodhueshmëri e lartë dhe rentabilitet, çka është sidomos e rëndësishme
gjatë punimit të metaleve me konfigurime të ndërlikuara nga materialet të
çmuara ose shumë të shtrenjta.
9. Përmirësim i dukshëm i kushteve të punës etj.
Shfaqja e metodave jo konvencionale të përpunimit siguron mundësi dukshëm më të
gjëra të formimit gjegjësisht përpunimit me deformim konstruktiv të elementeve të
makinave dhe mekanizmave, si nga pikëpamja e zgjedhjes së materialeve po ashtu edhe
nga konstruktimi i elementeve dhe makinave në tërësi (forma dhe dimensioni).
A K
ECM
EDM
EBMLBM
PJM
Detali që përpunohet
Detali që përpunohet
Detali që përpunohet
Detali që përpunohet
Detali që përpunohet
⊕①
⊕①
⊕①
①
⊕Anodomekanike
Figura 1. 6. Paraqitja skematike e disa metodave jokonvencionale të përpunimit
2.0 PËRPUNIMI ELEKTROKIMIK – ECM
2.1. BAZAT E PROCESIT
Përpunimi ECM (Electro Chemical Machening) bazohet në proceset kimike, të cilat
shfaqen gjatë kalimit të rrymës së vazhduar nëpër qarkun elektrik të cilin e përbëjnë
elektrodat e zhytura në elektrolit . Me kalimin e rrymës së vazhduar ose njëkahore, në
anodë detali që përpunohet figura 2.1 vie deri tek shkatërrimi anodik ose tretja anodike
e metalit dhe e kalimit të tij në elektrolit. Me lëvizjen intensive të elektrolitit, metali i
shkrirë largohet nga zona e përpunimit, ndërsa detali që përpunohet merr formën e
katodës – instrumentit prerës.
Figura 2.1. Skema komplekse e përpunimit ECM dhe drejtimi i procesit të ndërrimit të elektrolitit
Metoda e përpunimit ECM është metodë perspektive e punimit dhe e përpunimit të
elementeve, në veçanti të elementeve nga materialet me përpunueshmëri shumë të
vështirë. Metoda mundëson saktësi të lartë (deri 0,02 mm) kualitet (N4 N6) dhe
prodhueshmëri të përpunimit edhe deri 3000 mm3/min.
Bazën procesit të përpunimit e përbënë procesi i tretjes gjegjësisht shkrirjes lokale
anodike gjatë kalimit të rrymës së vazhduar me dendësitet të lartë ( prej disa dhjetra deri
disa qindrave A/cm2), nëpër elektrolit i cili qarkullon . Tretja anodike e shtresave
sipërfaqësore të detalit që përpunohet sjell deri tek ndryshimi i konfiguracionit të
boshllëkut punues ( madhësia 0,05 – 1 mm në mes të elektrodës ) shpërndarjes jo të
njëtrajtshme të dendësitetit të rrymës elektrike, ndryshimit të parametrave hidrodinamik
dhe parametrave tjerë të procesit. Me lëvizjen intensive të elektrolitit mundësohet largimi
i produkteve të tretjes anodike nga zona e përpunimit dhe kopjimit të profilit të katodës
në sipërfaqen e anodës, stabiliteti dhe prodhueshmëri e lartë e përpunimit, largim i
nxehtësisë dhe vlerave përkatëse të parametrave të treguesve të tjerë të procesit.
Figura 2.2 Paraqitja skematike e metodës së përpunimit ECM
Varësisht nga parametrat e regjimit të përpunimit dallojnë dy metoda tjera të përpunimit
ECM: përpunimi gjatë parametrave të përpunimit (shpejtësia e lëvizjes së instrumentit,
tensioni, presioni i elektrolitit etj. ) konstant (me rritje graduale te vogel) ) dhe
parametrave të përpunimit të ndryshueshëm (periodik ose impulsiv) .
Numri i madh i materialeve konstruktive në mënyrë të shkëlqyer përpunohet me metodat
e përpunimit ECM me makinat me parametrat konstant ose parametra gradualisht të
ndryshueshëm të regjimit të përpunimit.
Mirëpo, në disa raste sikur që është përpunimi i çelikut jo korodues dhe të materialeve
tjera me përpunueshmëri shumë të vështirë, më e përshtatshme është të shfrytëzohet
metodat përpunimit gjatë parametrave të ndryshueshëm të regjimit të përpunimit, e më së
shpeshti gjatë ndryshimit impulsiv të tensionit. Kohëzgjatja e impulsit sillet në kufijtë
prej 0,01 – 0,4 s. Regjimi i impulsiv i punimit mundëson zvogëlimin e shpejtësisë së
qarkullimit të elektrolitit, thjeshtëzimin e zgjidhjes konstruktive të makinës dhe sistemit
të qarkullimit të elektrolitit, përmirësimin e kualitetit të përpunimit (zvogëlimin e
potencimetri
Burimi i rrymës së vazhdueshme
elektroliti
Instrumenti(katoda) Detali
(anoda)
Govata
Boshllëkuδ
Detali(anoda)
Instrumenti(katoda)
⊕①
voltmetri
ampermetri
ashpërsisë) e ngjashme, sidomos gjatë përpunimit të çeliqeve karbonike me strukturë
martensite.
2.2 ESENCA – FIZIKA E PROCESIT
Në ndikimin e rrymës elektrike, gjatë përpunimit ECM, vie deri tek shkatërrimi –
disocimi i molekulave të elektrolitit në jone të hidrogjenit, metalit ose mbeturinës
molekulare figura 2.3:
)1(,2
2
442
2
−+
−+
+→
+→
S OHS OH
d h eO HHOH
Kur, p.sh, përpunimi bëhet në tretjen e acidit sulfurik, përkatësisht:
)2(,
22
−+
−+
+→
+→
C lN aN a C l
d h eO HHOH
Kur si elektrolit shfrytëzohet tretja ujore e klorurit të natriumit.
Figura 2.3 Disocimi i molekulave të elektrolitit në jone dhe rrjedhja e reaksioneve primare dhe sekondare gjatë përpunimit elektrokimik
NaCl
H2+NaOH
Fe(OH)2
Fe(OH)3
FeCl2
2H2O
2NaCl2OH
2Cl2H+
2Na+
elektroliti
Reaksionet primare
Reaksionet sekondare
elektroliti
regjenerimi fundërrimi
K A
⊕
①
Me veprimin e joneve në materialin e detaleve që përpunohet shkaktohet një mori
reaksionesh të cilat sjellin deri tek tretja anodike e materialit, formimi e sendimentit,
rigjenerimin e elektrolitit dhe krijimin e sasive të mëdha të hidrogjenit. Kështu që, p.sh,
në përpunimin elektrokimik të çelikut karbonik në tretjen ujore të klorurit të natriumit vie
deri tek reaksionet si në vijim:
2
3222
22
2
)(42)(4
)3(,)(22,
,2
HHHhtpërka tësisHH
dheO HF eOHOO HF e
O HF eN aC lN aO HF eC l
N aO HO HN a
F eC lC lF e
→+→
↓→++
+→+→+→+
+
−++
−++
Rezultatet e reaksioneve të lartpërmendura është shfaqja:
tretja anodike (formimi i ferokloritit FeCL2)
sendimenti (fundërrina) (fero hidroksidi stabil Fe (OH3))
rigjenerimi i elektrolitit (klorur natriumi NACL)
teprica e hidrogjenit (H2).
Sendimenti bie në elektrolit dhe largohet së bashku me elektrolitin ku ndahet në sistemin
e qarkullimit të elektrolitit. Largimi i sasisë së madhe të hidrogjenit realizohet së bashku
me elektrolitin (në sistemin e mbyllur të përpunimit), në govatë ose në shtëpizë ose me
aplikimin e masave të veçanta mbrojtëse, nëpër me zhvillimin e sistemit përkatës
ventilues (për sistemin e hapur të përpunimit).
Figura 2.4 Reaksionet kimike dhe elektrokimike në sipërfaqe gjatë përpunimit elektrokimik të çelikut të lidhur me kromin (elektroliti është NaNO3 me përqendrim 20
kg/100 litra ujë)
Reaksione të ngjashme shfaqen edhe gjatë përpunimit të materialeve tjera, sikur që është
përpunimi i çelikut me krom të leguruar figura 2.4.
)5(.)(22
2
:
)4()(331
22
22
33
ngjashëmdheOHNiNaClNaOHNiCl
dheNiClClNi
nikelmeleguruariçeliku
oseOHCrNaClNaOHCrP
↓+→+
++
↓+→+
−+
Kahu i lëvizjes së joneve (aanjonet, kkatjonet)
Anodaçelik Cr
k
a
KA
Procesi elektrokimikI qetëpH<6
QarkulluespH>6
U
Shtresa okside pazivizuese
Cr(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe(OH)
Cr(OH)3
CrO42CrO
42
Cr(OH)3+3H
+
Cr3+ 3H2O
Fe(OH)3+3H+
Fe3+ 3H2O
Fe2+
H2O
Fe3+ Cr3+ H+
H2OO
2
hidroliza
hidroliza
Reduktimi i kromit
Gjatë përpunimit elektrokimik në tretjen e klorurit të natriumit.
Produktet e përpunuara gjatë përpunimit elektrokimik paraqesin masën e cila përmban 60
– 80 % ujë, 10% komponime themelore të tretjes dhe 12 – 20 % oksid ose hidrant në
formë të sendimentit jo të tretshëm. Me zgjidhjen e përshtatshme të elektrolitit dhe
parametrave të regjimit të përpunimit, procesi mundet të drejtohet kah anoda ose katoda,
varësisht nga lloji i operacionit prodhues të përpunimit elektrokimik.
2.3. OPERACIONET PRODHUESE
Përpunimi elektrokimik shfrytëzohet për punimin e pjesëve me konfiguracione të
ndërlikuara dhe me brishtësi të vogël, përpunimin e sipërfaqeve jo lehtë të arritshme dhe
materialeve me kualitete shumë të larta, të pritura për shfaqjen e qarjeve gjegjësisht
plasaritjeve (silici, germaniumi, beriliumi, etj) , si dhe realizimin e një mori operacioneve
tjera prodhuese figura 2.4:
Figura 2.4 Klasifikimi i operacioneve prodhuese të përpunimit elektrokimik sipas karakterit të lëvizjes së elektrodës
2.3.1. PËRPUNIMI ECM ME ELEKTRODA JO TË LËVIZSHME
Shfrytëzohet për realizimin e operacioneve prodhuese figura 2.5) sikur që janë: kalibrimi
i sipërfaqeve të jashtme dhe të brendshme, rrëzimi i teheve, markimi – simbolizimi,
formimi i vrimave dhe i kanaleve për lubrifikim me konfiguracion më pak ose më shumë
të ndërlikuar (tek boshtet gungore ose prolore, elementeve hidraulike dhe të sistemeve
PËRPUNIMI ELKTROKIMIKECM
Me elektrodën e palëvizshme
Me lëvizje graduale të elektrodës
Me katodën rrotulluese
Me anodën rrotulluese
Me lëvizje të ndërlikuar të elektrodës
kinematike e ngjashme), punimi dhe përpunimi i konfiguracioneve komplekse me numër
më të madh të teheve (dhëmbëzoreve, boshteve të dhëmbëzuara, seperatorve të
kushinetave etj) punimi i kanaleve me konfiguracione të ndërlikuara në sipërfaqet e
brendshme cilindrike (pistonave, etj).
Figura 2.5 Operacionet prodhuese të përpunimit elektrokimik me elektrodën e palëvizshme
Përpunimi më i saktë arrihet gjatë heqjes relativisht të vogël të shtesave për përpunim
(0,05 – 0,2 mm), kur ndryshimi i konfigurimit dhe i madhësisë së boshllëkut punues është
jo i rëndësishëm. Për bashkësitë kryesore të kësaj metode të përpunimit elektrokimik janë
thjeshtësia e pajisjes kinematike dhe konstruktive të pajisjes prodhuese konstruktive dhe
mundësia e rritjes së ngurtësisë dhe stabilitetit të sistemit teknologjik. Të metat janë
efekti i vogël (sidomos gjatë përpunimit të gjysmë fabrikatit me saktësi të vogël, sikur që
janë gjysmëfabrikatit e derdhura ose të farkëtuara ), saktësi relativisht e vogël e
përpunimit (saktësia është e kufizuar me ndryshimin e konfiguracionit dhe madhësinë e
boshllëkut) e ngjashme.
KalibrimiRrumbullakimi i teheve
2.3.2. PËRPUNIMI ECM ME LËVIZJEN GRADUALE TË ELEKTRODËS
Gjatë lëvizjes graduale të njërës nga elektrodat (zakonisht katodës – figura 2.6) është i
mundshëm të realizohet : shtancimi dhe prerja, shpimi i vrimave me profile të ndryshme,
punimi i sipërfaqeve me konfiguracion të ndërlikuar përkatësisht kopjimi (gravurave të
veglave për farkëtim, shtancim, tabela 2.1, lopatave të kompresorëve dhe të turbinave
profileve të ndryshme – figura 2.6 dhe tabela 2.2, kanalet filetore e ngjashme ) mprehja e
instrumenteve, kalibrimi etj. Me zbatimin e këtyre metodave të përpunimit arrihet rritje
prodhueshmërisë ( B 4 – 6 herë) dhe zvogëlimin e vëllimit të punëve plotësuese ose
shtesë të agjustatorëve (B 2 – 3 herë në krahasim me metodat klasike të përpunimit,
përpunimin me frezim kopjues). Në kohën më të re në veçanti përsosen metodat e
përpunimit të vrimave me diametra shumë të vogla (D = 0,05 – 10 mm dhe përkatësisht
thellësi dhe diametër L/d≤200), të njohur me emërtimin STEM, ECF, EJ ose ESD metoda
të përpunimit (tabela 2.3).
Tabela 2.1 Parametrat themelor të punimit dhe përpunimit te gravurave të veglave
Detali që përpunohetKoha e punimit(min)
Thellësia/sipërfaqja(mm/cm2)
Intensiteti i rrymës
(A)
Tensioni i rrymës
(V)
Materiali i copës punuese/vegla
Vegla për farkëtim
5,6 6.2/10 1000 9Çeliku i butë/çeliku i
butë
Vegla për shtancim
5,8 15/4.1 500 8Çeliku i butë/çeliku i
butë
Vegla për derdhje 9.4 11.6/28.1 480 8.9 Çeliku i butë/mesingu
Tabela 2.2 Parametrat themelor të përpunimit të lopatave të turbinës
Materiali i detalit që
përpunohet
Elektroliti Tensioni i rrymës
(V)
Densiteti i rrymës
(A/mm2)
Shpejtësia e lëvizjes
ndihmëseVp(mm/min)
PërbërjaTemperatura
(K)
Legurat (lidhjet) e
rezistueshme ndaj
temperaturave të larta
10% NaCl 2900300
1015 0.150.25 0.40.610% NaCl + 5% NaNO3
310320
Lidhjet e titanit5% NaCl 290300 1014 0.120.20
0.30.48% NaCl +11%KNO3
295305 1012 0.080.10
Figura 2.6 Disa operacione prodhuese të përpunimit elektrokimik me lëvizjen graduale të elektrodës
Vegla për farkëtim Vegla për shtancim
Vegla për derdhje (kallëpim) Përpunimi me kopjim Punimi i lopatave të turbinës
Figura 2.7 Paraqitja skematike e përpunimit elektrokimik të lopatave të turbinës(me gabarite te vogla, mesme dhe të mëdha me saktësi edhe deri 0.05mm)
Tabela 3.3. Përpunimi elektroeroziv dhe metodat e reja të përpunimit elektrokimik të vrimave me diametra te vegjël
Përpunimi elektroeroziv
Mikropërpunimi elektrokimikshpimi STEM elektrostream Ed
Skema e përpunimit
Diametri minimald(mm)
0.020.03 1.52.0 0.8 0.125 0.05
Thellësia maksimale e përpunimt
(2080)d (6080)d 100d 50d 30d
manometri
pompa
Shkëmbyesi i nxehtësisë
Centrifuga Valvul jokthyeseHapësira punueseshtëpiza
Pajisja për lëvizjen ndihmëse
Govata
Burimi i rrymës
Lopata(detali që përpunohet)
l(mm)Saktësia –toleranca e
realizuar (mm)±0.002 ±0.02 ±0.020.04 ±0.020.04 ±0.040.06
Elektroliti NaNO3 H2SO4 H2SO4 H2SO4
Tensioni i rrymës
(A)80300 1220 20100 300600 300800
Presioni i shpëlarjes
p(bar)<1 1520 46 46 50100
Elektroda Bakër,legurë bakri
Bakër i izoluar, çeliku jokorrodues, gyp nga titani
Me kapilar qelqi
Vrushkullon nga platini
Problemet karakteristike
Vështërsi në punimin e elektrodave dhe shpenzime te larta të punimit
2.3.3. PËRPUNIMI ECM ME KATODË RROTULLUESE
Shfrytëzohet për frezim profilor dhe të rrafshët , retifikim, punim të filetave, prerje e
ngjashme (figura 15). Me qarkullimin intensiv të elektrolitit, gjatë boshllëkut mjaft të
vogël (deri 0,01 mm dhe shpejtësive të mëdha të rrotullimit të katodës edhe deri 50 m/s e
më shumë ), arrihet saktësi e lartë edhe efektivitet e lart e përpunimit (largimi i sasive më
të mëdha të materialit).
Figura 2.8 Disa operacione prodhuese të përpunimit elektrokimik me katodën rrotulluese
Metodat e përpunimit elektrokimik me rrotullimin e katodës zhvillohen shpejtë në drejtim
të formimit të modifikimeve të reja të proceseve, përmes shfrytëzimit të skemave
themelore kinematike karakteristike për metodat konvencionale të përpunimit (përpunimi
me prerje). Zbatimi më racional është tek përpunimi i sipërfaqeve me konfiguracion të
ndërlikuar , në detalet e përpunimit nga materialet me përpunueshmëri të vështirë gjatë
kërkesave të larta në pikëpamje të kualitetit të saktësisë së përpunimit, e sidomos tek
elementet me fortësi të vogël dhe stabilitet të vogël.
2.3.4. PËRPUNIMI ECM ME ANODË RROTULLUESE
sharritja
retifikimi i rrafshet
retifikimi rrethor
shtancimi
retifikimi i rrafshet
Thjeshtëzimi i konstruksionit të veglës – katodës, mundësia e punimit të detalit me
gabarite të mëdha në makinat me dimensione më të vogla dhe fuqisë së burimit të
energjisë elektrike sidomos në teknikën e aviacionit dhe atë raketore, përpunimi i
sipërfaqeve të ndërlikuara pikëpamje të konfiguracionit të sipërfaqes e ngjashme, arrihet
me zbatimin e metodave të ndryshme të përpunimit elektrokimik me anodën e
rrotullueshme (figura 16).
Figura 2.9. Operacionet prodhuese të përpunimit ekektrokimik me anodën e rrotullueshme
Me zhvillimin e këtyre metodave të përpunimit elektrokimik mundësohet universalitet i
lartë i përpunimit elektrokimik , rritje e prodhueshmërisë dhe e ekonomicitetit të
përpunimit dhe punimit të elementeve të makinave, mekanizmave etj dhe pajisjeve,
retifikimi sharritja
të jashtme të brendshme
Punimi i sipërfaqeve cilindrike të profiluara
rritjen e efektivitetit të metodave konvencionale të përpunimit (përpunimi me tornim.
retifikim, sharritje e ngjashme ) dhe rritje e dukshme e fushave të zbatimit.
2.3.5. PËRPUNIMI ECM ME LËVIZJEN E NDËRLIKUAR TË ELEKTRODËS
Varianti me shfrytëzimin e telit ose të gypit të perforuar figura 2.10, aplikohet për
realizimin e operacioneve prodhuese sikur që janë: Përpunimi i gravurave,
dhëmbëzoreve, matricave për kuposje, shabllonave etj.
Figura 2.10 Parimet themelore të përpunimit elektrokimik me lëvizjen e ndërlikuar te elektrodës
Vetë metoda mundëson formimin e konfigurimit të ndërlikuar të sipërfaqes duke
shfrytëzuar instrumentin me fortësi mjaft të vogël, gjatë humbjeve minimale të materialit
dhe shpenzimeve minimale, të energjisë. Me aplikimin e telit (me diametër 0,3 – 0.5 mm)
ose të gypit të perforuar arrihen gjerësi mjaft të vogla të stresës së prerë ose tretjen lokale
– anodike të materialit të detalit që përpunohet.
2.4. PARAMETRAT E REGJIMIT TË PERPUNIMIT
Parametrat themelor të regjimit të përpunimit tabela 3.4 janë të definuar:
me dendësitetin e rrymës elektrike (njëtrajtshmëria e së cilës paraqet supozimin
bazë për zhvillimin e drejtë të procesit), tensioni i cili mund të jetë konstant ose i
ndryshueshëm – impulsiv me kohëzgjatje të impulsit prej 0,01 – 0,04 sec, me fuqinë e
rrymës elektrike, me boshllëkun në mes të elektrodave, presionin , shpejtësinë e lëvizjes,
rrjedhjen dhe temperaturën e elektrolitit dhe shpejtësinë e lëvizjes ndihmëse të
elektrodave. Parametrat themelor të qarkut t elektrik janë:
dendësiteti i rrymës elektrike:
)6() ./( 2m mAkU
AI
D e
δ==
Karakteristikat themelore të regjimit të përpunimit, të disa operacione prodhuese të
përpunimit elektrokimik
rezistenca elektrike e elektrolitit:
)7()( d h eAk
Re
e Ω= δ
fuqia e rrymës elektrike:
)8()(AAU k
RU
I e
e δ==
Ku janë :
U (V) – tensioni në skajet e elektrodave,
Ke (1/ohm mm) – përçueshmëria specifike elektrike e elektrolitit,
δ (mm) – boshllëku në mes të elektrodave dhe
A (mm2) sipërfaqja e detalit që përpunohet, e cila merr pjesë në proces.
Shpejtësia e largimit të materialit (e tretjes), ndryshimeve të dimensionit të detalit
që përpunohet ose lëvizjes së instrumentit prerës është:
)9(m i n ] ,/[m mkU
KDKV emm δ
==
Prodhueshmëria vëllimore speficike proporcionale Km dhe dendësiteti i rrymës
elektrike, varet nga vlerat e tensionit, boshllëkut në mes të elektrodave, fuqisë së rrymës
elektrike dhe sipërfaqes së detalit që përpunohet, e cila merr pjesë në proces. Në veçanti
është aktual ndikimi i prodhueshmërisë vëllimore e cila konsiderohet edhe si parametër
në përpunimin elektrokimik:
)1 0(m i n ] ,/[6 0 0 0 0 3 Am m
pKK em =
Ku janë:
Ke (g/ah) – ekuivalenti elektro kimik i materialit dhe
ϕ (cm3) dendësiteti i materialit të detalit që përpunohet.
Koha kryesore e përpunimit varet nga madhësitë e shtesës për përpunim z (mm) dhe
shpejtësia e ndryshimit të dimensionit të detaleve që përpunohet, d.m.th,
)1 7([ m i n ]/VZtq =
2.5 FLUIDI PUNUES – ELEKTROLITI
Elektroliti është një ndër elementet më të rëndësishëm të procesit të përpunimit
elektrokimik. Detyrat themelore të elektrolitit janë :
largimi i thërmiave të formuara me tretjen anodike,
ftohja e instrumentit dhe detalit që përpunohet,
largimi i shtresës së pasivizuar dhe të gazrave të krijuar ,
krijimi i parakushteve të domosdoshme për zhvillimin e përpunimit të procesit
elektrokimik dhe proceseve tjera gjatë përpunimit etj.
Për realizimin e detyrave të cekura elektroliti duhet të ketë:
elektro përçueshmëri specifike të lartë,
vlerë pH përkatëse
veti anti korrozive të larta
viskozitet të vogël
shkallë të lartë të përshtatshmërisë për përdorim (pranimin dhe sfrytëzimin gjatë
procesit të punës),
nivel të lartë të vetive mbrojtëse (jo rrezikshmëri gjatë punës)
zbatim të lartë ekonomik (çmim i ultë ) etj.
Zgjedhja e llojit dhe e parametrave të regjimit dhe kushteve punuese të elektrolitit
(rrjedhjes, presionit, shpejtësisë së rrymimit, përqendrimi dhe temperaturës së elektroliti),
mund të merren vetëm në bazë të analizës komplekse të ndikimit të elektrolitit në
karakteristikat themelore dhe treguesve teknoekonomik të procesit të përpunimit
elektrokimik. Elektroliti duhet të jetë ashtu i kompozuar, që nga materiali i detalit që
përpunohet, të formojë kompozime të cilat me lehtësi mund të treten në ujë dhe thjeshtë
të largohen nga sistemi i qarkullimit të elektrolitit.
2.5.1. NDIKIMI I ELEKTROLITIT NË PROCESIN E PËRPUNIMIT
Lloji, përbërja kimike, përqendrimi dhe parametrat tjerë të elektrolitit ndryshojnë në
spektër me kufij mjaftë të gjerë varësisht nga lloji i materialit të detalit që përpunohet,
llojit të përpunimit elektro kimik, materialit të instrumentit e ngjashëm.
Këshshtu, për shembull, qarkullimi i elektrolitit figura 2.12 në masë të madhe ndikon në
dendësitetin e rrymës elektrolike (gjatë U=const), e me këtë edhe treguesit tjerë të
procesit të përpunimit.
Shpejtësia e rrymimit të elektrolitit, në shumicën e rasteve, sjellet deri tek 10 m/s e më
shumë. Vlera konstante e shpejtësisë së elektrolitit është një nga kushtet e domosdoshme
për formimin e sipërfaqes me kualitet të lart. Ndryshueshmëria e shpejtësisë sjell deri tek
shfaqja e gjurmëve dhe defekteve tjera në sipërfaqen e përpunuar. Me rritjen e shpejtësisë
së rrymimit të elektrolitit rritet edhe intensiteti i tretjes së materialit. Kjo shpjegohet me
faktin që produktet e tretjes anodike dukshëm më shpejtë largohen nga zona e përpunimit,
me këtë zvogëlohet edhe rezistenca elektrike e elektrolitit dhe rritet densiteti i rrymës
elektrike. Efekti i rritjes së treguesve teknoekonomik është evident deri tek vlerat e
caktuara të shpejtësisë së rrymimit të elektroliti, kur vihet deri tek pasivizimi i procesit.
Figura 2.12 Ndikimi i rrjedhjes së elektrolitit në densitetin e rrymës elektrike
Ndikimi i presionit dhe i temperaturës së elektrolitit, po ashtu, është i rëndësishëm dhe
varet nga kushtet e përpunimit. Me ndryshimin e temperaturës së elektrolitit, varësisht
nga lloji i materialit të detalit që përpunohet figura 2.13, vie deri tek ndryshimet e
ndryshme të shpejtësisë së tretjeve të materialit dhe të treguesve tjerë teknoekonomik,
vërehet se në kushte të caktuara të përpunimit duhet të anohet nga gjetja e
karakteristikave optimale dhe e parametrave optimal të elektrolitit.
Një nga karakteristiket e rëndësishme të elektrolitit është stabiliteti dhe qëndrueshmëria e
elektrolitit gjatë përpunimit. Me këtë rast, me kohë vie deri tek rritja e disa
karakteristikave (vlera pH temperatura dhe elektro përçueshmëria specifike) dhe rënia e
vlerave kinematike të viskozitetit të elektrolitit. Me këtë varësisht nga lloji i operacioneve
përpunuese të përpunimit elektrokimik, ndryshojnë edhe treguesit teknoekonomik të
procesit kështu që për shembull, me rastin e retifikimit vie deri tek rënia, ndërsa me rastin
e operacioneve tjera prodhuese vie deri tek rritja e treguesve, me rënien e vlerave
kinematike të viskozitetit. Kjo nga arsyeja që sa më pak viskozitet të elektrolitit shkakton
edhe më pak rezistencë hidrodinamike, gjatë rrymimit të elektrolitit nëpër boshllëk
Figura 2.13. Ndikimi i temperaturës së elektrolitit në shpejtësinë e tretjes dhe kohës punuese në karakteristikat e elektrolitit
Çeliku karbonikÇeliku i lidhurÇeliku jokorrodues
.
2.6 INSTRUMENTIKATODA
2.6.1 FORMA DHE DIMENSIONET E INSTRUMENTITELEKTRODËS
Instrumenti për përpunimin elektrokimik është i formës profilore, gypore, kapilare e
ngjashëm. Forma dhe dimensioni i instrumentit janë të kushtëzuara me llojin e
operacionit prodhues dhe konfigurimin e sipërfaqes së detalit që përpunohet, e cila
formohet në procesin e përpunimit elektrokimik figura 2.14.
Figura 2.14 Forma e veglës dhe boshllëku mes elektrodave gjatë përpunimit elektrokimik
dimensionet relative të instrumentit janë të definuara me relacionin:
)2 6(][)( m mZIo +−= διι
në të cilën janë δi=δ ose δi=δb (mm) boshllëku ballor ose anësor në mes të elektrodave
figyra 2.14 dhe z ( mm ) shtesa për përpunim final, në qoftë se e njëjta është përpunuar
me metodën e përpunimit teknologjik.
2.6.1 MATERIALI I INSTRUMENTIT
Materiali i instrumentit duhet ti plotësojë kërkesat themelore të procesit të përpunimit.
Kjo do të thotë se vetitë themelore kryesore të materialit janë përçueshmëria e mirë
elektrike dhe përçueshmëria e nxehtësisë dhe rezistenca e lartë në korrozion. Për këtë si
material për punimin e instrumentit shfrytëzohet bakri, mesingu, bronzi, çeliku karbonik,
nikeli, plumbi, grafiti, alumini dhe një mori materialesh tjera me karakteristika të
ndryshme dhe me destinime të ndryshme.
2.7 PAJISJAINSTALIMI PËR PËRPUNIMIN ELEKTROKIMIK
Instalimi për përpunimin elektrokimik figura 2.15 në parim, përbëhet nga:
makinës vegël,
burimit të energjisë elektrike
sistemit qarkullues të elektrolitit dhe
sistemit për kontroll dhe drejtim të procesit të përpunimit elektrokimik të
materialit.
Figura 2.15 Paraqitja skematike e instalimit për përpunim elektrokimik
Të gjitha elementet e instalimit dhe instalimi në përgjithësi janë të projektuara ashtu që
të mundësojnë nivel përkatës të parametrave dhe kërkesave të rëndësishme për
Transmetuesi i lëvizjes ndihmëse
Anodadetali që përpunohet
burimi i rrymës së vazhduar
Katodainstrumenti me izolim
elektroliti
elektroliti
pompa
filtri
Rezervari
Pompa e presionit të lartë
Matësi i parametrave të elektrolitit
manometri
funksionimin e instalimit, sikur që janë: prodhueshmëria, saktësia, qëndrueshmëria,
shkalla e a automatizimit, jo rrezikshmërianiveli i mbrojtjes, efikasiteti ekonomik etj.
3.0 PËRPUNIMI ELEKTROEROZIV – EDM
3.1. BAZAT E PROCESIT
Përpunimi elektroeroziv ( Electric Discharge Machening – EDM ) përfshinë metodat e
përpunimit të metaleve te të cilat largimi i tepricës së materialit realizohet me serinë e
zbrazjeve elektrike me karakter periodik, të realizuara në mes të instrumentit prerës
katodës (1) figura 3.1 dhe detalit që përpunohet anodës 2. Gjatë distancës përkatëse të
instrumentit prerës dhe detalit që përpunohet (0,005 – 0,5 mm) vendoset harku elektrik
ose shkëndija (3). Shfaqja e harkut elektrik ose shkëndisë elektrike sjell deri të jonizimi i
fluidit punues (dielektrikut 4), formimit të shtyllës së elektrike (shtyllës jonizuese 5),
shkrirjes dhe avullimit të thërrmijave të materialit të detalit që përpunohet, nën veprimin
e rrymës elektrike me dendësitet të lartë, e cila rrjedh nëpër shtyllën jonizuese në periodë
– interval shumë të shkurtë kohor (disa µs).
L
C
R
U =
1 4
2
13
5
4
2
4
2
1
Parimi i përpunimitSkema e procesit
Gje
neratori i im
pulseve
Figura 3.1 Elementet themelore të përpunimit elektroeroziv
Me ndërprerjen e zbrazjes elektrike (qarkut elektrik) vie deri te shpërthimi (eksplodimi) i
shtyllës jonizuese, nxjerrja e materialit të shkrirë (tretur) dhe largimit të tij nga zona e
përpunimit. Ftohja e materialit të tretur dhe largimi i tij realizohet me dielektrikun i cili
qarkullon.
Shkarkimet impulsive, alternative sigurojnë, shkatërrimin e materialit, depërtimin e
instrumentit prerës dhe formimin e profilit i cili i përgjigjet profilit të instrumentit prerës.
PARIMET E PËRPUNIMIT
Sipas mënyrës dhe parimeve të shkatërrimit të materialit, proceseve të cilat zhvillohen
në mes të instrumenteve prerëse dhe detalit që përpunohet, mënyrës së formimit të
zbrazjeve elektrike dhe kohës së zgjatjes së impulseve, dallohen edhe metodat e
përpunimit elektroeroziv figura 3.2.
Te erozioni me harkelektrik largimi i tepricës së materialit realizohet me zbrazjen
periodike stacionare. Me oscilimet mekanike (me afrimin dhe largimin e instrumentit
prerës) vie deri te formimi dhe shuarja e harkut elektrik, shkatërrimit periodik të
materialit dhe largimit të tij nga zona e përpunimit.
Figura 3.2 Metodat e përpunimit elektroeroziv
Me sjelljen e ujit nëpër elektrodë, materiali i tretur dukshëm ftohet dhe largohet nga
materiali bazë, nën veprimin e forcave dinamike të shfaqura me rastin ftohjes intensive
të materialit. Në procesin e erozionit me elektrohark formohet shtylla jonizuese e zgjeruar
kah anoda, me çka dukshëm zvogëlohet saktësia e përpunimit. Nga arsyet e tilla dhe nga
një mori arsyesh tjera erozioni me elektrohark kryesisht shfrytëzohet në punëtoritë e
remontit dhe si i tillë nuk ka rëndësi për praktikën e gjerë industriale.
Kur është fjala për përpunimet me elektroerozion atëherë nënkuptohen, para së gjithash,
metodat me elektroshkëndi ose me elektroimpulse të përpunimit.
Tek metoda e përpunimit me elektroshkëndi erozive largimi i materialit të tepërt është
rezultat i zbrazjeve serike periodike jostacionare dhe kuazistacionare në dielektrikum. M
ftohet e veprimin e shkendisë elektrike vie deri te shkrirja dhe avullimi i
materialit, i cili, gjatë ndërprerjes së shkarkimit elektrik ftohet në mënyrë intensive. Kjo
sjell deri te avullimi i materialit të tretur në formë të shpërthimeve, nxjerrjen e materialit
të lëngshëm dhe kondensimi i tij në dialektrik , me shfaqje e kraterit përkatës në anodë.
Erozionin me elektroshkëndi e karakterizon kohëzgjatja shumë e shkurtër e impulseve
Metoda EDM
Me elektrohark
Me elektroshkëndi
elektroerozive
elektroimpulsive
U~ U~U=
(deri 1 µs) dhe raport relativisht i madh i periodës dhe i kohës zgjatjes së impulsit (1/t =
10). Shkarkimi elektrik, zakonisht, përfshinë sipërfaqen 0,05 – 1mm2, në thellësinë 0,005
– 0,5 mm. Realizohet me ndihmen rrymës elektrike, e cila në shtyllën e shkarkimit
elektrik arrin dendësitetin deri 10000 A për mm2, derisa pjesët e elektrodës ngrohen deri
në temperaturën 8000 – 12000 0 C.
Përpunimi me elektroimpuls dallon nga përpunimi me elektroshkëndi për shkak të
karakterit të impulseve elektrike, kohëzgjatjen e tyre (100 1000µs) dhe raportin e
periodës dhe kohëzgjatjes së impulsit (1/t = 1 10). Impulsi elektrike formohen përmes
gjeneratorit autonom (gjeneratori me motor), i cili jep impulse një polare me frekuencë
përkatëse (p.sh 400 Hz). Skema parimore e përpunimit është e ngjashme me metodën e
përpunimit me elektroshkëndi me ç’rast instrum
enti prerës paraqet anodën, detali që përpunohet paraqet katodën. Dallohet me shpejtësi të
madhe të largimit të materialit, me shpenzime më të vogla të energjisë elektrike, me
kohëzgjatje më të madhe të qëndrueshmërisë së instrumentit prerës dhe diçka më pak
prodhueshmëri në operacionet prodhuese të përpunimit final. Për këto arsye përpunimi
me elektroimpuls (gjatë vlerave të ulëta të tensionit 2530V, me vlera më të larta fuqisë
elektrike 50 – 500A dhe vlera më të ulëta dhe të mesme të frekuencave të impulseve të
gjeneratorit, 400 – 30000 Hz ) përdoret për përpunim të ashpër .
Duke filluar nga karakteristikat themelore të përpunimit me elektrohark dhe me
elektroimpuls në praktikën industriale zakonisht shfrytëzohen metodat e kombinuara të
përpunimit (përpunimi paraprak me elektroimpulse ndërsa përpunimi final me
elektroshkëndi).
3.2. ESENCA – FIZIKA E PROCESIT
Përpunimi me elektroerozion realizohet me dy elektroda instrumenti 1 dhe detali që
përpunohet 2 figura 3.3 të zhytura në tretësirën punuese – dilektrikun (3) me rezistencë
të lartë elektrike. Dukuritë të cilat zhvillohen gjatë shkarkimit impulsiv, brenda
boshllëkut (hapsirës) në mes elektrodave, janë mjaft të ndërlikuara dhe komplekse dhe
paraqesin objekt të hulumtimit të një mori shkencëtarëve.
Me zvogëlimin e boshllëkut punues (distancës punuese), gjatë vlerave kritike (zakonisht
0,05 – 0,5 mm ), vie deri të shfaqja e shkëndijave elektrike – shkarkimeve në mes të
elektrodave. Shkarkimet elektrike janë pasojë e proceseve të ndërlikuara fizike, ndërsa
manifestohen me shfaqjen e shtyllës së shkarkimit elektrik si rezultat i jonizimit të
vëllimit të vogël të dielektrikut figura 3.4.
Figura 3.3 Skema parimore e përpunimit me elektroerozion
Figura 3.4 Zona e shkarkimit dhe flluska e gazit gjatë përpunimit me elektroerozion
U~
6 7 4
83
5 2
1
ee
e
M+
M+
M+
Shfaqja e shkarkimeve elektrike shkakton nxehjen e dukshme të sipërfaqes së elektrodës
(deri në temperaturën 8000 – 12000 0C e më shumë), si dhe avullimin e dielektrikut dhe
krijimin e fluskave të gazit, me presion shumë të lartë të dielektrikut. Me ndërprerjen e
qarkut elektrik vie deri te shpërthimi i fluskave të gazit për shkak të rënies momentale të
temperaturave. Me këtë krijohen forca të rëndësishme ose të dukshme dinamike, të cilat
largojnë metalin e shkrirë nga krateri.
Materiali i shkrirë (avulluar) në mënyrë eksplozive, për shkak të veprimit të ftohjes së
dielektrikut, ngurtësohet në formë të sferave të imta dhe largohet nga zona e përpunimit
me ndihmën e dielektrikut, i cili qarkullon, në këtë mënyrë formohet krateri me madhësi
përkatëse, ndërsa seria e zbrazjeve të njëpasnjëshme shkakton shfaqjen e një mori
krateresh (njëpasnjëshëm), përkatësisht largimit e materialit të tepërt të detalit që
përpunohet.
Vërehet se, në procesin e përpunimit elektroeroziv vie deri tek dukuritë e ndryshme
ndërsa themelore janë dy : dukuria elektrike (shkaktimi i zbrazjes në rrethinën elektrike
të tretësirës) dhe dukurisë së nxehtësisë (shkrirja dhe avullimi i materialit të elektrodës
dhe avullimit të dielektrikut). Gjatë kësaj tensioni elektrik dhe fuqia e rrymës elektrik,e,
gjatë një impulsi elektrik, kanë ndryshim karakteristik me kohën figura 3.5, e cila
karakterizohet me tri faza:
jonizimi i dielektrikut,
shkarkimi elektrik dhe
rënia gjegjësisht largimi i shtyllës jonizuese (dejonizimi)
Figura 3.5 Shtylla jonizuese dhe pamja e impulsit elektrik
Në fazën e parë vie deri te jonizimi i dielektrikut figura 3.6. Për shkak të johomogjinetit
dhe sipërfaqes së instrumentit prerës dhe detalit që përpunohet shfaqet emitimi diskret i
elektroneve
Figura 3.6.a nga elektroda negative. Me ndeshjen e elektroneve me thërrmijat neutrale,
të mediumit punues (dielektrikut), shkaktohet shkatërrimi i molekulave të dielektrikut
(largimi i një elektroni nga molekula) dhe shfaqjae grimcave (thërmiave) të elektrizuara
negativisht dhe pozitivisht (jone), gjegjësisht jonizimi i dielektrikut. Nëse numri i
elektroneve dhe energjia e tyre është mjaft e madhe vie deri te reaksioni zinxhiror dhe
jonizimi i plotë i hapësirës në mes të elektrodave, përkatësisht së shfaqjes së shtyllës
jonizuese. Shfaqja e shtyllës jonizuese – shkarkuese mundëson rrjedhjen e energjisë
elektrike, përkatësisht qarkullimin thërrmijave me ngarkesë elektrike, ngjashëm me
llavën, nga njëra në drejtim të elektrodës tjetër.
Në fazën e dytë – faza e shkarkimit elektrik figura 3.7 thërrmijat e elektrizuara pozitivisht
lëvizin kah elektroda negative, ndërsa thërrmijat e elektrizuara negativisht kah elektroda
pozitive.
I
U
1 2 3
t
t
T
Figura 3.6 Paraqitja skematike e procesit të jonizimit
Figura 3.7 Paraqitja skematike e thërrmijave të shkarkimit elektrik
Me rrjedhjen e rrymës elektrike vie deri të rënia e rezistencës të mediumit gjegjësisht të
dielektrikut dhe rritja e fuqisë së rrymës elektrike, vie deri tek rritja e presionit dhe
temperaturës brenda shtyllës jonizuese dhe shfaqjes së shkrirjes dhe avullimit të
materialit të detalit që përpunohet përkatësisht të elektrodës.
UI
U
Ita
UI
U
Itb
UI
U
Itc
I
I
UUI
t
I
UUI
t
I
UUI
ta b c
Figura 3.8 Skema e shkatërrimit të shtyllës jonizuese dhe largimit të materialit të elektrodës – dejonizimi
Me ndërprerjen e qarkut elektrik, në fazën e tretë, vie deri të rënia rapide e rezistencës të
thërrmijave me ngarkesa elektrike (të elektrizuara), shkatrrimit të fluskaveve të gazit dhe
me rënien rapide të presionit. Kjo shkakton avullimin eksploziv të materialit, ftohje
momentale të tij (në kontakt me dielektrumin) shfaqjen e thërrmijave të ngurtësuara të
materialit dhe mbetjeve të tretësirës punuese (zakonisht të karbonit dhe gazit).
3.3 OPERACIONET PRODHUESE
Përpunimi elektroeroziv shfrytëzohet në rastet kur përpunimi mekanik i materialit është i
pa mundshëm ose skajshëm i vështirë, gjatë përpunimit të materialeve shumët të forta
(çeliku zjarrdurues, dhe çeliku jo oksidues e ngjashëm). Me përpunimin e vrimave me
diametër të vogël (0,11mm), vrimave dhe detaleve me forma dhe konfiguracione të
ndërlikuara figura 3.9 dhe 3.10 etj. Në shumë raste përpunimi me elektroerozion është
metodë e vetme e përpunimit të gjysmë fabrikateve nga molibdeni, volframi dhe tantali,
U
I
UI
ta
U
I
UI
tb
U
I
UI
tc
me saktësi dhe kualitet të përpunimit (deri 12 µm). Veçanërisht është i përshtatshëm dhe
ekonomikisht i arsyeshëm gjatë prerjes (shkurtimit), hapjes së kanaleve të ndryshme të
detaleve të punuara nga metalet e shtrenjta (germaniumi e ngjashëm), kur gjerësia e
prerjes ( e formuar nga elektrodat prej molibdeni, mesingu ose çeliku me trashësi
përreth 0,15 mm) është relativisht e vogël 0,250,30 mm, me një kualitet të lartë të
përpunimit të sipërfaqes.
Me metodën e përpunimit me elektroerozion mundësohet që të realizohen një mori
operacionesh prodhuese figura 3.93.10 me shfrytëzimin e veglave të profiluara ose jo të
profiluara (elektrodave të formave të plota ose të telit). Formësim i sipërfaqeve realizohet
me kopjimin e formave të veglave ose me lëvizjen reciproke të detalit që përpunohet dhe
veglës jo të profiluar përkatësisht elektrodës në formë të telit (me lëvizjen reciproke
relative të detalit që përpunohet dhe veglës së profiluar).
Figura 3.9 Paraqitja skematike e disa prodhimeve të disa operacioneve prodhuese me përpunimin elektroeroziv
Figura 3.10 Paraqitja skematike e disa operacioneve prodhuese të përpunimi elektroeroziv
Figura 3.1 . Klasifikimi i mundshëm i operacioneve prodhuese të përpunimit
elektroeroziv
Zhvillimi i metodave të përpunimit elektroeroziv dhe pajisjeve përkatëse, ka mundësuar
realizimin e një mori operacioneve prodhuese prej me të ndryshme, si edhe të atyre të
cilat realizohen me metodat klasike (konvencionale të përpunimit). Me zhvillimin e
Punimi i rrjetes
gravurimi
Metoda EDM
stampimi prerja Retifikimi
i jashtëm rrethori brendshëm rrethori rrafshët e ngjashëm
me disk rrethorme shiritme tel
shpimipunimi i gravuravengjashëm
makinave për përpunim me elektrodë në formë teli dhe përsosjen e mëtutjeshme të
makinave për përpunim me elektroda të plota janë krijuar kushtet për rritjen e dukshme të
efikasiteti (produktivetit dhe ekonomicitetit) të ekzekutimit të një mori operacionesh
prodhuese. Përpunimi me elektrodë në formë teli siguron edhe përpunimin i konturave të
ndërlikuara me shkallë të lart të saktësisë, me një automatizim të thjeshtë të lëvizjeve,
sipas programit të dhënë paraprakisht.
3.4 PARAMETRAT E PROCESIT TË PËRPUNIMIT
Procesi i përpunimit elektroeroziv figura 3.12 varet nga shumë parametra të renditur
zakonisht, në dy grupe: elektrik dhe mekanik.
Njohja e tyre dhe analiza e ndikimit të parametrave veç e veç në treguesit tekno
ekonomik të procesit të përpunimit është parakusht themelor për formimin e prodhimit të
kualitet gjegjës.
Parametrat elektrik janë të përcaktuar me karakteristikat elektrike të impulsit, ndërsa
mekanik me skemën kinematike të përpunimit, regjimin e lëvizjeve ndihmëse (shpejtësia
e lëvizjes ndihmëse), me shpejtësinë e rrotullimit të elektrodës e ngjashëm.
Figura 3.12 Skema parimore e rregullimit të procesit të përpunimit elektroeroziv
rregullatori
3 x 380V
Servo pajisja
1
QP
Rregullatori i rrjedhjes së dielektrikut
∆Z
Z
Procesi EDM
2
Rregullatori boshllëkut punues
Gjeneratori i impulseve
Efekti i përpunimit varet nga parametrat themelor të qarkullimit të dialektrikut (presionit
dhe rrjedhjes) dhe një mori më shumë ose më pak (karakteristikave të materialit të detalit
që përpunohet: temperaturës dhe nxehtësisë së shkrirjes dhe të avullimit, nxehtësia dhe
përçueshmëria elektrike, përbërja kimike etj; karakteristikat e diaelektrikut,
përçueshmëria, viskoziteti, temperatura e depërtimit dhe shpejtësia e dejonizimit,
karakteristikat e materialit të instrumentit prerës:përçueshmëria termike, polariteti dhe
shpejtësia e dejonizimit të hapësirës punuese, intensitetit të avullimit të mediumit
punuese etj.). Të gjitha këto janë karakteristika dhe parametra të cilët ndikojnë në
mënyrë komplekse dhe të ndryshme, kështu që janë të domosdoshme hulumtimet dhe
vështrimet adekuate.
3.5 FLUIDI PUNUES – DIELEKTRIKU
Për realizimin e procesit të përpunimit elektroeroziv dhe arritjes se efekteve përkatëse
teknoekonomike, kujdes të veçantë i kushtohet edhe zgjidhjes së fluidit punues, dhe
projektimit të metodës së shpëlarjes së hapësirës punuese dhe sistemit adekuat të
qarkullimit të tretësirës.
3.5.1 DIELEKTRIKU
Detyrat themelore të tretësirës gjegjësisht fluidit punues janë: krijimi i kushteve për
realizimin e shkëndijës (zbrazjes elektrike) në mes të elektrodave, izolimi i hapësirës në
mes të elektrodave, largimi i produkteve të përpunimit, ftohja e elektrodave, krijimi i
kushteve përkatëse për shfaqjen e shtyllës të shkarkimit elektrik, evitimi i sendimentimit
të jo pastërtive dhe të produkteve të erozionit në njërën nga elektrodat etj.
Mu për këto arsye, gjatë zgjedhjes së llojit të dielektrikut, përveç kërkesave themelore të
procesit të përpunimit, kujdes të veçantë i kushtohet edhe karakteristikave themelore të
dielektrikut: viskoziteti i vogël kinematik, rezistenca e lartë elektrike, vlera adekuate e
vetive dielektrike (shpejtësia jonizuese dhe dejonizuese), vlera e lartë e temperaturës se
ndezjes, neutraliteti kimik dhe jo toksiciteti (jo helmueshmëria), niveli i lartë i vetive
mbrojtëse dhe niveli ultë shpenzimeve eksploatuese.
Si dielektrik shfrytëzohet uji i dejonizuar dhe lloje të ndryshme të karbohidrateve (vaji,
petroli, kerozina etj. Uji i dejonizuar dhe petroliumi kanë qëndrueshmëri të shkurtër,
kështu që kërkohet që të ndërrohen me shpesh se sa në rastin e punës me vajin mineral.
Për përpunimin e pjesëve me të imta dhe për përpunimin final shfrytëzohen fluidet me
viskozitet me të vogël (uji i dejonizuar ose petroliumi), ndërsa për përpunimin e ashpër
dhe për përpunimin e detaleve me gabarite të mëdha shfrytëzohet fluidi me viskozitet më
të lartë (vaji mineral).
3.5.2 SHPËRLARJA E HAPËSIRËS PUNUESE
Shpëlarja e hapësirës punuese (rrjedhja e dielektrikut në mes të instrumentit prerës dhe
detalit që përpunohet) është një nga faktorët kryesor me ndikim në prodhueshmëri dhe në
intentisitetin e konsumimin e instrumentit. Në fillim të procesit dielektriku është i pasur
dhe ka rezistencë më të lartë elektrike se sa gjatë procesit. Per këto arsye është e
domosdoshme që në kohë të caktuar kjo rezistencë të mposhtet dhe të shfaqet shkarkimi
parë. Thërmiat e larguara me shkarkimin e parë figura 3.14 mundësojnë shkarkim më të
lehtë elektrik dhe përmirësimin e kushteve të përpunimit.
Figura 3.14 Ndikimi i sasisë së produkteve te përpunimit në kushtet e përpunimit
Mirëpo, kur përbërja e thërrmijave është shumë e madhe, vie deri tek ndotja e hapësirës
punuese, shfaqja e lidhjes së shkurtër ose të harkut, me këtë edhe një mori procesesh të
padëshiruara të cilat shkaktojnë rënien e prodhueshmërisë, zvogëlimin e kualitetit të
përpunimit dhe një mori efektesh tjera negative.
Shpëlarja e hapësirës punuese nuk duhet të jetë as shumë e fuqishme e as shumë e dobët,
sepse efekti më i mirë i përpunimit arrihet gjatë koncentrimit të produkteve të caktuar ,
optimale të përpunimit. Me shpëlarje, shpëlarja e hapësirës punuese mund të bëhet edhe
në mënyrë natyrale edhe në mënyrë të detyruara.
Shpërlaja natyrale është rezultat i veprimit të valëve hidraulike dhe akustike të krijuara
gjatë procesit të shkarkimit elektrik dhe shfaqjes së ndryshimit të temperaturave të
dielektrikut brenda boshllëkut punues në mes të elektrodave dhe dielektrikut
Shkarkimi i parë elektrik Kushtet e mira punuese Kushtet e përmirësuara
Figura 3.15 Metodat e shpëlarjes së hapësirës punuese
Shpërlarja me injektim
Shpërlarja me absorbim
Shpërlarja ansore terthore
Shpërlarja me përzierje
Prurja e dielektrikutLargimi i dielektrikut
Shpërlarja me impulse sinkrone (injektimi me rastin e largimit te instrumentit)
Injektimi Shpërlarja ansore Injektimi absorbim Metodat e kombinuara
Mirëpo, me shpërlaje natyrore, zakonisht, nuk mundësohet efikasiteti përkatës, prandaj
shfrytëzohet metodat e ndryshme të shpëlarjes së detyrueshme figura 3.15, sikur që janë:
injektimi nëpër instrumentin prerës ose detalit që përpunohet nën presion me impulse të
vazhdueshme ose me rrjedhje impulsive të dielektrikut me absorbimin nëpër instrument
ose detal që përpunohet, me shpëlarjen anësore tërthore, me oscilimin gjatësor, të
instrumentit – elektrodës, me largimin gjegjësisht afrimin periodik të instrumentit prerës,
me përzierjen e dielektrikut, me shpëlarjen e kombinuar etj.
3.6 INSTRUMENTI PËR PËRPUNIM ME ELEKTRO– EORZION
Fakti se shpenzimet e instrumentit mund të jenë deri 50%, të vlerës së përpunuar të
operacioneve prodhuese , tregojnë për nevojën e definimit adekuat të gjithë parametrave
relevant të instrumentit prerës e para se gjithash: formës, numrit dhe dimensioneve,
mënyrës dhe metodave të punimit dhe llojeve të materialeve të instrumentit për
përpunimin me elektroerozion.
Figura 3.16 Pamja e instrumentit për përpunim me elektroerozion
Zgjedhja e formës dhe dimensioneve të instrumentit, materialit të instrumentit dhe
zgjedhjes së mënyrave të konsumimit të instrumentit prerës , paraqesin problematikë
komplekse, e cila kërkon një mori analizash dhe eksperimenteve hulumtuese. Punimi i
instrumenteve të tipave të ndryshëm dhe konfiguracioneve të ndryshme figura 3.16
realizohet me metoda të ndryshme të përpunimit, sikur mekanike, ashtu edhe jo
konvencionale, si dhe në makina me përpunim elektroerozion me elektrodë nga teli.
3.6.1 FORMA DHE DIMENSIONI I INSTRUMENTIT PRERËS
Forma dhe dimensioni i instrumentit varet, para se gjithash, nga metoda e përpunimit me
elektroerozion përpunimi me elektrodë të plotë ose me elektrodë në formë teli , llojet e
prodhimit, të karakteristikave themelore të procesit etj.
Tek përpunimi me elektroerozion me elektrodë në formë teli shfrytëzohet teli me
diametër 0,2 deri 0,7 mm (zakonisht 0,25 mm), për thellësi më të vogla të detalit punues
teli me diametër 0,1 deri 0,2 mm ndërsa për ekzekutim e prerjeve më të pastra teli me
diametër 0,03 – 0,1 mm. Teli punohet zakonisht, prej molibdeni, volframi ose çeliku.
Kërkesat themelore, në fazën e punimit të telit janë: saktësia e lartë (shmangia e lejuar
maksimale ±1μm), kualiteti i lartë i sipërfaqes, mungesa e sforcimeve të mbetura, vetitë e
garantuara mekanike në kufijtë e ngushtë të shmangieve.
Tek metodat me përpunim me elektroerozion me elektrodë të plotë, forma e elektrodës
ndryshon varësisht nga lloji i instalimit – makinës, e cila shfrytëzohet në procesin e
përpunimit. Kështu që, p.sh, në makina me lëvizje planetare forma e instrumentit prerës
është dukshëm më e thjeshtë, derisa shpenzimet e punimit janë dukshëm më të vogla.
Dimensioni dhe forma e instrumenteve prerëse (të elektrodat plota me lëvizje planetare )
janë të definuar : me formën dhe dimensionin e detalit që përpunohen figura 3.17, me
llojin dhe destinimin e instrumentit prerës (përpunimi i ashpër paraprak ose përpunimi i
pastër), me vlerën e boshllëkut të nevojshëm, me llojin e materialit të instrumentit prerës,
dhe intentizitetin e konsumimit dhe një mori faktorëve tjerë më pak apo më shumë
relevant.
Figura 3.17 Elementet themelore të llogaritjes së instrumentit prerës
Gjatë llogaritjes së dimensioneve relevante të instrumentit prerës për përpunim final,
dimensionet relevante janë:
)23(][)2( mmULWZLL qqA −=++−= δ
Tek punimi dhe përpunimi i sipërfaqeve të brendshme dhe të jashtme cilindrike,
përkatësisht është :
)24(][)( mmULWZLL qqa −=++−= δ
Tek punimi dhe përpunimi i konfiguracioneve të çfarëdo forme.
Në shprehjet janë: δ [mm] – boshllëku në mes të elektrodave, Z [mm] – shtesa për
përpunim, W [mm] – vlera e llogaritur e gabimeve të mundshme të përpunimit dhe Lq
[mm] – dimensionet përkatëse të detalit që përpunohet .
T/2
U/2
δ
Ta/2
z/2
W/
2
D
dd
U/2
D
Për operacionet prodhuese të përpunimit te ashpër dimensionet relevante të instrumentit
prerës janë :
)25(][)( 21 m mffULL qa +−−=
Ku janë: f1 [mm] – përmasa shtesë e cila përfshin boshllëkun punues, lartësinë maksimale
të jo rrafshinave të sipërfaqes anësore dhe shtesa siguruese (Zs ) e cila është:
)2 6(][22 m a x1 m mZRf s++= δ
Për sipërfaqet cilindrike, përkatësisht është :
)2 7(][m a x1 m mZRf S++= δ
Për konfiguracione me forma të ndërlikuara, ndërsa f2 [mm] shmangia e lejuare pozitës
për kalimet e ashpra përkatësisht për përpunime të pastra. Gjerësia e fushës toleruese të
punimit të instrumentit prerës është funksion i gjerësisë të fushës toleruese të
dimensioneve relevante të detalit që përpunohet (T) dhe, për instrumente të destinuar për
përpunim të pastër,
)2 8(][5,0 m ma Τ=Τ
Varësisht nga lloji i kualitetit të përpunimit shfrytëzohen një ose më shumë elektroda.
Numri i elektrodave të nevojshme varet nga: kualiteti i përpunimit, ndërlikueshmëria e
konfiguracionit të detalit që përpunohet, natyra e materialit të detalit që përpunohet,
vlerta kritike të rrumbullakimit, saktësia e përpunimit, dimensionet – gabaritet e detalit që
përpunohet, thellësia e përpunimit. Varësisht nga ndërlikueshmëria dhe lloji i përpunimit
shfrytëzohen, dy ose tri elektroda (instrumente prerëse), mirëpo, zgjedhja adekuate e
numrit të elektrodave mund të bëhet vetëm me analizën e rentabilitetit të procesit të
përpunimit, përkatësisht çmimit për njësi të kostos – të shpenzimit të instrumentit prerës.
3.3.2 BOSHLLËKU PUNUES
Paraqet distancën në mes të elektrodave dhe përcaktohet në varësi numri i madh i
parametrave të përpunimit. Mund të llogaritet edhe me shfrytëzimin e relacionit të
formave të ndryshme, si p.sh, :
)3 0(][
)2 9(][32
m a x
m mCUK
m meR
VX
O
=
++=
δ
δδ
Për boshllëk ballor figura 3.18, përkatësisht:
)3 1(][m mWC ziZb =δ
Për boshllëk anësor.
Në shprehjet e mësipërme janë:
δ0 [mm] – boshllëku gjatë secilit vie deri të krijimi i qarkut elektrik, Rmax [mm] – lartësia
maksimale e jo rrafshinave të sipërfaqes së përpunuar , e [mm] – pjesa e boshllëkut e
mbushur me produktet e erozionit, wi, ws – energjia e impulsit, U [v] – tensioni, C [f] –
kapaciteti elektrik, k, cz, x dhe v – konstante dhe eksponente të varshmërisë funksionale.
Gjatë shpimit të çelikut me instrument prerës nga mesingu , me diametër 0,12 – 1,5 mm
dhe me parametra të qarkut elektrik, tensionin u = 20 – 80 V dhe c = 0,02–1 μF , vlerat e
konstanteve dhe eksponentëve janë k = 75 105 dhe x = 1 dhe v = 1/3.
δb
δ
Figura 3.18 Boshllëku punues gjatë përpunimit me elektroerozion
Vlera e boshllëkut punues varet nga parametrat e impulsit elektrik figura 3.19.
Karakteristikat e dielektrikut, mënyrës së shpëlarjes së hapësirës punuese dhe një mori
faktorëve tjerë.
Figura 3.19 Ndikimi i vlerave të fuqisë së rrymës në vlerat e boshllëkut punues
3.6.3 KONSUMI I INSTRUMENTIT PRERËS
Procesin e përpunimit me elektroerozion e përcjellin edhe konsumi i instrumentit prerës i
krijura si rezultat i humbjeve të thërmiave të materialit të instrumentit prerës figura 3.20.
Intentisiteti i konsumimit të instrumentit prerës varet nga shumë faktorë, e para se
gjithash nga lloji i materialit të detalit që përpunohet tabela 3.2, parametrave të impulsit
elektrik (kohës së zgjatjes së impulsit ) figura 3.21 energjisë së shkarkimit të instrumentit
prerës, kohës së zgjatjes dhe tensionit të jonizimit – figura 3.22, fuqisë dhe frekuencës së
rrymës elektrike të shkarkimit – figura 3.23 dhe ngjashëm, mënyrës së shpëlarjes së
hapësirës punuese etj.
δb
(mm)
0 20 40 Imes
(A)
Ta/2
0
0,2
0,4
δ (mm)
100 0 200 Imes
(A)
0,2
0
0,4
T/2
Ug/2
Al Cu
D
Instrumenti:
Figura 3.20 Elementet themelore të konsumimit të instrumentit prerës
Tabela 3.2 Kombinimet më të shpeshta të elektrodave të shfrytëzuara
Materiali i instrumentit Materiali i detalit që
përpunohet
Konsumimi relativ (%)
Volframi me 10% argjend Çelik 10Bakri Titan 10Volframi me 10% argjend Metali i fortë 15Bakri Bakri 30Grafiti me 10% bakër Çeliku 35Bakri Çeliku 45Mesingu Çeliku 100
Vs
(mm3/min)
hv(
%)h
hv
hb
Çeliku Bakri 120Alumini Bakri 170Alumini Çeliku 180Titani Titani 200Çeliku Çeliku 250Titani Çeliku 250Mesingu Metali i fortë 300Alumini Titani 300
Konsumi – shkarkimi i instrumentit metal prerës vlerësohet si konsumim relativ dhe
paraqet raportin në mes të vëllimit të materialit (Va) dhe detalit që përpunohet (Vp) :
)6 3(][/1 0 0 ZVVh pav =
Figura 3.21 Ndikimi i kohëzgjatjes së impulsit, energjisë së shkarkimit dhe llojit të materialit të instrumentit në konsumin vëllimor të instrumentit
Wi :
hv (%)
50 ti [µs]100 1500
0
30
60
500
instrumentiZn çeliku Mn C Zn
1000
U=400VW=23WsGjatë perpunimt të çelikut
0
20
40
60
hv
(%)
50
Katoda Cu Anoda çelikU = 200 V
15 µf70µf
ti [µs]
0,0250,1755
W
0,500 Ws
100 150
Ws
0
C:
Figura 3.22 Ndikimi i kohës dhe i tensionit të dejonizimit në konsumin vëllimor të instrumentit
Figura 3.23 Ndikimi i fuqisë dhe i frekuencës së rrymës elektrike të shkarkimit në konsumin vëllimor të instrumentit
3.7.4. MATERIALI I INSTRUMENTIT METALPRERËS
Për punimin e instrumentit prerës, praktikisht shfrytëzohen të gjitha materialet të cilat
përçojnë rrymën elektrike (tabela 3.2 dhe 3.3), ndërsa më të përshtatshmet janë ato
materiale të cilat kanë pikën e shkrirjes më të lartë dhe rezistencën specifike elektrike më
të vogël. Materiali i instrumentit prerës duhet të sigurojë përçueshmëri të mirë elektrike
0,01 0,05 0,1 0,5 t0 [m/s]0
20
40
h
v
[%]
I0 =
50A20A
Up = 22V
ti=0,008ms
Anod Cu
Katoda Ç
100A
40 50 80 Uj [V]
0
5
10
15
hv
[%]f= 1 kHz
= 90%τU
p= 20 V
Ip = 30A
hv
(%)
40
20
0
0,01 0,05 0,1 0,5
Ip =
100A60A
20A
Up = 24V
= 90%τkatoda C
u
anoda C
0 50 100 150 f (Hz)
0
50
100
200
Hv
(%)
400
Br
Cu C
1 tj[ms]
dhe të energjisë së nxehtësisë, që të ketë indeks të lartë të përpunueshmërisë me metoda
të ndryshme të përpunimit (konvencionale dhe jo konvencionale), shkallë të lartë të
qëndrueshmërisë në konsum dhe deformim etj.
Tabela 3.3 Materiali për punimin e instrumentit prerës në proceset për përpunim me
elektroerozion
Materiali i
instrumentit
Dendsiteti
[g/cm3]
Pika e shkrirjes [0C] Rezistenca specifike
elektrike
[Ωm]Materialet që më së shumti shfrytëzohen për përpunimin e çelikut dhe metalit të fortëBakri elektrolit 8.9 1083 0.0167Legura e volframit
dhe e bakrit me 50
80% volfram
1510 0.0450.055
Grafit 1.01.85 815Bakër – Grafit 2.43.2 35Materialet të cilat mund të shfrytëzohen:Metalike: Jometalet:bakri elektrolit
kromibakri
volframiargjendi
volframiargjendi
të aluminit legura
silumini
mesing
çelik
legura e bakrit
giza e hirtë
metali i fortë
titani
bronzi
volframi i pastër
grafit
Të kombinuara:
bakrigrafit
Tek zgjedhja e materialit të instrumentit prerës duhet të merret parasysh edhe fakti se
konsumi i instrumentit ndryshon edhe formën edhe saktësinë e konfiguracionit të
dëshiruar . Kjo do të thotë se më i përshtatshmi është ai material i cili mundëson
ngadalësimin e konsumit të instrumentit prerës (volframi, bakri elektrolitik, grafiti)etj.
Figura 3.24 Ndikimi i polaritetit të instrumentit prerës në treguesin e procesit
3.8. INSTALIMI PAJISJA PËR PËRPUNIM
ME ELEKTROEROZION
Elemente themelore të instalimeve figura 3.25 janë: makina në kuptimin e ngushtë,
gjeneratori i impulseve elektrik, sistemi i qarkullimit të dieleketrikut dhe sistemi i
kontrollit dhe i drejtimit. Makinat e para për përpunim me elektroerozion kanë qenë të
ndërtuara sipas mostrës të makinave konvencionale (makina shpuese, freza vertikal ) e
ngjashme, ashtu që mbasi instrumentit prerës me transmetues është i zëvendësuar me
mbajtësin e instrumentit prerës me rregullator , ndërsa në tavolinën punese është
vendosur govata me dieleketrik. Në govatë vendosen detali që përpunohet, ndërsa govata
është e lidhur me sistemin e qarkullimit të dielektrikut me elementet themelore të saj.
Makina, sipas destinimitt, ndahet në makina për përpunim me elektrodë të plotë ose me
Ra
(µm)
30
20
10
0
Ra
hvv
s
0
100 30
200 60
Vs
(mm3/min)
hv
(%)
pozitivnegativ
elektrodë në formë teli.
Figura 3.25 Elementet themelore të strukturës së makinës për përpunim me
elektroerozion
3.8.1. MAKINA PËR PËRPUNIM ME ELTKRODË TË
PLOTË
Mundëson punimin e konfiguracioneve të ndryshme me shfrytëzimin e elektrodës
përkatëse me konfiguracion të ndërlikuar (figura 54) ose elektrodës me formë të thjeshtë
me lëvizjen planetare të elektrodës (figura 55). Tek makinat për përpunim me elektro
shkëndijë si burim i energjisë shfrytëzohet, zakonisht, gjeneratori RC ose RLC, derisa
energjia e shkarkimit formohet përmes kondensatorit.
U=40÷250 VDmax=5÷10 A/cm2
=5δ ÷400 μm
f=0.1100 kHzVp<2 mm/min
gjeneratori makina agregati
Vp
Figura 3.26 Paraqitja skematike e makinës për përpunim me elektroerozion me
elektroda të plota
Figura 3.27 Forma e instrumentit prerës dhe bazat e ndërtimit për përpunim me elektrodë të plotë, me lëvizje planetare të instrumentit prerës
Cdialektriku
instrumenti
Boshti i makinës
Me elektroimpuls
Rregullatori automatik
Detali që përpunohet
gjeneratori
kondezatori
Gjeneratoriimpulsiv
U=
rezistori
Me elektroshkëndijë
dialektriku
Detali që përpunohet
instrumenti
Ridrejtuesi nga seleni
Te makinat për përpunim me elektroimpuls, shkarkimi impulsiv formohet nga burimi i
energjisë (gjeneratorit impulsiv), ndërsa evitimi i shfaqjes së kontaktit të shkurtër
gjegjësisht lidhjes së shkurtër arrihet me oscilimit periodike të instrumentit prerës dhe të
detalit që përpunohet.
4.0. PËRPUNIMIE ME ULTRATINGULL – USM
4.1. BAZAT E PROCESIT
Oscilimi i me ultratingull i instrumentit prerës mund të shfrytëzohet për heqjen e teprimit
të materialit (përpunimi dimensional) ose përmirësimit të efektivitetit të metodave të
përpunimit konvencionale dhe jo konvencionale (përpunimi me prerje dhe deformim,
elektrokimik, elektroerozion, kimik dhe me metodat tjera të përpunimit etj.). Në kushtet e
prodhimtarisë bashkëkohore metodat me përpunim me ultratingull (fig.4.1 Electric
Ultrasonic MachiningEUS) shfrytëzohen për punimin e prodhimeve të çfarëdo
konfiguracioni, sidomos të prodhimeve të punuara nga metalet e forta she super të forta
(materialeve izoluese, elementeve elektronike e ngjashëm), pastrimin, saldimin dhe
ngjitjen etj.
Figura 4.1 Skema parimore e përpunimit me ultratingull
Përpunimi me ultratingull është proces i përpunimit tek i cili shfrytëzohen kokrrizat e
materialit abraziv (abrazivit fig. 4.2), si instrument prerës. Energjia e nevojshme për
procesin e përpunimit formohet përmes burimit të vibrimeve (3) dhe transmetohet në
kokrrizat abrazive, e cila me goditjen e saj në detalin që përpunohet (4) i të vendosur në
govatën (1) me suspensionin abraziv (3) sjellin deri të shkatërrimi i shtresave
sipërfaqësore dhe formimi i konfiguracionit të detalit që përpunohet në pajtim me
konfiguracionin – profilin e instrumentit prerës (6). Intensiteti relativisht i lartë i procesit
mundësohet me frekuencën e lartë të oscilimit prerës (1825kHz) dhe me sasinë e lartë të
materialit abrazive i cili gjendet në proces (30.000100.000 kokrriza/cm2). Me depërtimin
e kokrrizave abrazive, nën veprimin e vibrimeve të ultratingullrit, në materialin e detalit
që përpunohet vie deri te shfaqja dhe zgjerimi i mikromakroçarjeve. çarjet reciprokisht
prehen duke formuar shtresën e dobësuar mekanike. Me goditjet e mëtutjeshme të
kokrrizave shtresa e dobësuar relativisht lehtë shkatërrohet, me shfaqjen e produkteve të
përpunimit (thërrmijave të materialit të detalit që përpunohet të formave të ndryshme dhe
madhësive të ndryshme7).
Parimi i shkatërrimit
instrumenti
detali
sonotroda
instrumentiDetali që përpunohet
Figura 4.2. Skema parimore e përpunimit me ultratingull me mënyra të ndryshme t lëvizjes së suspensionit abraziv
Lëvizje themelore në procesin e përpunimit janë: lëvizjet kryesore dhe lëvizjet ndihmëse.
Lëvizja kryesore ekzekutohet nga instrumenti prerës, se bashku me burimin e
vibracioneve, dhe paraqet lëvizje osciluese, lëvizje të lartë të frekuencës. Lëvizja
ndihmëse, instrumentit prerës ose të detalit që përpunohet, me presion përkatës të
instrumentit prerës ose detalit që përpunohet, mundëson formimin gradual të thellimeve
dhe të formës kopjuese të pjesës punuese të instrumentit prerës.
4.2. ESENCA – FIZIKA E PROCESIT
Esenca e procesit të përpunimit me ultratingull është në heqjen e materialit me
rrëshqitjen – largimin e mikro thërrmijave nga sipërfaqja e detalit që përpunohet. Largimi
pason me goditjet e kokrrizave abrazive, të shkaktuar me veprimin e oscilimeve me
ultratingull të frekuencës 18 deri 25 kHz ndërsa në kushtet e prodhimtarisë bashkëkohore
deri 2000 MHz, gjatë amplitudës relativisht të vogël të oscilimeve të instrumentit prerës
(0,010,06 mm) dhe forcën e presionit të instrumentit prerës përkatësisht të detalit që
përpunohet 3,07,5 N. Vetë mekanizmi i heqjes së tepricës së materialit varet nga metoda
e përpunimit me ultratingull, ndërsa bazën e mekanizimit e përbën goditja e kokrrizave
abrazive në procesin e kavitacionit të fluidit në zonën e përpunimit.
Te përpunimi me ultratingull me lëvizje të lirë të suspensionit (fig. 4.2) shkatërrimit i
materialit të detalit që përpunohet, në esencë, pason si rezultat i kavitaciionit i shkaktuar
nga përhapja e valëve të ultratingullrit në suspension. Lëvizja oscilatore përkatësisht
veprimi i valëve të ultratingullrit sjell deri tek rritja periodike dhe zvogëlimi i presionit në
suspensionin abraziv (ndrydhja dhe krijimi i vakuumit). Në momentin e zvogëlimit të
presionit (krijimit të vakumit) vie deri tek ndërprerja lokale e rrjedhjes së suspensionit,
çka e provokon shfaqjen e flukseve të mbushura me ajër dhe me avuj të fluidit, (fig.4.3).
Figura 4.3 Mekanizmi i shkatërrimit të materialit
Me ndrydhjen e flukseve vie deri tek likuidimi i tyre, me shfaqjen e presioneve të larta
hidraulike dhe të shkatërrimit të fuqishëm eroziv të materialit të detalit që përpunohet.
Procesit i kavitacionit (shfaqja dhe zhdukja e flukseve), me presion të lartë (mbi 1000
bar), përcillet edhe me shfaqjen e shkarkimeve elektrike, me që rast muret e flukseve janë
negativisht të elektrizuara, ndërsa pikëzat e tretësirës, fluidit, brenda flluskës, në mënyrë
pozitive të elektrizuar. Rritja e temperaturës së suspensionit sjell deri tek rritja e presionit
të gazrave dhe avujve, brenda flluskës, rritjes së numrit se flluskave të elektrizuara.
Tek përpunimi dimensional përkatësisht përpunime me lëvizjen e detyruar të suspensione
bazën e mekanizmit të shkatërrimit të materialit e përbën e numrit tejet të madh të
thërrmijave fluturuese të materialit abraziv dhe shprehje e lartë e fuqishme e kavitacionit
të fluidit, i cili shkakton shkatërrimin eroziv të materialit.
Përpunimi me ultratingull i materialit me qëndrueshmëri më të lartë, në fazën fillestare,
përcillet me procesin e deformimit plastik dhe me fuqizimin gjegjësisht forcimin të
shtresave të shtresave sipërfaqësore. Gjatë goditjes të numrit të madh të kokrrizave të
forta të materialit abraziv nuk vie, në fillim deri të shkatërrimi por deri të forcimi i
materialit të shtresës sipërfaqësore. Mirëpo pas arritjes së fortësisë së caktuar të shtresës
sipërfaqësore, pason procesi i përpunimit me ultratingull dhe formimi detalit që
përpunohet. Shpejtësia e përpunimit me ultratingull është e kufizuar me shpejtësinë e
forcimit të shtresës sipërfaqësore dhe me intentizitetin e zhvillimit të kavitacionit.
Figura 4.4 Operacionet prodhuese të përpunimit me ultratingull dhe pamja e detaleve të përpunimit të formuar me metodën e përpunimit me ultratingull
4.3. OPERACIONET PORDHUESE TË PËRPUNIMIT ME ULTRATINGULL
Përpunimi me ultratingull shfrytëzohet gjatë realizmit të një mori operacioneve
prodhuese, sikur që janë prerja, frezimi, tornimi, shpimi, ratifikimi, punimi i filetave ,
punimi dhe përpunimit i formave të konfiguracioneve të formave të ndërlikuara
(gravimi i instrumenteve, i veglave për farkëtim dhe presim) etj. (fig. 4.4 dhe 4.5). Përveç
realizmit të operacioneve prodhuese të cekura , metodat e ndryshme, ultratingulli
shfrytëzohet edhe për rritjen e efektivitetit të metodave tjera të përpunimit (figura 4.6)
dhe për ekzekutimin e një mori operacionesh prodhuese etj. (saldim, ngjitje, testime të
materialeve, identifikimin dhe destofokopisë së parametrave të ndryshme të procesit etj.)
Figura 4.5 Klasifikimi i metodave të përpunimit me ultratingull
Rëndësi të veçantë kanë metodat e përpunimit me ultratingull gjatë përpunimit të
materialeve të ndryshme të forta dhe të brishta, kur arrihen rezultate më të mira si në
pikëpamje të kualitetit , po ashtu edhe në pikëpamje të prodhueshmërisë së përpunimit.
PËRPUNIMI ME ULTRATINGULL
Lloji i përpunimit Rritje e intensitetit të metodës së përpunimit
Me
abraziv jo të lidhur M
e abraziv të lidhur
Me
suspenzion abraziv konvencionale
elektrokimike
elektroerozive
Meto
dat tjera jokonvencionale
Figura 4.6 Skema parimore e metodave të përpunimit me ultratingull dhe të kombinuara(përpunimi me ultratingull – elektrokimik ) dhe ultratingull – elektroeroziv
4.4. PARAMETRAT E PROCESIT TË PËRPUNIMIT ME ULTRATINGULL
Në procesin e përpunimit, para se gjithash intentizitetin i shkatërrimit të materialit dhe
treguesit tekno – ekonomik të procesit ndikojnë shumë parametra, sikur që janë:
parametrat e valës së ultratingullrit, karakteristikat themelore të suspenzionit, fuqia
nominale ridrejtuesit, karakteristikat e materialit të detalit që përpunohen, etj. Të gjitha
këto janë elemente të cilat drejt për drejt ndikojnë në treguesit themelor të procesit
(shpejtësia e përpunimit ), prodhueshmëria, kualiteti i saktësisë së përpunimit .
Gjatësia valore e oscilimeve të ultratingullit varet nga shpejtësia e përhapjes C (CM/s)
dhe frekuencës së oscilimit f (Hz) dhe është:
)3 3(][/ c mfC=λ
Ku është shpejtësia e përhapjes së valës :
)34(]/[/ scmfpC λ=Ε=
EUS EUSECM
EUSEDM
Në trupat e ngurtë, përkatësisht
)3 5(]/[/1 sc mfpC λβ ==
Në rrethinën e lëngët (suspenzioni abraziv ). Në shprehjet janë E (mega paskal) – moduli
i elasticitetit të materialit të detalit që përpunohet, RO (g/cm3) – dendësiteti i despozionit
të abrazivit dhe в (cm2/N) – koeficienti i kokërr imtësirave të materialit abraziv.
Figura 4.7 Karakteristikat themelore të suspenzionit abraziv
4.5 SUSPENZIONI ABRAZIV
Përbëhet nga përzierja e lëngjeve përkatëse , zakonisht ujit dhe kokrrizave të materialit
abraziv me përqendrim të caktuar. Përqendrimi varet nga fortësia e materialit të detalit që
përpunohet dhe sillet, në përgjithësi vështruar, në kufijtë 20 – 40 %, përkatësisht 20%
gjatë përpunimit me ultratingull me suspenzionin abraziv nën presion. Lëngu mundëson
futjen e pandërprerë të materialit abraziv në boshllëkun punues dhe largimin e produkteve
të përpunimit, materialit abraziv të konsumuar dhe produkteve të konsumimit të
instrumentit prerës, ftohjen e detalit që përpunohet dhe të instrumentit prerës, formimin e
lidhjes akustike në instrumentit prerës, materialin abraziv, detali që përpunohet dhe
shkatërrimi (së bashku me thërrmijat abrazive) të materialit të detalit që përpunohet. Kjo
do të thotë se zgjedhja e fluidit gjegjësisht lëngut (tabela 4.1) duhet të jetë rezultat i
analizës dhe i analizës së rolit dhe karakteristikave themelore, sikur që janë: dendësiteti,
viskoziteti, përçueshmëria termike, aftësia në lagien e instrumentit prerës, detalit që
përpunohet dhe të materialit abraziv e ngjashme.
Tabela 4.1 Indeksi relativ i prodhueshmërisë
A
A
Tamplituda
2πt
V
B
TShpejtësia
2πt
a
D
Tnxitimi
2π
t
Lloji i fluidit Indeksi relativ i prodhueshmërisëUji 100Benzoli, kerozina 70Spiritusi 57Vaji makinerie 30Glicerina 3
Efektet më të mira, në pikëpamje të prodhueshmërisë dhe të karakteristikave themelore, i
mundëson uji, sepse uji mundëson bartjen me të mirë të kokrrizave abrazive dhe largimin
e produkteve të ndryshme nga zona e përpunimit. Evitimit i korrodimi i elementeve të
sistemit teknologjik arrihet me shtimin e inhibitorëve korrodues (zakonisht 2% të nitratit
të natriumit), në veçanti e këputjes masive të suspensionit abraziv në zonën e përpunimit.
4.5.1 MATERIALI ABRAZIV
Si material abraziv shfrytëzohen materialet e ndryshme (tabela 4.2), karakteristikat
themelore të të cilëve janë: fortësia e lartë dhe qëndrueshmëria gjatë brishtësisë relativisht
të ultë, aftësia e lartë prerëse (forma jo e rregullt me tehe të mprehta në dimensione të
ndryshme në drejtime të ndryshme) qëndrueshmëria në ngarkesat goditëse – thyerje etj.
Tabela 4.2 Karakteristikat themelore të materialit abraziv
Lloji i
materialit
Dimensionet
Kz (μm)
Densiteti
(g/cm3z)
Fortësia
sipas Mosit
Mikro
fortësia
(MPa)
Indeksi
relativ i
aftësisë së
prerjes
Indeksi
relativ i
konsumimit
diamant
1602000 3.483.50
10 10000 100
100elber dhe
borozon11 1100 110
Karbiti i borit 3160 2.5 9 430 5060 400SiC 3.123.22 9 300 2545 490
Elektrokorund 3.203.40 9 210 1416 1050
i
Si material abraziv zakonisht shfrytëzohet karbiti i silicit dhe karbitit i borit. Karbiti i
borit ka aftësia më të mira prerëse (intensiteti i largimit të materialit të tepërt në njësinë
kohore). Mirëpo është për 10 herë me i shtrenjtë. Për këtë arsye shfrytëzohet për
përpunim me ultratingull për materialet e forta, materialeve në radio teknik dhe në
elektronikë e ngjashëm, përkatësisht sidomos të materialeve të forta dhe të qëndrueshme
me shtalbësi të vogël. Për përpunim të materialeve të brishta (qelqit, kurcit, germaniumit,
siliciumit) preferohet që të shfrytëzohet silicum karbiti. I njëjti është dukshëm më i lirë
dhe me pak e ndot ambientin punues, mirëpo mundësinë punueshmëri më të ultë për 20
30% me të ultë.
4.6. INSTALIMI – PAJISJA PUNUESE PËR PËRPUNIM ME
ULTRATINGULL
Instalimi për përpunim me ultratingull (fig. 4.8) përbëhet nga disa elemente themelore e
ato janë: gjeneratori i vibrimeve të ultratingullit (1, i përbërë nga burimi i energjisë –D
përforcuesi i vibrimeve dhe oscilatori 3 dhe transformatori i vibrimeve 4), sistemit të
lëvizjes ndihmëse (5) instrumentit prerës (6) sistemit të qarkullimit të suspensionit
abraziv (7) dhe instalimeve themelore, makinës në kuptimin e ngushtë (8), e cila
mundëson vendosjen gjegjësisht montimin e elementit të instalimit dhe pranimit e detalit
që përpunohet (9), brenda govatës (10).
Makinat bashkëkohore për përpunim me ultratingull ndahen në stacionare dhe të
lëvizshme ose mobilie, ndërsa sipas distilimi në universale dhe të specializuara. Sipas
fuqisë instaluese makinat mund të jenë: me fuqi të vogël (20200W), të mesme (250
1200W) dhe fuqisë së madhe (1,5 deri 4 kW). Sipas numrit të operacioneve prodhuese
përkatësisht pozicioneve të përpunimit ose numrit të copave njëkohësisht i përpunon,
makinat mund të jenë një apozicionale ose speciale, shumë pozicionale (fig. 80).
Figura 4.8 Skema parimore dhe pamja e pajisjes për përpunim me ultratingull
Figura 4.9 Paraqitja skematike e një – më shumë e makinës dhe me shumë apozicionale
Karakteristikat eksploatuese themelore të makinës për përpunim me ultratingull janë:
sipërfaqja maksimale dhe thellësia e përpunimit, hapi maksimal i instrumentit prerës ose
detali që përpunohet në drejtimin e lëvizjes kryesore dhe ndihmëse, dimensioni i
10
7
8
2
13
5
46
9
vrushkullori
ascilatorisonotroda
Suspenzioni abraziv Rezervari me
suspenzionin abraziv
Pajisja për lëvizjen ndihmëse
instrumenti
Pompa
tavolinës punuese, fusha e ndërrimit të ngarkesave –forcave të presionit, karakteristikave
të valës së ultratingullit dhe të fuqisë.
Vet parimi i punës së makinës qëndron në formimin e sinjalit elektrik të frekuencës se
ultratingullit, nga ana e burimit të energjisë (2). Me shndërrimin e tij në vibrime
mekanike të ultratingullit me ndihmën e oscilatorit (3) dhe përforcimin e vibrimeve
mekanike përmes sonotrodës (4). Vala e formuar e ultratingullit e tillë bartet në
instrumentin prerës (6 fig. 79). Me çka janë, me futjen e suspensionit abraziv, të krijuara
kushtet për krijimin e procesit të përpunimit.
4.6.1 BURIMI I ENERGJISË
Paraqet gjeneratorin e ultratingullit me ndihmën e të cilit energjia elektrike (50 Hz, nga
rrjeti), shndërrohet në energjinë elektrike me frekuencë, të ultratingullit. Karakteristikat
themelore të gjeneratorit janë: fuqia instaluese (0,24 kW, në disa raste edhe deri 10 kW).
Frekuenca dalëse (1530 kHz) ose frekuenca e ultratingullit dhe shkalla e shfrytëzimit të
gjeneratorit (tabela 4.3).
Tabela 4.3 Shkalla e shfrytëzimit të gjeneratorit
Fuqia nominale (kW) N0.4 0.30.61.6 0.41.64.0 0.5
4.8.2 SHËNDËRRUESIT OSCILATORI
Për formimin e lëvizjes oscilatore të instrumentit prerës, me frekuencë të ultratingullit
shfrytëzohen tipe të ndryshme të shndërruese (figura 4.10).
Shndërruesit shndërrojnë impulsin elektrik, të formuar nga burimi i energjisë, në oscilime
mekanike me amplitudë përkatëse dhe frekuencë të ultratingullit (18 – 25 kHz e më
shumë). Elementet themelore të tyre janë: bërthama me mbështjella (1, rryma elektrike, 2
dhe mbështjella për formimin e fushës magnetike, 3) dhe shtëpiza (4) me fluidin për
ftohje (5) dhe sistemin e lidhjes (6) të sonotrodës (7) përmes saj të instrumentit prerës
(8) .
Tek punimi i oscilatorit zakonisht shfrytëzohet efekti “magnetiko – striktiv” ( efekti i
Xhulit, aftësitë e legurave fero magnetike që të ndërrojnë formën dhe dimensionet,
shkurtimi dhe zgjatimi, në ndikimin e fushës alternative të ndryshueshme magnetike ).
Me këtë krijohen kushtet për formimin e valës së ultratingullit të oscilimeve mekanike
me amplitudë relativisht të vogël (8 – 10 μm). Nga këto arsye zakonisht shfrytëzohet
shndërruesi magnetiko – striktiv i punuar nga materialet e ndryshme fero magnetike
(tabela 4.4), bazën e të cilit e përbëjnë një mori komponentësh të legurave të hekurit,
kopalit, maradiumit, aluminiumit, nikelit .
Figura 4.10 Paraqitja skematike e pamjes së përforcuesit – oscilatorit
32
7
6
5KW
4
8
Të fuqisë deri 1,5[kW] Të fuqisë deri 2,5[kW] Të fuqisë deri 4[kW]
1
76
3 2
11
Tabela 4.4 Karaketristikat themelore të materialit fero magnetike
nikeli Legur e hekuritKarakteristikat themelore Kobalti me Alumin me
49%Co,
2%V
65%C
o
12%A
l
14%Al
Magnetizimi (μm) 40 70 90 35 50Shpejtësia e përhapjes së
valës (m/s)
476 520 500 480 510
Fuqia specifike (W/cm2) 5060 90110 6080Rezistenca specifike
elektrike (Ω/cm)
7 106 26 106 6 106 9 107
4.6.3 TRANSFORMATORËT E OSCILIMEVE – SONOTRODAT
Pasi që me shndërruesit vala e ultratingullit me amplitudë të pamjaftueshme, prandaj, për
përfundim të suksesshëm, shfrytëzohen sonotrodat detyrë themelore e të cilave është
transformimi i valës së formuar në valë me amplitudë të oscilimeve 2560 mikrometra
(fig.82). Në rast të përgjithshëm sonotroda është shufër me diametër tërthor të
ndryshueshëm. Mu ky ndryshim mundëson transformimin e amplitudës, kështu që
karakteristika themelore e sonotrodës është shkallakoeficienti i përforcimit të amplitudës
(fig. 4.12)
Figura 4.11 Skena parimore dhe zgjedhja konstruktive e sonotrodës
/2λ /2λ /2λ
instrumenti Përforcuesi
Format konike të sonotrodes Forma eksponenciale
Forma shkallëzore
A:0.0080.01
A:0.050.06
sonotroda
2
4
F
6
8
K 1
2
3
2 4 6 8 N=d1/d
2
d2
\
2
d1
1 3 2d
1d
1
d2
\
2
d2
\
2
Figura 4.12 Koeficienti i përforcimit ta amplitudës së valës së ultratingullit
Figura 4.13 Komponentet e sistemit të formimit të valës së ultratingullit
Gjatë zgjedhjes së materialit për punimin e sonotrodës duhet të kihen parasysh faktet se e
njëjta punon në kushtet e regjimit të ndryshueshëm alternativ të ngarkesave, me
frekuencë jashtëzakonisht të lartë të ndërrimit. Mu për këto arsye shfrytëzohet materiali
me karakteristika mekanike relativisht të mira, në veçanti me qëndrueshmëri ndaj lodhjes
(Q1530, Ç4131,Ç4730 e ngjashëm..., legurat e titanit etj.).
4.6.4 INSTRUMENTI PRERËS
Instrumenti prerës, zakonisht punohet se bashku me sontrodën dhe gjatësia e tij i
përgjigjet gjysmës se valës (1.27). Pjesa punuese e instrumentit prerës (3) është ashtu e
konstruktua që akset e bërthamës se shndërruesit (1) dhe transformatorit (2) kalojnë nëpër
qendrën e rëndesës së konfiguracionit të instrumentit prerës (3). Në të kundërtën vie deri
tek shfaqja e oscilimeve tërthore të instrumentit prerës dhe të zvogëlimi i theksueshëm i
saktësisë së përpunimit. Sipas konstruksionit instrumentet prerëse mund të jenë të
pandryshueshme dhe të ndryshueshme, me një apozicionale dhe shumë pozicionale
(fig.4.15) dhe ngjashëm. Forma pjesës punuese të instrumentit prerës i përgjigjet formës
Parimi i përforcimit
elektromagnetik piezoelektrik
Transformatorët
konik eksponencial hiperbolik Shkallëzor
Transformatori
Gjeneratori i frekuencave të larta
Shëndrruesi
/λ2
/λ2
së konfiguracionit të detalit që përpunohet, ndërsa definohet me karakteristikën themelore
të procesit, në veçanti, dhe saktësinë e kërkuar dhe kualitetin e përpunimit. Kështu, p.sh.
për zvogëlimin e konocitetit të vrimës, gjatë shpimit instrumenti prerës punohet me
pjerrtësinë 1:10 dhe fazetën 12mm për përpunimin e njohshëm të ashpër dhe të pastër të
vrimave instrumenti ka formën shkallëzore me ndryshim të diametrit 0,51mm, për prerje
instrumenti punohet nga shumë pjesë, si për mundësimin e largimit sa me pak të sasisë së
materialit (fig.4.15) etj. varësisht nga destinimi
Forma dhe dimensionet e instrumentit prerës përvetësohen varësisht nga forma dhe
dimensionet e detalit që përpunohen, shmangieve të lejuara të dimensioneve të detalit që
përpunohet, madhësisë së kokrrizave të materialit abraziv, saktësisë se përpunimit etj.
Figura 85. Ndikimi i jo aksialitetit të bërthamës së shndërruesit, transformatorit dhe instrumentit në shfaqjen e oscilimeve tërthore
2
Shmangieje nga qendra e shëndrruesit –oscilimet tërthore evidente
1
Shmangieje nga qendra e instrumentit –oscilimet tërthore evidente
Centrim i plotë –oscilimet tërthore jo evidente
Figura 4.15 Format e mundshme të instrumentit prerës për përpunim me ultratingull
Për përpunimin e sipërfaqeve të jashtme dhe të brendshme cilindrike, p.sh, dimensionimi
i instrumentit prerës (fig. 4.16) varet nga diametri i vrimës përkatësisht nga boshti i
detalit që përpunohet (d), shmangies së lejuar të dimensioneve të detalit që përpunohet
(T) dhe madhësisë së kokrrizave të detalit që përpunohet (Kz).
Për punimin e instrumentit prerës shfrytëzohen materialet e ndryshme (metalet i fortë me
shtalbësi të lart, mesingu, bronzi, llojet e ndryshme të çelikut Ç 1330, Ç 1530, Ç1730,
çeliku karbonit instrumental etj.), karakteristikat themelore të të cilëve janë:
qëndrueshmëria ndaj goditjeve dhe konsumimit, shtalbësin e ngjashëm. Me zgjedhjen e
drejtë të materialit zvogëlohet intensiteti i konsumimit (tabela 4.5) dhe rritet saktësia e
formës gjithashtu edhe e dimensioneve të detalit që përpunohet.
Figura 4.16 . Dimensionet e instrumentit prerës gjatë përpunimit me ultratingull
Tabela 4.5 Vlerat e parametrave të instrumentit prerës gjatë përpunimit me ultratingull
dshpimi
12
1:10
d2
0.20.8
d1
d2
=0.51 prerja
d1
d2
dT dT=Kδz
=Kδz
d1
d1=dT+2K
zd
1=d+T2K
z
1
22
1
Materiali i
instrumentit
Materiali i detalit që përpunohetQelqi Metali i fortëKonsumi
mi për
gjatësi
(mm)
Thellësia
e
përpunim
it l (mm)
Konsumi
mi relativ
(%)
Konsumi
mi për
gjatësi
(mm)
Thellësia
e
përpunim
it l (mm)
Konsumim
i relativ
(%)
Materiali i
fortë
0.038 38.3 10 3.5 3.18 110
Çeliku
karbonik
0.15 46.1 100 2.8 3.20 88
Çeliku
jokkorrodue
s
0.20 29.2 70 0.4 1.14 35
Vërehet se qëndrueshmëria e instrumentit prerës varet nga intensiteti i konsumimit dhe i
karakteristikave fizikekimike të materialit të detalit që përpunohet dhe nga një mori të
faktorëve tjerë. Si kriter i konsumimit të instrumentit prerës shfrytëzohet vlera përkatëse
e parametrave të konsumimit, si për gjatësi po ashtu edhe për prerjen tërthore të
instrumentit prerës (konsumimi gjatësor dhe tërthor).
4.7 KARAKTERISTIKAT THEMLORE TË PËRPUNIMIT ME
ULTRAZTINGULL
Procesi i përpunimit me ultratingull renditet në grupin e metodave destinimi i të cilave
bëhet gjithnjë më i gjerë dhe më i rëndësishëm. Kjo me arsye se me aplikimin e makinave
bashkëkohore dhe me zhvillimin e mëtutjeshëm të tyre mundësohet një mori përparësish,
me mundësi gjithnjë e më të mëdha si për përpunim të materialeve të ndryshme, po ashtu
edhe për intensifikimin e metodave konvencionale të përpunimit dhe jo konvencionale të
përpunimit. Përparësitë themelore vështrohen në pikëpamje të mundësisë së përpunimit të
materialeve të brishta dhe të jo metaleve (qelqit, kuarcit, rubinit, metalit të fortë e
ngjashëm), ekzekutimit të një mori operacionesh prodhuese, në veçanti të punimit të
vrimave me diametra 0,1590mm gjatë thellësisë maksimale (prej 25) diametra dhe
saktësisë së punimit (tek metalet e forta saktësia është deri 0,1mm), pastërtia e
jashtëzakonshme dhe kualiteti i sipërfaqes së përpunuar (klasa e ashpërsisë deri N6),
prodhueshmëri relativisht e lartë, në veçanti gjatë përpunimit të materialeve të brishta etj.
Figura 4.18 Pamja e kokës me ultratingull me tavolinën punuese
Mirëpo, të metat themelore të përpunimit me ultratingull, sikur që janë sipërfaqja
relativisht e vogël e përpunimit (7502000mm2) dhe thellësia (deri 400mm), shpenzimi
relativisht i madh i energjisë, intensiteti i lartë i konsumimit të instrumentit,
ndërlikueshmëri e prodhimit të operacioneve prodhuese dhe instrumentit prerës (bazuar
në ligjet themelore të aukostikës) e ngjashëm, kufizojnë përdorimin e metodave me
ultratingull dhe tregojnë në drejtimet e përsosjes së mëtutjeshme e metodave me
përpunim me ultratingull.
Mbyllësi
Lineta për përshtatje
Indikatori i lëvizjes së kokës gjatë përpunimitVrushkulloni për prurjen e suzpenzionit abraziv Govata punuese
5.0. PËRPUNIMI ANODOMEKANIK
HYRJE
Në këtë punim janë shtjelluar metodat jokonvencionale të përpunimit: përpunimi
anodomekanik ku shfrytëzohen proceset elektrokimike dhe elektroerozione përkatësisht
proceset kimike dhe termike, derisa teprica e materialit largohet në mënyrë mekanike.
Intensiteti dhe kushtet e procesit të përpunimit anodomekanik, si dhe lloji dominues
themelor i largimit të tepricës së materialit (me anë të nxehtësisë ose kimik) varet nga
parametrat e procesit: parametrat rrymës elektrike, forca e presionit të instrumentit –
katodës, shpejtësia e lëvizjes së instrumentit, madhësia, konfigurimi dhe karakteristikat e
boshllëkut etj. Përpunimi anodoabraziv, paraqet metodën e përpunimit me prodhueshmëri
të lartë me ç’rast veprimi mekanik i instrumentit realizohet me aplikimin e instrumentit
abraziv ose me lëvizjen e orientuar të suspenzionit të tretjes punuese dhe të materialit
abraziv. Pastaj shtjellohen treguesit teknik–ekonomik të procesit si Prodhueshmëria e
përpunimit anodo–mekanik e cila paraqet sasinë e materialit e cila mund të largohet nga
boshllëku në procesin e përpunimit, e që varet nga shpenzimi specifik i energjisë
elektrike, kualiteti i përpunimit. Po ashtu përshkruhen karakteristikat themelore të
përpunimit anodomekanik.
5.1 PROCESET THEMELORE TË PËRPUNIMIT
Te përpunimi anodomekanik (fig. 5.1) shfrytëzohen proceset elektrokimike (ECM) dhe
elektroerozione (EDM) përkatësisht proceset kimike dhe termike, derisa teprica e
materialit largohet në mënyrë mekanike. Në tretjen punuese (zakonisht ujin e qelqit)
zhvillohen proceset nga njëra anë (të nxehtësisë) ose nga tjetra anë (kimike) varësisht nga
regjimet e punës. Jonet të treture anodike të hekurit, nga detali që përpunohet, bien në
tretjen punuese duke formuar, së bashku anionet silikate, kripërat e patretshme, shtresën
okside ose kompozimet kimike tjera në sipërfaqen e detalit që përpunohet. Largimi
gjegjësisht eliminimi i shtresave të kompozimeve të formuara të tilla (shtresës anodike,
ose filmit) realizohet me procesin elektroeroziv dhe veprimit mekanike të instrumentit
(katodës).
Figura 5.1 Paraqitja skematike e procesit të përpunimit anadomekanik
Nën veprimin e rrymës së vazhduar elektrike të formuar me burimin e energjisë elektrike
(figura 5.2) përbrenda boshllëkut (kanalit të shkarkimit elektrik), në mes të instrumentit
prerës (katodës 3) dhe detalit që përpunohet (4) vie deri të tretja anodike e materialit.
Tretja anodike gjatë përpunimit të veprimit anodomekanik, shkakton formimin e
mbështjellësit mbrojtës, i cili irriton tretjen e mëtutjeshme anodike të materialit. Me
veprimin mekanik të instrumentit prerës realizohet largimi i vazhdueshëm i filmit anodik,
me çka sigurohet proces i pandërprerë i rritjes së intensitetit të largimit të tillë. Në
momentin e largimit të filmit anodik vie deri tek shfaqja dhe vendosja e harkut elektrik
dhe shkatërrimit eroziv të materialit me intensitet më të madh ose më të vogël varësisht
nga parametrat e regjimit punues.
Figura 5.2 Përpunimi anodomekanik me elementet themelore të procesit
5.2 ELEMENTET THEMELORE TË PROCESIT TË PËRPUNIMIT
Intensiteti dhe kushtet e procesit të përpunimit anodomekanik, si dhe lloji dominues
themelor i largimit të tepricës së materialit (me anë të nxehtësisë ose kimik) varet nga
parametrat e procesit:
parametrat e rrymës – qarku elektrik (densiteti elektrik, tensioni dhe fuqia e
rrymës elektrike fig. 5.3 dhe 5.4), (tabela 5.1 ),
forca e presionit të instrumentit – katodës (figura 5.4 dhe tabela 5.1),
shpejtësia e lëvizjes së instrumentit,
madhësia, konfigurimi dhe karakteristikat e boshllëkut etj.
5.2.1. PARAMETRAT E QARKUT ELEKTRIK
Tensioni punues i qarkut elektrik (14 – 28V) ka ndikim të rëndësishëm në procesin e
tretjes anodike të materialit të detalit që punohet, intensitetin dhe zhvillimin proceseve
kimike ose të nxehtësisë dhe të parametrat themelor tekno – ekonomik të procesit. Rritja
e vlerës së tensionit punues (mbi 30 – 40 V) mund të sjellë deri të rritja intensive e
procesit të tretjes anodike dhe mbyllja e boshllëkut përkatësisht të mbylljes së
elektrodave.
Përpunimi anodomekanik mund të bëhet gjatë impulseve karakteristike të rrymës së
qarkut elektrik me impulse konstante ose të ndryshueshme. Aplikimi i impulseve të
regjimit të punës me impulse të ndryshueshme të fuqisë së rrymës elektrike mundëson
zvogëlimin e ashpërsisë dhe thellësinë së shtresës defekte (përpunimi i shpejtësisë së
sipërfaqes së përpunuar), mirëpo prodhueshmëria është më e vogël në krahasim me
kohëzgjatjen e operacioneve prodhuese dhe atë dy herë më të gjatë (tabela 5.2).
Tabela 5.1 Elementet e regjimit të përpunimit gjatë përpunimit anodomekanik
Lloji i përpunimit Tensioni i rrymësU[V]
Densiteti i rrymësD [a/cm2]
Presioni i instrumentit prerësp[bar]
Shpejtësia e përpunimitV[m/s]
Prodhueshmëria e përpunimit Vs[mm3/min]
Sharrimi i mesingut: me disk me shirit
20282023
7050050300
0,52,00,51,5
10251520
2000600030007000
Sharimi i metalit të fortë me disk 1218 40150 0,51,0 2025 10002000Zdrukthimi 1925 515 0,52,0 25 50250Retifikimi i ashpër i pastër
16201416
81537
0,51,5 2030 1030215
Mprehja e instrumenteve 1822 1525 0,21,5 1220 120200Honingimi 320 0,110 0,255,0 0,51,1 0,620
Stabiliteti i procesit të përpunimit anodomekanik, zakonisht, sigurohet me shfrytëzimin
paralel të dy burimeve shfrytëzuese të rrymës elektrike (kryesisht të pavarura). Me njërin
burim të rrymës elektrike të vazhduar realizohet procesi i burimit elektrokimik (tretja
anodike) ndërsa me tjetrin burim, të karakterit impulsiv (burimi i rrymës elektrike
alternative), zbrazja dhe vendosja e harkut elektrik (shkatërrimi eroziv).
Tabela 5.2 Kohëzgjatja e operacioneve prodhuese gjatë përpunimit anodomekanik varësisht nga lloji i qarkut elektrik Materiali i detalit që përpunohet
Dimensionet[mm]
Rryma e vazhduar Rryma alternativeU[V] I[A] t[min] U[V] I[A] t[min]
Çeliku karbonik
∅60 22 100 3.0 16 100 6.6
Çeliku i leguruar
85 x 85 24 140 6.0 1617 150 11.0
5.2.2. SHPEJTËSIA E LËVIZJES SË INSTRUMENTIT
Shpejtësia e lëvizjes së instrumentit (5 – 12 m/s), zakonisht edhe deri 30m/s duhet të ketë
vlerën përkatëse, që të mundëson largimin ose heqjen e materialit të tretur dhe formimin
e komponimeve kimike karakteristike. Vlera e saj varet nga tensioni (U) dhe fuqia e
rrymës elektrike (I):
( )[ ] [ ] 3.1,m in/1 70 2 1.0 2 m m
EUAIU
EAIU
VC OC +−
==
Si dhe madhësia e sipërfaqes e cila përpunohet (A) dhe shpenzimit specifik të energjisë
elektrike (EC – figura 5.4):
[ ] 4.1,m i n /)1 7(0 2 1.0 32 m mWEUE C OC +−=
Përkatësisht shpenzimit specifik optimal të energjisë elektrike (Eo).
1.2.3. PRESIONI I INSTRUMENTIT PRERËS
Madhësia e presionit punues të instrumentit prerës (zakonisht 0,5 – 1,0MPa) përcakton
madhësinë e boshllëkut punues e me këtë edhe madhësinë e rezistencës elektrike,
përkatësisht së bashku me madhësinë e boshllëkut dhe sasinë e materialit e cila hiqet në
procesin e përpunimit (prodhueshmërisë M – figura 5.5) dhe karakteristikave tension –
intensitet të qarkut elektrik (figura 5.5).
Figura 5.5 Ndikimi i instrumentit prerës dhe i tensionit në prodhueshmërinë përkatësisht në prodhueshmërinë e rrymës elektrike
Vlerat e vogla të presionit të instrumentit prerës kushtëzojnë rezistencën tejet të madhe
elektrike, deri sa vlerat tjera të mëdha mund të shkaktojnë largimet mekanike të materialit
jo të tretur, e me këtë edhe tej nxehjen e metalit që përpunohet dhe instrumentit prerës.
5.2.4. BOSHLLËKU PUNUES NË MES TË INSTRUMENTIT PRERËS DHE DETALIT QË PËRPUNOHET
Boshllëku punues (figura 5.6) varet nga madhësia e kokrrizave të materialit të tretur,
karakteristikat e instrumentit prerës (të hedhjeve radiale dhe vibrimeve), tensionit dhe
fuqisë së rrymës elektrike dhe është:
[ ] 5.12 7 1.0)1 2(2.6 m mU −−=δ
Elementet themelore karakteristike për boshllëkun punues janë edhe parametrat që
ndikojnë në llojin e procesit i cili zhvillohet. Kështu që gjatë vlerave konstante të fuqisë
së rrymës elektrike (tek rryma e vazhduar) vlera e boshllëkut ballor është:
[ ] 6.13 3.0 m mPK ea=δ
Është proporcional drejtpërdrejt me energjinë e shkarkimit elektrik PNKW me
koeficientin e proporcionalitetit Ka . Boshllëqet anësore në mes të detalit që përpunohet
dhe instrumentit prerës janë dukshëm më të mëdha, kështu që nuk vije deri të zbrazja në
mes të mureve konturale të detalit që përpunohet dhe instrumentit prerës . Kjo do të thotë
se në anët e detalit zhvillohet para se gjithash proceset kimike, deri sa largimi i tepricës së
materialit përpara sipërfaqes ballore të instrumentit është rezultat i proceseve kimike dhe
të nxehtësisë, si dhe i largimit mekanik të materialit përkatësisht të përpunimit gjatë
proceseve anodomekanik.
Figura 5.6 Boshllëku gjatë përpunimit anodomekanik
5.3. OPERACIONET PRODHUESE TË PËRPUNIMIT ANODOMEKANIK
Përpunimi anodomekanik, në parim mundet që të zëvendëson të gjitha llojet e përpunimit
me prerje të metaleve, mirëpo zakonisht aplikohet gjatë përpunimi të materialeve me
fortësi më të madhe dhe me shkallë të përpunueshmërisë më të vogël. Zakonisht
shfrytëzohet për operacionet prodhuese të prerjes, sharritjes, dhe të përpunimeve finale
(figura 5.7), sikur që janë : sharritja me anë të diskut ose me anë të shiritit, zdrukthimi,
ratifikimi i ashpër, mprehja e instrumenteve, ratifikimi i pastër, honingimi, lapimi,
polirimi etj.
Figura 5.7 Disa operacione prodhuese të përpunimit anodomekanik
Klasifikimi i operacione prodhuese të përpunimit anodomekanik mund të bëhet në
mënyra të ndryshme. Sipas llojit dhe formës së instrumentit prerës i cili shfrytëzohet
dallohen operacione prodhuese:
përpunimi anodomekanik me instrument nga metali (të punuar nga çeliku ose
nga giza e hirët), kur përpunimi (figura 5.8), bëhet zakonisht tensioni punues
prej 10 – 12 V, me aplikimin e qelqit ujor si tretje punuese dhe
prodhueshmërinë 2 10 mm3/min,
përpunimi anodomekanik me instrumentit ratifikues (përpunimi
anodoabraziv). Si instrument shfrytëzohet guri ratifikues i punuar nga
materiali lidhës abraziv i ndryshëm. Përpunimi bëhet gjatë vlerave mjaft të
vogla të boshllëkut punues (0,01 0,03mm),densiteteve elektrike tejet të
mëdha të rrymës dhe intensitetit të lartë të zhvillimit të proceseve termike dhe
kimike. Operacionet prodhuese të përpunimit anodoabraziv sigurojnë
prodhueshmëri të lartë (100 – 1000 mm3/min), madje edhe më të larta – tabela
5.3 dhe kualitet të lartë të përpunimit.
Përpunimi anodomekanik me lëvizjen e lirë të kokrrizave të materialit abraziv
(përpunimi elektroeroziv mekanik). Realizohet gjatë dendësimeve elektrike të
vogla të rrymës dhe siguron kualitet të lartë të sipërfaqeve të përpunuara.
Operacionet prodhuese të këtij tipi janë të njohura edhe si operacione
prodhuese të polirimit anodomekanik .
Sipas mënyrës së tretjes anodike dhe veprimit reciprok mekanik, përpunimi
anodomekanik: përpunimin elektro– të përçueshëm dhe përpunimin me
elektroneutral .
Figura 5.8. Përpunimi anodomekanik me instrumentin nga metali
5.3.1. PËRPUNIMI ANODOABRAZIV
Paraqet metodën e përpunimit me prodhueshmëri të lartë me ç’rast veprimi mekanik i
instrumentit realizohet me aplikimin e instrumentit abraziv figura 5.9. ose me lëvizjen e
orientuar të suspenzionit të tretjes punuese dhe të materialit abraziv.
Tabela 5.3 Karakteristikat themelore të procesit të përpunimit anodoabraziv
Lloji i përpunimit
anodoabraziv
Instrumenti abraziv
Treguesit e procesitProdhueshmëria
e përpunimitVp [mm3/min]
Shpejtsia e përpunimitV [μm/min]
Konsumimi relativ
[%]Retifikimi Guri ratifikues 2000 0.10.2
elektrodimantnga pluhuri i diamantit me lidhës metalik
Përpunimi elektroabraziv
Guri abraziv grafit,guri
abraziv metalik
1204000
20400.050.1
ElektroHoningimi Guri abraziv 20 1020
superfinishi Abrazivi elektropërçues 10 1020
Polirimi anodoabraziv
Suspenzioni abraziv 10
Materiali abraziv jo i
lidhur20
Figura 5.9 Skema parimore e përpunimit anodoabraziv
Mundet, pra të ekzekutohet me instrumentin monolit (gurin ratifikues ose gurin nga
diamanti – figura 5.10) ose suspenzionin abraziv, kur shfrytëzohet instrumenti elektro–
neutral.
Tek aplikimi i gurit nga diamanti (figura 5.10a) bëhet ratifikimi i rrafshët ose rrethor.
Instrumenti dhe detali që përpunohet janë të lidhura me burimin e rrymës së vazhduar. Në
boshllëkun punues sillet tretësira punuese dhe materiali abraziv i formuar nga kokrrizat e
imta të diamantit. Me këtë rast përdoret ose aplikohet instrumenti me mbështjelljen nga
diamanti ose instrumentin nga metali me material abraziv nga diamanti.
Figura 5.10. Skema e përpunimit anodoabraziv me diamant dhe polirimi anodoabraziv
5.4. TREGUESET TEKNIKEKONOMIK TË PROCESIT
5.4.1. PRODHUESHMËRIA E PËRPUNIMIT
Prodhueshmëria e përpunimit anodomekanik është e përcaktuar me relacionin:
7.1)1 7(0 2 1.0 2
c oc EUIU
EIU
M+−
==
Paraqet sasinë e materialit e cila mund të largohet nga boshllëku në procesin e
përpunimit, e cila varet nga shpenzimi specifik i energjisë elektrike (Ec).
5.4.2. KUALITETI I PËRPUNIMIT
Parametrat themelor të kualitetit të sipërfaqes së përpunuar (ashpërsia – figura 5.11 dhe
thellësia e shtresës defekte figura 5.12 ) varet nga parametrat e procesit të përpunimit
anodomekanik.
Parametrat e ashpërsisë (lartësia e jo rrafshinave mesatare dhe maksimale ) janë
drejtpërdrejt proporcional me tensionin dhe fuqinë e rrymës elektrike me koeficientin e
proporcionalitetit Kz :
5.4.3. FLUIDI PUNUES OSE TRETËSIRA PUNUESE
Për operacionet prodhuese të përpunimit anodomekanik, si fluid ose tretësirë punuese,
zakonisht, shfrytëzohet qelqi ujor (tretësira ujore e silikatit të natriumit nNa2SiO3 +
mH2O) ose përzierja e natrium nitritit Na2 dhe nitratit të natriumit (shalitra NaNO3) me
përqendrim përkatës në ujë. Karakteristikat themelore të tretësirës punuese me ndikim në
ndikim me procesin dhe treguesit e procesit janë: lloji, përbërja kimike dhe përqendrim,
vlera PH , përçueshmëria elektrike, shkalla e pastërtisë, rrjedhshmëria, presioni dhe
karakteristikat tjera të tretësirë punuese.
Figura 5.11 Ndikimi i tensionit të rrymës elektrike në lartësinë mesatare të jo rrafshinave
Përvec qelqit ujor (me përqendrim 1000 – 1500 kg/m3) mund të përdoren edhe tretësira
tjera, si p.sh: tretja ujore e kripërave të ndryshme, ujit teknik etj. Përdorimi i ujit teknik
siguron furnizim më të thjeshtë të instalimit, mirëpo nuk krijon kushte për arritjen e
saktësisë përkatëse të kualitetit të përpunimit.
Karakteristikat ekspanduese të fluidit punues dhe mbrojtja e punëtorit gjatë procesit të
përpunimit munden të përmirësohen me shtimin e aditiveve. Kështu që, me formimin në
pajisjet e veçanta , në tretësirat ujore me 20% të qelqit ujor, me 6% të vajit të
transformatorëve dhe me shtimin e acidit stearin dhe të aditivat tjerë, krijohen fluidet
punuese me karakteristikat dukshëm më të mira eksplatuese.
Figura 5.12 Ndikimi i lëvizjes së instrumentit dhe fuqisë së rrymës elektrike në thellësinë e shtresës defekte
Instalimi – pajisja për përpunimin mekanik, për operacionet për prodhuese të përpunimit
anodomekanik shfrytëzohen pajisjet dhe makinat (figura 5.135.15), të cilat sipas
konstruksionit janë mjaft të ngjashme me makinat klasike për përpunim me ratifikim,
honingim, etj. Elementet themelore të instalimeve janë: burimi i rrymës elektrike, sistemi
i qarkullimit, filtrimit dhe i renegjerimit të fluidit punues, sistemi i kontrollit dhe i
drejtimit të parametrave, struktura mbajtëse dhe sistemi i sigurimit të lëvizjeve të
domosdoshme të instrumentit dhe të detalit që përpunohet. Roli dhe rëndësia e
elementeve të strukturës së instalimit është shumë i ngjashëm me rolin e elementeve të
instalimit për përpunimin elektrokimik.
Figura 5.13 Paraqitja skematike e pajisjes për ratifikimin anodomekanik
Figura 5.14 Skema e instalimit për mprehje anodomekanike të instrumentit prerës
Figura5.16 Skema e instalimit për honingimin, polirimin anodomekanik
5.4.4. KARAKTERRISTIKAT THEMELORE TË PËRPUNIMIT ANODOMEKANIK
Sipas njohurive të gjerë tanishme, karakteristikat themelore të përpunimit anodomekanik
do të ishin:
prodhueshmëria shumë e lartë në operacionet prodhuese në të cilat kërkohet
kualitet i lartë i përpunimit (edhe deri 7000mm3/min),
mundësia e arritjes së kualitetit të lartë të sipërfaqes së përpunuar (lartësia
mesatare e jo rrafshinave deri 1 mikrometër ) , gjatë prodhueshmërisë së ultë
të përpunimit (1 – 2 mm3/min)
konsumim shumë i vogël i instrumentit prerës e cila kushtëzon edhe shpenzim
të ultë të eksploatimit të instrumentit,
mundësi e përpunimit të regjimit të përpunimit në kufijtë të gjerë, pa nevojën
e procesit të përpunimit,
presion i vogël i instrumentit specifik në detalin që përpunohet, e me këtë
edhe deformimet vogla dhe thellësitë e vogla të shtresës defekte – mundësi e
përpunimit të materialit të gjitha llojeve pa marrë parasysh në karakteristikat
mekanike (forcën, fuqinë në këputje e ngjashme),
shkallë relativisht e lartë e shfrytëzimit,
ekonomicitet mjaft i lartë i përpunimit sepse, p.sh, koha zgjatja e procesit të
ratifikimit është më e shkurtë se 20% në krahasim me ratifikimin klasik, deri
sa shpenzimi i materialit i zvogëluar deri 90 % gjatë lartësisë relativisht të
vogël të jo rrafshinave (kualitet i lartë i përpunimit – deri 1 mikrometër etj.)
Figura 5.17 Paraqitja skematike e operacioneve prodhuese të përpunimit anodomekanik.
Të gjitha këto karakteristika, të cilat së bashku me zhvillimin e mëtutjeshëm dhe
përsosjen e metodave të përpunimit anodomekanik, duhet të sigurojnë aplikimin e gjerë
dhe shfrytëzimin në industrinë të kësaj metode të përpunimit,
7.0 PËRPUNIMI ELEKTRO HIDRAULIK
7.1 Bazat e procesit të përpunimit
Efekti elektrohidraulik është veprim i ri i shndërrimit të energjisë elektrike në atë mekanike, pa i vënë në përdorim elementet apo mjete mekanike. Veprimi siguron shkallë të lartë të shfrytëzimit të energjisë elektrike, kurse esenca e veprimit (figura 7.1) është në formësimin e shtypjes së lartë të lëngut. Shtypja është rezultat i zbrazjes elektrike (në formë të shkëlqimit të xixës apo poçit) si efekt i elektrodave në lëngje.
Fig.71 Skica parimore e veprimit të përpunimit elektrohidraulik: 1) burimi i energjisë, 2) kondensatori, 3) ndërprerësi, 4) elektrodat, 5) lëngu (uji), 6) forma.
Fig.7.2 Skica parimore e veprimit të përpunimit elektrohidraulik: 1) forma, 2) elektroda,
3) mbushësi, 4) ndërprerësi, 5) bateritë, 6) detali punues, 7) uji, 8) shtrënguesi i detalit.
Impulsi hidraulik i formuar në këtë mënyrë siguron punë mekanike që mjafton për të kryer disa operacione, siç është; profilimi i llamarinës, shpimi, formësimi, shtresimi, prerja, ngjitja, pastrimi i shtresave sipërfaqësore, eliminimi i të metave të brendshme etj.
7.2 Operacionet prodhuese të eliminimit të materialit të tepërt
Me drejtimin e impulsit hidraulik në sipërfaqen e mjetit që duam ta përpunojmë, varësisht nga karakteristikat, kushtet dhe parametrat e skicës elektrike, forcës, shtypjes, dhe kohës, është e mundur të eliminohet teprica e materialit dhe operacionet precize siç janë shpimi, prerja, formësimi, shtresimi etj.
Shpuarja elektro – hidraulike (figura 7.3) më së shpeshti përdoret te jometalet. Zbrazja impulsive e tensionit të lartë lajmërohet te lëngjet me elektroda. Nën veprimin e impulsit hidraulik, vjen deri te shkatërrimi i materialit të përpunuar dhe vrimës së profiluar.
Fig.11.3. Skica principiele e shpimit elektro – hidraulike të vrimave te jometalet: 1) detali punues, 2) rezervuari me ujë, 3) elektroda, 4) kondensatori,
5) ndërprerësi, 6) burimi i energjisë.
Prerja elektro – hidraulike e materialit (figura 7.4) kryhet me ndihmën e shtypjes së valës hidraulike e cila gjendet afër pllakës për zbrazje xixëllore të vendosura në izolatorë. Tensioni i lartë i domosdoshëm për zbrazje xixëllore vjen nga burimi i furnizimit nëpërmes elektrodave. Për realizimin e procedurës së prerjes në objektin përgjegjës objekti i dedikuar për përpunim lëvizë në dy drejtime vertikale ose automatikisht sipas konturës së projektuar.
Fig.11.4. Prerja elektro – hidraulike skica principiele e veprimit: 1) rezervuari me ujë, 2) burimi i energjisë, 3) elektrodat, 4) detali punues.
Afër operacioneve të paraqitura, hasim edhe veprime elektro – hidraulike për pastrim, shtresim, fortësi, bluarje, etj.
7.3 Profilimi elektrohidraulik i llamarinës
Paraqet një ndër veprimet bashkëkohore më të rëndësishme të profilimit të llamarinës dhe formimit të konfiguracioneve të llojëllojshme, posaçërisht të elementeve të konturave të komplikuara dhe gabariteve të ndryshme. Posaçërisht është veprim efikas në prodhimet e serive të vogla, sepse shfrytëzohet pajisja relativisht e thjeshtë, siguron kualitet të lartë dhe precizitet në profilimin e elementeve të përpunuara nga materialet që përpunohen me vështirësi.
Fig.7.6 Skema e profilimit nën tension të lartë në mesë të elektrodave:
1) burimii energjisë, 2) kondensatori, 3) ndërprerësi, 4) elektrodat, 5) uji, 6) forma.
Fig.7.5. Skema parimore e veprimit të përpunimit elektrohidraulik: 1) forma e epërme, 2) burimi i energjisë, 3) ndërprerësi, 4) kondensatorët, 5) detali punues, 6) uji.
Zbrazja e tensionit të lartë, e shkatuar brenda lëngjeve në mes të elektrodave (figura 7.6) dhe elektrodave të ngjitura me tel (figura 7.7) sjell deri te shtypja e lartë e lëngjeve (disa mijëra MPA) që mjafton të formohet një valë goditje me fortësi të madhe.
Fig.7.7 Skema e profilimit te llamarinës gjatë zbrazjes së tensionit të lartë në mes të elektrodave të ngjitura me përçues: 1) detali punues, 2) elektrodat,
3) uji, 4) teli i hollë, 5) matricaforma.
Me veprimin e valës goditëse në objektin e dedikuar krijohen rrethanat për profilimin dhe formimin e konfiguracionit të dëshiruar varësisht nga forma e matrices. Mekanizmi, stabiliteti i tij dhe efikasiteti varen nga karakteristikat e lëngjeve, forma, dimensioni dhe renditja e elektrodave. Stabiliteti i zbrazjeve një nga një, realizohet me montimin e përçuesit të hollë që bashkëngjit elektrodat (figura 7.7). Efikasiteti i shfrytëzimit të energjisë varet nga pozita e ndërsjellë e
elektrodave, forma dhe pozita e sipërfaqeve për zbrazje (të hapur apo të mbyllur) për formësimin e llamarinës apo gypave (figura 7.8) dhe kopjeve për formësimTe sipërfaqet e hapura lajmërohet humbja e energjisë, gjersa te sipërfaqet e mbyllura kemi sipërfaqe të kufizuar pune dhe vala goditëse është e kufizuar.
Fig. 7. 8 Pamja skematike e sipërfaqeve për zbrazje.
Me aplikikimin e telit mundësohet zvogëlimi i shtypjes së punës dhe rritja e besueshmërisë dhe zgjatja e afatit të qëndrueshmërisë së instalimeve. Ndikim të posaçëm në procesin e profilizimit të llamarinës ka shpërndarja e shtypjes. Vlera maksimale e shtypjes paraqitet në pjesën e mesme të përpunimit, çka bie deri te deformimet dhe lajmërimi i mbeturinës. Ndalimi i këtyre dukurive vihet re me përdorimin e koncentratorit zbrazjes të formës dimensionit dhe karakteristikës përgjegjëse (figura 2.9) më së shpeshti te koncentratoret konik rrethor dhe të kombinuar. Koncentratoret konik ruajnë pjesën e mesme të objektit të përpunuar dhe drejtojnë valët goditëse në drejtim të skajit te objektit.
Koncentratoret rrethor zvogëlojnë dimensionet e pjesës dalëse të sipërfaqes dhe rrisin shkallën e deformimit të pjesës së mesme të përpunimit, mirëpo me
depërtimin e lëngjeve në mesin e objektit të përpunuar dhe koncentratorit vjen deri te ndarja e shtypjes dhe te shpërndarja e shtypjes në pjesët periferike
Fig.7.9 Skema e pamjes së koncentratorit të zbrazjes.
Koncentratori i kombinuar siguron drejtimin e valës në pjesën unazore Dkdk. Shpërndarja dhe madhësia e shtypjes varen nga marrëdhëniet e ndërsjella të dimensioneve relevante Dk, Dm dhe dk. Sipërfaqja për zbrazje formohet në atë mënyrë që mundëson drejtimin e valës goditëse deri te pjesa dalëse e sipërfaqes. Me këtë realizohen rrethanat për deformime dhe shfrytëzimi maksimal i energjisë të valëve goditëse.