Помимо штамповки в электроламповом производстве применяются и другие способы изготовления металлических деталей: обработка металлов резанием, электроэрозионная обработка и др.
Резание металлов
Резание металлов применяется при изготовлении деталей источников света с повышенными требованиями к точности размеров, форме и чистоте обработки. Характерным для этого вида обработки является снятие с металла стружки. К обработке металлов резанием относят: обтачивание, сверление, развертывание, фрезерование, протягивание, шлифование и др.
Операции по обработке металлов резанием выполняются на токарных, сверлильных, фрезеровальных и тому подобных станках с использованием специального инструмента: резцов, сверл, фрез и т. д.
Необходимое качество обработки достигается подбором специальной геометрии режущего инструмента, режимов резания, смазочных материалов, работой на высокоточном оборудовании, а также проведением ряда дополнительных операций (доводки, притирки, полирования и др.).
По сравнению с холодной штамповкой обработка металлов резанием является значительно более трудоемким процессом и используется в электроламповом производстве ограниченно (например, при изготовлении стержневых катодов мощных ламп, а также для резки толстых проволок и прутков из тугоплавких металлов и сплавов во избежание их расслаивания).
Электроэрозионная обработка
Электроэрозионная (или электроискровая) обработка основана на явлении направленного разрушения металлов импульсами электрического тока. Катодом служит инструмент специальной формы, а анодом — обрабатываемый металл. Между этими электродами, находящимися на относительно малом расстоянии, возбуждается импульсный электрический разряд, приводящий к местному нагреву (расплавлению) и разрушению металлических электродов. Однако разрушение анода идет значительно быстрее, чем катода, поэтому электрод-инструмент постепенно углубляется в обрабатываемый материал, образуя в нем отверстие, прорезая паз и т. п.
Частицы расплавленного металла выбрасываются в межэлектродное пространство под действием взрывной волны. Интенсивность эрозии повышается при работе электродов в жидкой диэлектрической среде (спирте, керосине, минеральных маслах и др.), поскольку в межэлектродном промежутке возникают дополнительные гидравлические удары.
Увеличение энергии импульса повышает производительность процесса, но приводит к получению шероховатой поверхности. Поэтому повышение производительности достигается высокой частотой следования импульсов (до 300 кГц) при энергии не более 10-3 Дж. Длительность импульса должна быть не более 1 мкс. Точность изготовления деталей
зависит от напряжения на электродах и межэлектродного расстояния. Напряжение поддерживают на уровне 100—120 В, а межэлектродное расстояние 10—12 мкм. Уменьшение зазора и понижение напряжения затрудняют удаление продуктов эрозии из рабочей зоны и соответственно снижают производительность оборудования. Способом электроэрозии можно получать детали с очень высокой точностью (до ± 2мкм). Другим важным достоинством этого способа является его универсальность.
Рис. 2.5. Схема анодно-механической обработки:
1 — деталь (анод); 2 — электрод-инструмент; 3 — трубка подачи электролита; 4 — генератор постоянного тока; 5 — регулятор силы тока
Одной из разновидностей электроэрозионной обработки является анодно-механическая обработка металлов. Она основана на термическом и электрохимическом разрушении металла при прохождении между двумя электродами, одним из которых служит обрабатываемый металл, постоянного электрического тока.
По одной из схем этой обработки (рис. 2.5) обрабатываемая деталь соединяется с положительным полюсом источника тока, а инструмент — с отрицательным. В зазор между инструментом и поверхностью детали вводится электролит — водный раствор соли, жидкое стекло и др. Электрод-инструмент, вращаясь, увлекает в зазор электролит. В результате действия электрического тока и электролита на поверхности детали образуется окисленная пленка, обладающая сравнительно высокими механической прочностью, электрическим сопротивлением и дугогасящими свойствами. Движущийся инструмент в определенном месте оказывает давление на обрабатываемую поверхность и удаляет часть образовавшейся пленки и прослойку электролита. Происходит сближение инструмента и поверхности обрабатываемой детали, сопровождающееся прохождением тока через вершины неровностей их поверхностей (т. е. по наикратчайшему пути).
При малых плотностях тока съем металла происходит в результате анодного растворения. Наличие пленки в углублениях микрорельефа обрабатываемой поверхности способствует концентрации тока на вершинах неровностей и их преимущественному растворению. В результате этого происходит сглаживание поверхностей.
При больших плотностях тока происходит импульсное плавление металла в кратковременно сближающихся точках поверхностей инструмента и детали. Защитная пленка способствует концентрации тока и выделению теплоты и препятствует развитию дугового разряда.
Съем металла определяется электрохимическими и тепловыми параметрами (электрохимический потенциал, теплоемкость, температура плавления, теплопроводность) и не зависит от механических свойств материала.
Производительность процесса зависит от электрического режима обработки (плотности тока, напряжения), частоты вращения электрода- инструмента и от давления инструмента на обрабатываемую поверхность детали.
В последнее время для изготовления некоторых металлических деталей специальных источников света начинают все шире использоваться специальные методы обработки: ультразвуком, электронным лучом, плазмой и т. д.