Tehnologii neconvenționale. Eroziunea electrică

  CUPRINS:
1. LOCUL SI ROLUL TEHNOLOGIILOR NECONVENTIONALE (ALTERNATIVE) IN CADRUL CONSTRUCTIEI DE MASINI 27
1.1. Evolutia si dezvoltarea procedeelor de prelucrare prin „Tehnologii neconventionale” 27
1.1.1. Consideratii generale 27
1.1.2. Procedee tehnologice de fabricatie utilizate 28
1.1.3. Scurt istoric al evolutiei si dezvoltarii unor procedee de prelucrare dimensionala prin „Tehnologii neconventionale” 30
1.1.3.1. Prelucrarea dimensionala prin eroziune electrica (EE) 30
1.1.3.2. Prelucrarea prin eroziune chimica si electrochimica 32
1.1.3.3. Prelucrarea prin eroziune complexa electrica si electrochimica 32
1.1.3.4. Prelucrarea prin eroziune cu fascicule de electroni (sau de fotoni) 33
1.1.3.5. Prelucrarea prin eroziune in medii activate cu unde ultrasonice 35
1.1.3.6. Prelucrarea prin eroziune cu plasma 36
1.1.3.7. Prelucrarea prin eroziune in medii activate (magnetic sau cinetic) 37
1.2. Eroziunea ca metoda tehnologica de prelucrare 38
1.2.1. Denumirea unor concepte specifice tehnologiilor de prelucrare dimensionala prin eroziune in industria constructiilor de masini 38
1.2.2. Categorii de tehnologii neconventionale si limite ale conceptului de „Tehnologii neconventionale” 41
1.2.3. Metoda tehnologica de prelucrare a materialelor 43
1.2.3.1. Particularitati si caracteristici specifice 44
1.2.3.2. Caracteristici specifice metodei de prelucrare 45
1.2.3.3. Contactul mecanic, principala caracteristica a metodei de prelucrare cu energii concentrate 49
1.2.3.4. Argumentele care au condus la identificarea si dezvoltarea unor noi metode de prelucrare 50
1.2.4. Evolutia conceptului de „Tehnologie neconventionala” de prelucrare, privita prin prisma dialectica a sferei de cuprindere 52
1.2.4.1. Dialectica notiunii de „Tehnologie neconventionala” 52
1.2.4.2. Variante ale conceptelor de tehnologie neconventionala sau eroziune 53
1.2.5. Rolul si ponderea tehnologiilor de prelucrare dimensionala cu energii concentrate in cadrul constructiilor de masini 54
1.2.5.1. Importanta utilizarii tehnologiilor neconventionale 54
1.2.5.2. Caracteristicile generale ale prelucrarilor prin eroziune electrica 55
1.2.5.3. Principalele domenii de aplicare a proceselor tehnologice de prelucrare dimensionala prin eroziune electrica in constructia de masini 55
1.2.5.4. Domenii de aplicare a unor procedee tehnologice de prelucrare dimensionala prin eroziune (electrica, electrochimica, ultrasonica etc.) 55
1.3. Procedee de prelucrare neconventionala, grupate dupa criteriul energiei principale 58
1.4. Procesele de eroziune 62
1.4.1. Energia continuta de agentul eroziv 62
1.4.2. Categorii de repartitii ale agentului eroziv 63
1.4.3. Categorii de agenti erozivi 64

2. PRELUCRAREA DIMENSIONALA PRIN EROZIUNE ELECTRICA. CONCEPTE SPECIFICE 65
2.1. Notiuni introductive 65
2.1.1. Definirea prelucrarii dimensionale prin eroziune electrica - concepte specifice 65
2.1.2. Istoricul dezvoltarii in tara noastra a cercetarilor privind eroziunea electrica si a altor procedee de prelucrare neconventionale 66
2.1.3. Evenimente semnificative pe plan national privind evolutia cercetarilor legate de eroziunea electrica 67
2.1.4. Stadiul actual al prelucrarilor neconventionale prin eroziune electrica 70
2.1.4.1. Cercetarile in domeniul prelucrarilor neconventionale 70
2.1.4.2. Evolutia teoriilor legate de bazele prelucrarii prin eroziune electrica 70
2.1.4.3. Sinteza unor teorii si modele de referinta referitoare la mecanismul fizic de indepartare de material la prelucrarea prin eroziune electrica 70
2.1.4.4. Prezentarea sintetica a unor marimi relative din structura unor teorii privind procesele fundamentale din spatiul de lucru la prelucrarea prin eroziune electrica 70
2.1.5. Tehnologii neconventionale 73
2.1.5.1. Definirea tehnologiilor neconventionale 73
2.1.5.2. Scurta incursiune asupra evolutiei Tehnologiilor neconventionale din Romania 76
2.1.5.3. Eroziunea ca metoda tehnologica de prelucrare dimensionala 77
2.1.6. Variantele procedeului de prelucrare prin eroziune electrica 80
2.1.6.1. Modul de amorsare 80
2.1.6.2. Durata si forma descarcarilor electrice in impuls 81
2.1.6.3. Forma electrodului-scula (ES) utilizat 81
2.1.6.4. Prelucrarea prin eroziune electrica cu impulsuri amorsate prin ruperea unor microcontacte electrice 82
2.2. Mecanismul fizic al prelucrarii prin eroziune electrica 83
2.2.1. Fenomene fizice fundamentale la prelucrarea dimensionala prin eroziune electrica cu descarcari amorsate prin strapungere 83
2.2.1.1. Definirea procedeului de prelucrare 83
2.2.1.2. Principiul prelucrarii prin eroziune electrica cu strapungerea unui dielectric 84
2.2.1.3. Conditii fizice necesare pentru realizarea prelucrarii dimensionale prin eroziune electrica 88
2.2.1.4. Stadiile descarcarii electrice in impuls 93
2.2.1.5. Fenomene produse in interstitiu, care insotesc descarcarea in impuls 100
2.2.1.6. Categorii de fenomene care au loc in procesul de transmitere si transformare a energiei de efect 101
2.2.1.7. Amorsarea si evolutia descarcarii in impuls 103
2.2.1.8. Teorii privind migratia canalului descarcarii 115
2.2.1.9. Prelevarea de material la suprafetele OP si ES 131
2.2.2. Prezentarea criteriilor specifice prelucrarii prin eroziune electrica 147
2.3. Fenomene fizice fundamentale la prelucrarea dimensionala prin eroziune electrica cu descarcari electrice in impuls 151
2.3.1. Teorii care explica mecanismul prelevarii de material in cazul prelucrarilor prin eroziune electrica 154
2.3.1.1. Generalitati 154
2.3.1.2. Clasificarea teoriilor care explica mecanismul prelevarii de material in cazul prelucrarii prin eroziune electrica 152
2.3.2. Teorii care explica mecanismul prelevarii de material 153
2.3.2.1. Teorii care se refera la forte ale campului electric 153
2.3.2.2. Modele de referinta care explica mecanismul fizic de prelevare de material prin intermediul fortelor campului electric 156
2.3.2.3. Teoria dezvoltata de Kurr si Schierholt 158
2.3.2.4. Cercetarile dezvoltate de Van Dijck, Zolotih, Afanasiev si Zimany 160
2.3.3. Teorii care explica mecanismul fizic al prelevarii de material prin efectul termic al curentului electric 164
2.3.3.1. Teorii bazate pe indepartarea de material datorita efectului Joule-Lenz 164
2.3.3.2. Modele de referinta care explica mecanismul fizic de prelevare de material prin intermediul efectului termic al curentului electric 165
2.3.4. Teorii bazate pe prelevarea de material datorita transformarii energiei cinetice a sarcinilor electrice in miscare in energie termica 170
2.3.4.1. Teoria dezvoltata de Zingerman 170
2.3.4.2. Aplicatie - determinarea campului termic 171
2.3.5. Teorii care explica mecanismul fizic de prelevare de material prin intermediul teoriilor termomecanice 176
2.3.5.1. Teoria emisa de HINNUBER, in 1954 176
2.3.5.2. Teoria emisa de MANDELSTOM si RAJSKI 176
2.3.5.3. Teoria emisa de OBACIU, in 1970 177
2.3.5.4. Studiul fortelor dintre cei doi electrozi, efectuat de HOCKEMBERY 180
2.3.5.5. Materialele pe baza de policristale de diamant 181
2.3.5.6. Modelul elaborat de Mehlhorn bazat pe localizarea fenomenelor termice 183
2.3.5.7. Teoria termoelectrica de prelucrare dimensionala prin eroziune electrica cu descarcari amorsate prin strapungere 185
2.3.5.8. Modele de referinta care explica mecanismul fizic de prelevare de material prin intermediul teoriilor termoelectrice 212

3. SISTEME TEHNOLOGICE SI TEHONOLOGII DE PRELUCRARE DIMENSIONALA PRIN EROZIUNE ELECTRICA 226
3.1. Sistemul tehnologic de prelucrare prin eroziune electrica 226
3.1.1. Oportunitatea utilizarii in sectoarele industriale a prelucrarii prin eroziune electrica 226
3.1.2. Sistemul tehnologic de prelucrare prin eroziune electrica 227
3.1.2.1 Structura generalizata a sistemelor tehnologice si variantele specifice 227
3.1.2.2. Semnificatia elementelor componente ale modelului structural generalizat 228
3.1.2.3. Componentele unui subsistem structural de baza/generalizat 230
3.2. Sisteme tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu copierea formei electrodului 231
3.2.1. Structura utilajelor de prelucrare prin eroziune electrica 232
3.2.1.1. Functiile blocului mecanic ca si componenta a masinii de prelucrat propriu-zise 232
3.2.1.2. Partea mecanica a subsistemului modelului structural generalizat 233
3.2.1.3. Componentele principale ale blocului mecanic 234
3.2.2. Generatoarele de impulsuri 235
3.2.2.1. Evolutia generatoarelor de impulsuri 235
3.2.2.2. Generatoare de impulsuri de relaxare (RC, dependente) 237
3.2.2.3. Generatoare de impulsuri comandate (GIC) 241
3.2.3. Elementele constructive ale generatoarelor de impulsuri comandate 250
3.2.3.1. Sursa de alimentare cu curent continuu (SA) 251
3.2.3.2. Limitatorul de curent 252
3.2.3.3. Limitatorul inductiv de curent - alternativa la rezistorul de limitare (de curent) 253
3.2.3.4. Dispozitive active de comutare (elemente de circuit) 255
3.2.3.5. Sistemul de comanda al GIC (baza de timp) 262
3.2.3.6. Blocul de comanda 269
3.2.4. Reglarea interstitiului eroziv la sistemele tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu copierea formei electrodului 271
3.2.4.1. Rolul subsistemului de reglare automata a interstitiului eroziv (sistemul de avans automat) 271
3.2.4.2. Principiile reglarii automate a interstitiu 273
3.2.4.3. Sistemul de filtrare 277
3.2.5. Sisteme de avans automat 278
3.2.5.1. Variante constructive la masinile de prelucrare prin eroziune electrica, cu copierea formei electrodului 279
3.2.5.2. Particularitati specifice si variante constructive ale motoarelor electrice rotative pas cu pas (MPP) 281
3.2.5.3. Conditii ce trebuie respectate la stabilirea marimilor care caracterizeaza interstitiul eroziv 282
3.2.5.4. Elementele componente ale sistemului automat de reglare a avansului (din figura 3.59) 288
3.2.5.5. Elemente de comanda, optimizare si tehnologice pentru reglarea parametrilor tehnologici 290
3.2.6. Sisteme fuzzy si neuronale de reglare a interstitiului tehnologic 291
3.2.6.1. Logica fuzzy 291
3.2.6.2. Optimizarea si reglarea interstitiului, folosind retele neuronale 292
3.2.6.3. Reprezentarea grafica a etapelor specifice luarii deciziilor prin procedeele fuzzy 293
3.2.7. Automatizarea procesului la sistemele tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu copierea formei electrodului 296
3.2.7.1. Functiile si structura sistemului de comanda (SC) 296
3.2.7.2. Fluxul informational la EDM 299
3.2.7.3. Sisteme de automatizare realizate pe circuite programabile 303
3.2.7.4. Proiectarea de sisteme numerice cu circuite programabile 304
3.2.7.5. Utilizarea circuitelor programabile la realizarea sistemelor de comanda si automatizare 306
3.2.8. Echipamente tehnologice auxiliare utilizate la prelucrarea prin eroziune electrica 307
3.2.8.1. Gruparea echipamentelor auxiliare 307
3.2.8.2. Orientarea spatiala a obiectului de prelucrat si a obiectului de transfer 309
3.2.8.3. Echipamente tehnologice pentru prinderea obiectului de prelucrat si a obiectului de transfer 311
3.2.8.4. Echipamente tehnologice auxiliare utilizate frecvent la prelucrarea prin eroziune electrica cu copierea formei electrodului 313
3.2.8.5. Echipamente tehnologice pentru generarea unor suprafete 324
3.2.9. Activarea exterioara a prelucrarii prin eroziune electrica cu
copierea formei electrodului-scula 331
3.2.9.1. Activarea prin „campuri vibrationale” a prelucrarii prin eroziune electrica 332
3.2.9.2. Activarea magnetica a prelucrarii prin eroziune electrica 336
3.2.9.3. Activarea criogenica a prelucrarii prin eroziune electrica 342
3.3. Principii tehnologice la prelucrarea prin eroziune electrica cu electrod masiv 346
3.3.1. Eroziunea electrica - sistem de actiune tehnologica 346
3.3.1.1. Abordarea sistemica a prelucrarii prin eroziune electrica 347
3.3.1.2. Cerinte specifice elementelor de intrare si de iesire 347
3.3.2. Principii tehnologice la prelucrarea prin eroziune electrica 348
3.3.2.1. Factori primari ai procesului de prelucrare dimensionala prin eroziune electrica 348
3.3.2.2. Factori intermediari ai procesului de prelucrare dimensionala prin eroziune electrica 351
3.2.2.3. Factori finali ai procesului de prelucrare dimensionala prin eroziune electrica 353
3.3.2.4. Influenta unor factori (de intrare de natura electrica) asupra caracteristicilor tehnologice 356
3.3.2.5. Influenta unor factori de intrare de natura neelectrica (asupra procesului de prelucrare) 358

4. EROZIUNEA ELECTRICA CU ELECTROD FILIFORM 361
4.1. Evolutia prelucrarii prin eroziune electrica cu electrod filiform 361
4.1.1. Istoricul evolutiei dezvoltarii procedeului de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 361
4.1.2. Factori de influenta asupra evolutiei performantelor privind procedeul de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 362
4.1.2.1. Descrierea procedeului de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 362
4.1.2.2. Principiul prelucrarii prin eroziune electrica cu electrod filiform 364
4.2. Tendinte in evolutia prelucrarii prin eroziune electrica cu electrod filiform si posibilitati de extindere a domeniului de utilizare 365
4.2.1. Principalele tendinte de evolutie si posibilitati de extindere a domeniului de utilizare 365
4.2.2. Evolutiile semnificative inregistrate de electrodul filiform 366
4.2.3. Sisteme tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 370
4.2.3.1. Sistemul tehnologic de prelucrare 371
4.2.3.2. Principiul prelucrarii prin eroziune electrica cu electrod filiform 371
4.2.3.3. Particularitatile specifice principiilor de lucru 372
4.2.4. Prezentarea componentelor sistemului tehnologic de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 374
4.2.4.1. Partea mecanica a sistemului tehnologic 374
4.2.4.2. Sistemul de comanda pentru deplasarea electrodului filiform 375
4.2.4.3. Sistemul de tensionare, ghidare si rulare/derulare a electrodului filiform 377
4.2.4.4. Generatoare de impulsuri utilizate la prelucrarea prin eroziune electrica cu electrod filiform 386
4.2.5. Traiectoria electrodului la sistemele tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 391
4.2.5.1. Probleme generale tehnologice privitoare la comanda traiectoriei electrodului filiform 391
4.2.5.2. Probleme de principiu care stau la baza generarii suprafetelor (la sistemele in doua axe) 382
4.2.5.3. Generarea comenzilor pentru deplasarile electrodului filiform 398
4.2.5.4. Arhitectura programelor utilizate la comanda automata a sistemului tehnologic 399
4.2.5.5. Algoritmi de corectie a traiectoriei 401
4.2.5.6. Gestiunea pozitiei nominale (utilizarea stivelor de pozitie) 403
4.2.5.7. Algoritmul de comanda manuala a sistemului tehnologic 405
4.2.5.8. Utilizarea sistemului de intreruperi 406
4.3. Prelucrarea contururilor si a suprafetelor complexe 407
4.3.1. Consideratii teoretice privind taierea si decuparea dupa contururi complexe 407
4.3.2. Prelucrarea suprafetelor plane inclinate cu sistemele tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 408
4.3.2.1. Principiul de generare a suprafetelor inclinate 408
4.3.2.2. Descrierea operatiilor executate pe dispozitivul special 415
4.3.3. Prelucrarea suprafetelor conice prin eroziune electrica cu electrod filiform 416
4.3.4. Limitari tehnologice privind prelucrarea suprafetelor conice si a suprafetelor plane inclinate 420
4.3.5. Prelucrarea suprafetelor de revolutie 422
4.3.5.1. Principiul de generare si prelucrare a suprafetelor de revolutie (de dimensiuni reduse) 422
4.3.5.2. Dispozitiv pentru generarea suprafetelor de revolutie 423
4.3.5.3. Functionarea dispozitivului 423
4.3.5.4. Limitari tehnologice privind prelucrarea suprafetelor de revolutie 427
4.3.6. Prelucrarea suprafetelor hiperboloidale 428
4.3.6.1. Categorii de suprafete hiperboloidale 428
4.3.6.2. Principiul de generare a suprafetelor hiperboloidale 429
4.3.6.3. Determinarea legilor de miscare in cazul generarii suprafetelor hiperboloidale 433
4.3.6.4. Cazul rotirii obiectului de prelucrat 434
4.3.6.5. Cazul rotirii electrodului filiform 437
4.3.6.6. Descrierea matematica a situatiei de catre pozitia generatoarei curente 438
4.3.7. Simularea generarii suprafetelor hiperboloidale 439
4.3.7.1. Cazul rotirii semifabricatului/piesei 439
4.3.7.2. Cazul rotirii electrodului filiform 441
4.3.8. Limitari tehnologice privind prelucrarea suprafetelor hiperboloidale 443
4.3.8.1. Cazul rotirii semifabricatului/piesei 444
4.3.8.2. Cazul rotirii electrodului filiform 444
4.3.8.3. Concluzii privind particularizarea unghiului de avans 445
4.4. Principii tehnologice la prelucrarea prin eroziune electrica cu electrod filiform 446
4.4.1. Comparatii intre eroziunea electrica cu copierea formei si eroziunea electrica cu electrod filiform 446
4.4.1.1. Efectele unor avantaje, limitari si masuri luate la nivelul unor organizatii industriale si de cercetare 447
4.4.1.2. Masuri de imbunatatire a caracteristicilor tehnologice 447
4.4.2. Caracteristicile tehnologice - marimi esentiale care exprima transformarile cantitative si calitative 450
4.4.2.1. Determinarea caracteristicilor tehnologice 451
4.4.2.2. Sinteza caracteristicilor tehnologice ale prelucrarii 463
4.4.3. Principii tehnologice la prelucrarea prin eroziune electrica cu electrod filiform a materialelor omogene si eterogene 465
4.4.3.1. Conditii tehnice la prelucrarea prin eroziune electrica cu electrod filiform 465
4.4.3.2. Principii tehnologice la prelucrarea prin eroziune
electrica cu electrod filiform a materialelor eterogene 471
4.5. Echipamente tehnologice auxiliare ale sistemelor tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 473
4.5.1. Echipamente tehnologice auxiliare de prindere a semifabricatului 473
4.5.1.1. Variante de prindere a semifabricatelor 474
4.5.1.2. Compunerea unui sistem modular. Elemente de baza 475
4.5.1.3. Orientarea semifabricatelor 477
4.5.2. Sisteme modulare pentru prinderea semifabricatelor pe diferite tipuri de utilaje 479
4.5.2.1. Analiza necesitatii sistemelor modulare 479
4.5.2.2. Exemplificarea utilizarii unui sistem modular de prindere la un tip de masina unealta 480
4.5.3. Dispozitive pentru taierea unor contururi complexe 481
4.5.3.1. Dispozitive pentru realizarea taierii inclinate 481
4.5.3.2. Dispozitive pentru realizarea/prelucrarea suprafetelor de revolutie 483
4.5.3.3. Dispozitiv pentru prelucrarea suprafetelor conice si a suprafetelor plane inclinate 484
4.5.4. Activarea exterioara a prelucrarii prin eroziune electrica cu electrod filiform 485
4.5.4.1. Activarea in conditii de suprapresiune 485
4.5.4.2. Activarea in camp magnetic 487
4.5.4.3. Activarea ultrasonica 489

5. EROZIUNEA ELECTRICA CU RUPERE DE CONTACT 496
5.1. Abordarea evolutiei eroziunii electrice cu rupere de contact din sfera cercetarilor stiintifice nationale si internationale 496
5.2. Prelucrarea prin eroziune electrica cu rupere de contact in contextul prelucrarilor prin eroziune 498
5.2.1. Caracteristica specifica a eroziunii electrice cu rupere de contact 498
5.2.2. Locul eroziunii electrice cu rupere de contact in contextul prelucrarilor prin eroziune 499
5.3. Prelucrarea prin eroziune electrica cu impulsuri amorsate prin ruperea unor microcontacte electrice (eroziunea electrica cu rupere de contact) 500
5.3.1. Conditii fizice necesare pentru realizarea prelucrarii dimensionale prin eroziune electrica cu rupere de contact 500
5.3.2. Interpretarea schemei de principiu a prelucrarii prin eroziune electrica cu rupere de contact 502
5.3.3. Parametri, factori, procese fenomene si caracteristici tehnologice specifice la prelucrarea prin eroziune electrica cu rupere de contact 502
5.3.3.1. Parametrii si factorii procesului de prelucrare prin eroziune electrica cu rupere de contact 502
5.3.3.2. Procese la suprafata de contact OT-OP 504
5.3.3.3. Caracteristici tehnologice 506
5.4. Fenomene fizice fundamentale la prelucrarea prin eroziune electrica cu impulsuri amorsate prin ruperea unor microcontacte electrice (EERC) 507
5.4.1. Surse termice (active) la prelucrarea prin eroziune electrica cu rupere de contact 508
5.4.1.1. Consideratii generale 508
5.4.1.2. Procese fizice la formarea contactului (la prelucrarea cu OT - disc metalic) 510
5.4.1.3. Contactul electric 512
5.4.1.4. Determinarea rezistentei contactului punctiform 512
5.4.1.5. Determinarea rezistentei contactului plan 513
5.4.1.6. Dependenta intre forta si contactul plan 514
5.4.1.7. Dependenta intre forta de apasare si rezistenta electrica (pentru contactul punctiform) 515
5.4.1.8. Densitatea de curent in punctele de contact 515
5.4.1.9. Regimurile termice ale contactelor electrice 516
5.4.1.10. Ruperea contactului electric 518
5.4.2. Arcul electric nestationar 519
5.4.2.1. La descarcari in gaze 519
5.4.2.2. Surse de purtatori de sarcina 520
5.4.2.3. Regimul dinamic al arcului 521
5.4.2.4. Intreruperea arcului electric de curent continuu 522
5.4.3. Mediul de lucru 524
5.4.3.1. Medii de lucru/prelucrare utilizate 524
5.4.3.2. Actiunile mediilor de lucru 524
5.4.4. Procese si fenomene elementare de eroziune electrica cu rupere de contact 525
5.4.4.1. Aplicarea tensiunii de alimentare la suprafata de contact 526
5.4.4.2. Descarcarile electrice in arc nestationar 527
5.4.4.3. Analiza cauzelor care conduc la indepartarea mecanica de materiale in cazul surselor mecanicii si surselor termice 528
5.4.5. Modele ale prelucrarii prin eroziune electrica cu rupere de contact 539
5.4.5.1. Modele experimentale ale procesului de prelucrare 539
5.4.5.2. Modele teoretice utilizate la debitarea/prelucrarea materialelor/a suprafetelor prin EERC, cu OT - disc metalic 541
5.5. Sisteme tehnologice de prelucrare neconventionale prin eroziune electrica cu rupere de contact 546
5.5.1. Istoricul aplicarii industriale a procedeului de prelucrare prin EERC 546
5.5.2. Stadiul actual al cercetarilor privind proiectarea si realizarea sistemelor tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu rupere de contact 547
5.5.3. Etapele generarii suprafetelor prin eroziune electrica cu rupere de contact 548
5.5.4. Sisteme tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu rupere de contact 549
5.5.4.1. Semnificatia elementelor componente ale modelului sistemului prelucrarii prin EERC 549
5.5.4.2. Gruparea sistemelor tehnologice de prelucrare dimensionala prin EERC 551
5.5.4.3. Subsisteme si componente ca variante constructive ale utilajelor, specifice EERC 553
5.5.4.4. Structura unor utilaje de prelucrare prin EERC 554
5.5.4.5. Principii tehnologice la prelucrarea prin eroziune electrica cu rupere de contact 588

6. UTILAJE, ECHIPAMENTE SI TEHNOLOGII SPECIFICE MASINILOR/UTILAJELOR DE PRELUCRARE PRIN EROZIUNE ELECTRICA 597
I. Eroziunea electrica cu electrod masiv 597
6.1. Specifice prelucrarii prin eroziune electrica cu copierea formei electrodului (electrod masiv) 597
6.1.1. Necesitati si argumente 597
6.1.2. Consideratii teoretice 598
6.1.2.1. Surse de informatii pentru beneficiarii utilajelor 598
6.1.2.2. Criterii care stau la baza clasificarii masinilor de
prelucrat/utilajelor prin eroziune electrica (cu electrod masiv - Electrical Discharge Milling - EDM) 599
6.1.3. Masini de prelucrare prin eroziune electrica, cu copierea formei electrodului (electrod masiv - EEM) 600
6.1.3.1. Descrierea masinii 602
6.1.3.2. Echiparea masinii 604
6.1.3.3. Tipuri de generatoare care echipeaza (in mod uzual) o masina de prelucrare prin eroziune electrica (cu ES, masiv) 605
6.1.3.4. Parametri de lucru specifici prelucrarii prin electroeroziune cu electrod masiv 607
6.1.4. Echipamente tehnologice existente in dotarea unei masini de prelucrare prin eroziune electrica 610
6.1.5. Constructii tipice ale utilajelor de prelucrare prin eroziune electrica, cu electrod masiv (prin copiere) 610
6.2. Evolutia modernizarii masinilor/utilajelor, echipamentelor si tehnologiilor de prelucrare dimensionala prin eroziune electrica, cu electrod masiv 613
6.2.1. Directiile de deplasare a electrodului-scula 614
6.2.2. Utilizarea electrodului-scula pentru executarea unor operatii 614
6.2.3. Proiectarea unei tehnologii de prelucrare prin eroziune electrica 619
6.2.3.1. Modalitati de determinare a timpului de baza si a grosimii discului (in cazul tehnologiei de debitare) 623
6.2.3.2. Recomandari privind folosirea/utilizarea celor patru tipuri de ES 624
6.2.4. Tehnologia prelucrarii stantelor si matritelor 625
6.2.4.1. Exemple de piese (OP) prelucrate prin eroziune electrica cu electrod masiv 626
6.2.4.2. Modalitati de obtinere a suprafetelor active ale stantelor si matritelor 628
6.2.4.3. Avantajele utilizarii prelucrarii dimensionale prin eroziune electrica cu electrod masiv 629
6.2.4.4. Prezentarea unor date obtinute in urma unor cercetari experimentale 630
6.2.4.5. Rectificarea electroeroziva 633
6.2.4.6. Alte tipuri de prelucrari/operatii ce se pot executa prin eroziune electrica cu electrod masiv 634
II. Eroziunea electrica cu electrod filiform 635
6.3. Utilaje folosite la prelucrare 635
6.3.1. Consideratii generale 635
6.3.2. Structuri tipice de utilaje 635
6.3.2.1. Componentele utilajului de prelucrare prin EEEF 637
6.3.2.2. Echipamentul masinii de prelucrat 638
6.3.2.3. Dispozitive pentru fixarea electrozilor si pieselor 639
6.4. Tehnologii de prelucrare pe masini de taiat prin eroziune electrica cu electrod filiform 643
6.4.1. Evolutia tehnologiilor de prelucrare cu electrod fir 643
6.4.2. Aspecte tehnologice specifice, care sunt determinate de comanda numerica si programul utilizat 643
6.4.3. Variante ale prelucrarii electroerozive cu electrod filiform 646
6.4.4. Operatii tehnologice specifice prelucrarii prin eroziune electrica cu electrod filiform 648
6.4.5. Procese fizico-chimice specifice prelucrarii prin eroziune electrica cu electrod filiform 648
6.4.6. Parametrii de lucru avuti in vedere la aplicatie 651
6.5. Utilaje, echipamente si tehnologii specifice prelucrarii dimensionale prin eroziune electrica cu rupere de contact 651
6.5.1. Consideratii generale 651
6.5.1.1. Forma constructiva a utilajelor in functie de modul de grupare a acestora 653
6.5.1.2. Diferentierea solutiilor constructive 654
6.5.2. Masini-unelte transformate, cu OT - disc metalic 656
6.5.2.1. Componentele unui utilaj de prelucrare prin eroziune electrica cu rupere de contact 657
6.5.2.2. Aplicarea proiectarii creative a standului experimental 658
6.5.2.3. Structura standului experimental cu OT - disc metalic (schema cinematica) 659
6.5.2.4. Detalierea structurii standului experimental 660
6.5.3. Conditiile de desfasurare a cercetarii 664
6.5.3.1. Alegerea parametrilor procesului 664
6.5.3.2. Scheme de masurare a parametrilor si marimilor de stare 666
6.5.4. Interpretarea rezultatelor obtinute 667
6.5.4.1. Regimuri de prelucrare pentru operatiile de prelucrare a suprafetelor (frontale ale arcurilor) 672
6.5.4.2. Aspecte privind macrostructura suprafetei prelucrate 673
6.6. Masini-unelte - Stand experimental de prelucrare prin eroziune electrica cu rupere de contact cu obiect de transfer - banda metalica 677
6.6.1. Sursa de alimentare cu energie electrica 677
6.6.1.1. Parametrii si factorii avuti in vedere in faza de conceptie 679
6.6.1.2. Actionarea electrica a instalatiei de alimentare cu energie electrica 679
6.6.1.3. Comanda sistemului de avans 680
6.6.1.4. Amplasarea sistemului de receptare pe utilajul/standul experimental de debitare prin EERC, cu OT - banda metalica 680
6.6.2. Debitarea prin eroziune electrica cu rupere de contact cu obiect de transfer - banda metalica 681
6.6.2.1. Conditiile de desfasurare a operatiei de debitare specifica procesului de prelucrare cu OT - banda metalica, prin EERC 681
6.6.2.2. Dependenta timpului de taiere 682
6.6.2.3. Dependenta latimii taieturii de viteza relativa a OT si de grosimea benzii metalice 684
6.6.2.4. Dependenta calitatii suprafetei de curentul de lucru, viteza de avans a OP si de grosimea benzii metalice 685
6.6.2.5. Dependenta zonei influentate termic de curentul de lucru, de viteza de avans a OP si de grosimea benzii metalice 686
6.6.2.6. Concluzii desprinse dupa rezultatele obtinute 689
6.6.3. Macrostructura probelor metalografice 690
6.6.4. Componentele dinamice din structura standului experimental 691
6.6.4.1. Prezentarea componentelor dinamice din structura standului 691
6.6.4.2. Structura standului experimental 692
6.6.4.3. Principalele componente ale standului (prezentate sintetizat) 693

7. LICHIDUL DIELECTRIC SI ELECTRODUL SCULA - FACTORI DETERMINANTI IN REALIZAREA PROCESULUI DE PRELUCRARE PRIN EROZIUNE ELECTRICA 697
7.1. Alimentarea cu lichid dielectric a interstitiului la sistemele de prelucrare 697
7.1.1. Fenomene care au loc in procesul de prelucrare prin eroziune electrica 697
7.1.1.1. Rolul lichidului dielectric/de racire in procesul de prelucrare prin eroziune electrica 697
7.1.1.2. Functiile lichidului dielectric 698
7.1.1.3. Tipuri de lichide dielectrice utilizate 702
7.1.2. Alimentarea cu lichid dielectric a interstitiului la sistemele tehnologice de prelucrare prin eroziune electrica cu electrod filiform 703
7.1.2.1. Avantajele utilizarii apei ionizate 703
7.1.2.2. Metode utilizate pentru purificarea apei 704
7.1.2.3. Explicarea fenomenologica a procesului electrochimic 705
7.1.2.4. Influenta modului de alimentare (spalare) asupra
spatiului de lucru cu lichid dielectric, la prelucrarea
prin eroziune electrica cu electrod filiform 707
7.1.3. Lichidul de lucru/racire la prelucrarea prin eroziune electrica cu rupere de contact 707
7.1.3.1. Functiile lichidului de lucru/racire 707
7.1.3.2. Utilizarea apei industriale ca mediu de racire/lucru (LL) 708
7.2. Sistemul de circulatie a lichidului dielectric 710
7.2.1. La prelucrarea prin eroziune electrica cu electrod masiv 710
7.2.1.1. Schema principiala a sistemului de circulatie a lichidului dielectric (in cazul EEM) 710
7.2.1.2. Structura sistemului de circulatie a lichidului dielectric 710
7.2.2. Sisteme care asigura alimentarea interstitiului cu lichid dielectric in cazul prelucrarii prin eroziune electrica cu electrod filiform 712
7.2.2.1. Deosebiri existente intre sistemele de alimentare cu lichid prin EEM si prin EEEF 712
7.2.2.2. Conditii legate de prelucrarea/erodarea (clasica si laterala) prin EEEF 713
7.3. Electrodul-scula la prelucrarea prin eroziune electrica cu copierea formei electrodului-scula 716
7.3.1. Principalele diferentieri ale ES la prelucrarea cu electrod masiv fata de sculele specifice prelucrarilor conventionale 716
7.3.1.1. Grupe de interdependente determinate de pozitionarea macroscopica si cinematica generarii suprafetelor 717
7.3.1.2. Caracteristici tehnologice de diferentiere a ES la prelucrarea prin eroziune electrica 719
7.3.1.3. Aspecte care trebuie avute in vedere la confectionarea electrodului-scula 720
7.3.1.4. Procedee utilizate pentru executia ES 720
7.3.1.5. Recomandari privind cerintele impuse materialelor pentru confectionarea ES 724
7.3.2. Electrodul-scula - element esential la prelucrarea prin eroziune electrica cu electrod filiform 725
7.3.2.1. Tipuri de electrozi filiformi 726
7.3.2.2. Sfera de aplicare a electrozilor filiformi (la operatii de prelucrare prin eroziune electrica) 727
7.3.3. Obiectul de transfer - element fundamental la prelucrarea prin eroziune electrica cu rupere de contact 729
7.3.3.1. Categorii de materiale si forme constructive pentru obiecte de transfer 729
7.3.3.2. Operatii caracteristice specifice EERC 731
7.3.3.3. Factorii de care depind dimensiunile OT 734
7.3.3.4. Cerinte care trebuie sa le satisfaca OT - banda metalica 735
7.4. Aprecierea prelucrabilitatii materialelor prin eroziune electrica prin prisma criteriului lui Palatnik 736
7.4.1. Consideratii teoretice 736
7.4.2. Metodologia de determinare a valorii criteriului lui Palatnik 738
7.4.2.1. Partea experimentala 738
7.4.2.2. Modul de lucru 739
7.4.3. Mecanismul fizic al prelucrarii (prelevarii) de material in cazul prelucrarii prin eroziune electrica 740
7.4.4. Procese termice, fizico-mecanice si chimice la prelucrarea prin eroziune electrica 743
7.4.4.1. Caracterizarea descarcarii electrice in impuls 743
7.4.4.2. Rolul proceselor termice in prelucrabilitatea diferitelor materiale 744
7.4.4.3. Caracteristicile tehnologice urmarite la prelucrarea prin eroziune electrica 746
7.4.5. Dielectricul - factor care determina prelucrabilitatea prin eroziune electrica 747
7.4.5.1. Dielectrici folositi la prelucrarea prin eroziune electrica 747
7.4.5.2. Influenta dielectricului asupra productivitatii 748
7.4.5.3. Lichide dielectrice folosite 754
7.4.5.4. Moduri de filtrare a dielectricului 752
7.4.5.5. Functiile lichidului dielectric 753
7.4.5.6. Principalele fenomene care au loc in lichidul dielectric 753
7.4.5.7. Criterii de apreciere a dielectricului 754
7.4.5.8. Tipuri de lichide dielectrice utilizate 754
7.4.5.9. Concluzii privind caracteristicile mediului de lucru 756
7.5. Prelucrabilitatea/aschiabilitatea - criteriu pentru gruparea unor materiale uzuale pentru obiectul supus prelucrarii 756
7.5.1. Materiale uzuale pentru obiectul supus prelucrarii 756
7.5.1.1. Grupa materialelor omogene 757
7.5.1.2. Grupa materialelor eterogene 758
7.5.2. Materiale electroceramice 762
7.5.2.1. Scurt istoric 762
7.5.2.2. Procedee specifice de prelucrare a materialelor conventionale 763
7.5.2.3. Prelucrarea materialelor ceramice prin procedee neconventionale 767
7.5.2.4. Perspectivele dezvoltarii materialelor electroceramice 768
7.5.2.5. Directii care pot marca progresul materialelor electroceramice 768

8. MODELAREA SI OPTIMIZAREA TEHNOLOGIILOR NECONVENTIONALE 770
8.1. Notiuni de modelare si optimizare matematica a sistemelor pentru prelucrari neconventionale 770
8.1.1. Etapele specifice conceptului de optimizare 770
8.1.2. Etapele si fazele care stau la baza optimizarii globale 771
8.1.3. Clasificarea proceselor de lucru ale sistemelor pentru
prelucrari neconventionale 772
8.1.4. Principalele criterii utilizate la optimizarea sistemelor
tehnologice pentru prelucrari neconventionale 774
8.2. Clasificarea metodelor de optimizare matematica 775
8.2.1. Modelarea ca etapa in procesul optimizarii si componentele acesteia 775
8.2.1.1. Principalele componente ale modelarii 776
8.2.1.2. Clasificarea modelelor 776
8.3. Practica optimizarii (alegerea criteriilor) 777
8.3.1. Optimizarea operationala 777
8.3.2. Modalitati de clasificare a criteriilor de optimizare 778
8.3.3. Tipuri de criterii utilizate in optimizarea tehnico-economica 779
8.4. Strategii de experimentare 780
8.4.1. Cercetarea experimentala 780
8.4.2. Tipuri ale sistemelor tehnologice reale 781
8.4.3. Aplicatie: Conceperea, proiectarea si realizarea unei cercetari experimentale (prezentare teoretica) 782
8.5. Utilizarea logicii fuzzy ca „metoda de optimizare flexibila a sistemelor” pentru prelucrari neconventionale 785
8.5.1. Argumentele in favoarea aplicarii logicii fuzzy 785
8.5.2. Metode fuzzy aplicabile in managementul prelucrarilor neconventionale 786
8.5.3. Optimizarea pe baza metodelor de decizii multiatribut 787
8.5.3.1. Modele de decizii multiatribut fara informatii 788
8.5.3.2. Metodele de decizii multiatribut cu informatii 788
8.5.3.3. Modele cu informatii exprimate prin niveluri standard 789
8.5.3.4. Metodele cu informatii exprimate prin preferinte ordinale 789
8.5.3.5. Metodele cu informatii exprimate prin preferinte cardinale 790
8.5.3.6. Modele cu informatii asupra criteriilor dependente 792
8.5.3.7. Modele de decizii multiatribut cu informatii asupra variantelor 793
8.6. Tendinte actuale in optimizarea si dezvoltarea procedeelor si tehnologiilor neconventionale de prelucrare a materialelor 794
8.7. Directii de evolutie in prelucrarile prin eroziune electrica 797
8.7.1. Folosirea logicii fuzzy la optimizarea prelucrarii prin eroziune electrica 797
8.7.2. Realizarea unei rugozitati cat mai mici 799
8.7.3. Tehnologiile de prelucrare prin eroziune electrica si cerintele ecologice 800
Bibliografie 801
  PREZENTARE:
Cartea prezinta mecanismele elementare pentru eroziunea electrica in toate formele sale, cat si probleme complexe de natura tehnologica, pornind de la locul si rolul tehnologiilor neconventionale, problematica managementului tehnologiilor neconventionale, dar si echipamentele aferente utilizate - totul la cel mai inalt nivel, utilizand cunostinte corecte si complete actualizate atent.
  PREFATA:
CUVANT INAINTE

Tehnologiile de prelucrare dimensionala cunoscute sub denumirea de „Tehnologii de prelucrare cu energii concentrate”, „Tehnologii neconventionale” sau „Tehnologii alternative” se pot caracteriza printr-o dinamica de utilizare exceptionala, poate cea mai ridicata dintre toate tehnologiile aplicate in constructia de masini.

Practic, aceste noi tehnologii au parcurs in numai circa 65 de ani toate fazele de la „inventarea” lor pana la utilizarea industriala larga, devenind in prezent tehnologii alternative, complementare pentru tehnologiile clasice.

La baza acestor noi tehnologii stau mecanisme elementare cu interconexiuni - uneori surprinzatoare - si care au o cu totul alta „legislatie” fata de tehnologiile considerate clasice.

Cunoasterea, stapanirea si dirijarea eficace a acestor mecanisme elementare constituie premisa unei dezvoltari rationale si rapide a sistemelor tehnologice si a tehnologiilor de aplicare.

Practic, cunoasterea fenomenologiei, a mecanismelor fizice care stau la baza diferitelor procedee de prelucrare neconventionala reprezinta conditia necesara ca ele sa obtina o aplicabilitate cat mai larg posibila si astfel sa paraseasca domeniul neconventional si sa devina, atat pentru cercetatori cat si pentru utilizatori, ceva obisnuit, conventional.

Este si motivul pentru care, pentru prima data in literatura de pe plan mondial si cea romaneasca, se abordeaza sistemic si complet prezentarea exclusiva a mecanismelor fizice elementare cu conexiunile si interdependentele specifice pentru prelucrarea prin eroziune. Bineinteles ca la aceste sinteze fenomenologice s-a avut in vedere permanent aspectul aplicativ, de utilizare a fiecarui procedeu in parte, evidentiind cum unul sau altul dintre fenomenele elementare influenteaza caracteristicile tehnologice finale.

De mentionat ca la prezentarea fenomenologica s-a recurs atat la prezentarea teoriilor recunoscute si acceptate, cat si la prezentarea unor variante teoretice noi care mai necesita studii si cercetari in vederea validarii lor, dar care completeaza „lacunele” existente in teoriile admise deja.

Deoarece, dintre toate procedeele de prelucrare neconventionala, cel de prelucrare prin eroziune electrica este cel mai dezvoltat din toate punctele de vedere, atat prin cunoasterea aproape completa a proceselor intime, care cu interconexiunile specifice conduc la indepartarea de material, cat si prin dezvoltarea deosebita a sistemelor tehnologice necesare, respectiv a tehnologiei de executie, atentia principala a autorilor s-a indreptat spre acest procedeu.

Acesta carte prezinta pe larg mecanismele fizice care concura la formarea descarcarii electrice in impuls, la modalitatile de influentare a ei, cat si la efectele pe care le are aceasta descarcare la impactul cu mediul ei inconjurator. Aceste mecanisme sunt analizate pentru ambele variante de amorsare a descarcarilor electrice - prin strapungere si prin rupere de contacte, dar si pentru eroziunea electrica cu electrod filiform.

Cartea prezinta mecanismele elementare pentru eroziunea electrica in toate formele sale, cat si probleme complexe de natura tehnologica, pornind de la locul si rolul tehnologiilor neconventionale, problematica managementului tehnologiilor neconventionale, dar si echipamentele aferente utilizate - totul la cel mai inalt nivel, utilizand cunostinte corecte si complete actualizate atent.

Lucrarea se doreste a fi o lucrare de capatai, o carte scrisa de cadre didactice universitare, toti cu doctorat in Tehnologii si Echipamente Neconventionale, profesori universitari care au lucrat si in productie in organizatii industriale demne de luat in considerare. Autorii sunt profesori universitari la Universitatea Lucian Blaga din Sibiu, Facultatea de Inginerie, Departamentul de Inginerie Industriala si Management. Mai multe detalii se pot gasi aici:

https://inginerie.ulbsibiu.ro/dep.iim/ page_id=105;

https://inginerie.ulbsibiu.ro; https://www.ulbsibiu.ro/ro/

Lucrarea se adreseaza tuturor celor care doresc sa-si imbogateasca cunostintele cu elemente de substanta, tratate la nivel de detaliu, actualizate cu ultimele informatii in domeniu cu privire la tehnologii neconventionale.

Inginerii si nu numai pot gasi in aceasta carte o prezentare larga si concentrata a unor informatii fundamentale care pot genera abordari sistemice si calitative a tot ce inseamna tehnologiile neconventionale, in speta Eroziunea Electrica.

Cartea reprezinta un material bibliografic esential pentru toti studentii de la specializarile tehnice din cadrul facultatilor de inginerie si poate reprezenta cu siguranta un real ajutor pentru doctoranzii care sunt dornici de o documentare actuala, specifica, dar si generala, actuala.

Prezenta carte reprezinta - in opinia noastra - o contributie extrem de importanta la ridicarea nivelului stiintific al cunostintelor in domeniul tehnologiilor de prelucrare dimensionala cu energii concentrate.

Cartea reprezinta nu un inceput, nu un sfarsit, ci o bucla, o spirala a calitatii in domeniul tehnologiilor neconventionale si, in speta, in domeniul eroziunii electrice, intrucat autorii sunt personalitati in domeniu care au publicat in reviste consacrate, la conferinte internationale de prestigiu, la edituri de prestigiu un numar de lucrari stiintifice si carti care - impreuna - se apropie de cifra 1000. Autorii detin un numar important de brevete de inventie care, in anul publicarii cartii, depaseste cifra 100.

Multumirile noastre se indreapta in primul rand catre dascalii nostri care ne-au calauzit pasii, in aceasta lume in care uneori este greu sa speri si sa creezi o lume a cunoasterii, pentru a dobandi la randul nostru cunostintele pe care ulterior le-am utilizat impreuna pentru a crea, la randul nostru, cunoastere. Nu in ultimul rand, multumim familiilor noastre, parintilor nostri si celor dragi care ne-au sustinut in acest demers si nu numai.

Sibiu, decembrie 2025

Autorii
  CUVINTE CHEIE: