ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 26 ТЕХНОЛОГИЯ полимерных композитных материалов (ПКМ), а также формирование требуемых физико-механических свойств изделий, выполненных из данных материалов [1]. На сегодняшний день существует разнообразная номенклатура ПКМ, одними из которых являются новые перспективные материалы на основе углепластика, разработанные в ФГУП «ВИАМ». Одним из таких материалов является препрег углепластика марки ВКУ-39/ВТкУ2.200. Данный материал изготовлен на основе равнопрочной углеродной ткани ВТкУ-2.200 и связующего ВСЭ-1212. Для обработки изделий, выполненных из ПКМ, в том числе из углепластиков типа ВКУ-39, целесообразно применение электрофизических методов обработки. Одним из таких методов является копировально-прошивная электроэрозионная обработка (КПЭЭО). Применение таких методов обработки ПКМ обу словлено их высокими физико-механическими свойствами и сложностью обработки лезвийными методами. Ввиду того что одним из элементов ПКМ является связующее – эпоксидная смола, которая в процессе электроэрозионной обработки разрушается на кромках получаемых отверстий и пазов, ПКМ можно считать труднообрабатываемым материалом. Во время КПЭЭО отверстий в изделиях из ПКМ происходит повышение температуры, зачастую вызванное неэффективным охлаждением в зоне обработки [2–3]. В работах [4–6] представлены методы и особенности КПЭЭО ПКМ. На основе данных работ показано, что изделие из ПКМ при КПЭЭО подвергается воздействию электрических импульсов, в результате которого возникает плазменный канал, обладающий внутренней температурой порядка 9000…9500 °C, что приводит к смене состояния материала ПКМ. Происходит фазовый переход из твердого материала в парообразное вещество, что впоследствии приводит к тому, что пары ПКМ и расплавленные кусочки шлама электрода-инструмента (ЭИ) затвердевают при остывании и образуют продукты электроэрозионного шлама, негативно влияющего на качество и производительность КПЭЭО [7, 8]. Скопление эрозионного шлама и других продуктов эрозии в зоне КПЭЭО изделий из ПКМ вызвано плохой промывкой пространства между ЭИ и обрабатываемой заготовкой при получении глубоких отверстий, а также шлицевых и шпоночных пазов. Данное явление приводит к возникновению вторичных дендритных структур на поверхности ЭИ и заготовки и, как следствие, снижению качества и производительности КПЭЭО изделий из ПКМ [7]. Установлено, что движение шлама во время КПЭЭО изделий из ПКМ напрямую обусловлено процессом образования и движения газовых пузырей в зоне обработки [8–11]. В связи с тем, что диэлектрик (как правило, минеральное или трансформаторное масло) является вязким, электроэрозионный шлам может перемещаться в оболочке газового пузыря. В результате исследований, проведенных в работах [8–11], становится возможным визуально показать процесс перемещения эрозионного шлама в межэлектродном пространстве. Предлагается варьировать параметрами высоты подъема ЭИ из зоны КПЭЭО, а также скоростью подъема данного ЭИ. Однако в данных работах отсутствуют практические рекомендации для увеличения производительности и эффективности КПЭЭО изделий из ПКМ. Строение эрозионного шлама, полученного в результате разрушения ЭИ и материала заготовки, показано в работах [12, 13]. Электроэрозионный шлам, получаемый при КПЭЭО заготовки, образует сферические и полусферические частицы, показанные на рис. 1, а. В процессе остывания испаренного материала заготовки происходит непосредственное формирование формы частиц в виде сферы. Большая часть полученных сферических и полусферических частиц эрозионного шлама обладает дендритной структурой, что говорит о низких скоростях охлаждения процесса КПЭЭО. Образование эрозионного шлама из разрушенного ЭИ происходит путем термического выкрашивания (рис. 1, б). Частицы электроэрозионного шлама подвержены разрушению. Можно наблюдать, как с увеличением значения энергии импульса на поверхности сферических частиц появляются трещины, вмятины, а также зоны выкрашивания и разрушения (рис. 2). Локальный нагрев обрабатываемого материала вызывает термическое разложение боридной фазы и диэлектрической среды [14, 15]. Данная диэлектрическая среда обработки находится в состоянии движения и постоянной циркуляции, что приводит к охлаждению ЭИ и материала заготовки. Однако поток паров становится тур-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1