Межэлектродного промежутка

2) в процессе создания высокоионизированного потока пара, перекрывающего межэлектродное пространство, в большинстве случаев с помощью третьего электрода;

Схема простейшего термоэмиссионного устройства показана на рис. 37-2. Преобразователь состоит из двух электродов: К — катода, нагреваемого от постороннего источника тепла до Г1«1400°К, и Л — анода, от которого отводится тепло холодному источнику при температуре 72«700°К. При TI^TZ электроны при высокой температуре катода начинают эмиссировать в межэлектродное пространство по направлению к аноду. Количество энергии выхода при эмиссии их с катода больше выделяемой при оседании электронов на холодном аноде. Эту разницу в энергии используют во внешней цепи и тем самым превращают тепло в электричество. Межэлектродное пространство играет в устройстве этого типа большое значение. Для увеличения количества тепла, превращаемого в электричество, в межэлектродном пространстве, создают вакуум, однако при этом в нем образуется пространственный заряд, т. е. скопление электронов, тормозящих их движение.

Для уменьшения влияния пространственного заряда расстояние между электродами уменьшают до -~ 1—IQMKM. Дополнительно нейтрализация пространственного заряда может быть осуществлена добавлением в находящееся под вакуумом межэлектродное пространство паров щелочных металлов (цезия и др.)- В этом случае межэлектродное пространство начинает ионизироваться и эмиссия к А

Физические процессы, происходящие в датчике галоидного течеискателя, сложны и полностью не изучены. Эмиссия положительных ионов объясняется обычно присутствием на аноде солей щелочных металлов. Термоионная эмиссия происходит в присутствии кислорода. Для проточного диода датчика, работающего в условиях атмосферного воздуха, необходимое количество кислорода для эмиссии всегда обеспечено. Для улучшения работы в вакуумных проточных диодах необходима непрерывная подача некоторого количества кислорода к диоду. В отечественном течеискателе типа ГТИ-б в межэлектродное пространство диода вводят кислород путем эжектирования КМпО4, разлагающегося от тепла, выделяемого датчиком [17]. Это обеспечивает повышение чувствительности течеискания при размещении датчика в вакуумируемом объеме, давление в котором ниже 0,133 Па. Галоидный течеискатель может обнаруживать содержание галоидов в воздухе при концентрации их 10~в% [15]. Длительная работа галоидного течеискателя в атмосфере, содержащей большие концентрации галоидов, приводит к потере чувствительности датчика, называемой «отравлением». Так, галоидный течеискатель ГТИ-3 «отравляется» при концентрации галоидных газов в атмосфере 0,01% [4]. При попадании больших количеств галоидосодержащих газов также наблюдается резкое снижение термоионной эмиссии. Для восстановления эмиссионных свойств прибора необходимо через датчик пропустить кислород или чистый воздух.

Поскольку указанных в табл. 7 скоростей электроосаждения иногда трудно достичь из-за сверхвысоких плотностей тока, рекомендованы более умеренные условия проведения процесса [125], например плотности тока для никелирования, меднения и цинкования — до 20 кА/м2. Использовались скорости активатора на поверхности катода от 900 до 18000 м/с и давление от О до 20 кПа. Была применена установка с вращающимся анодом, покрытым сетчатым активатором, толщина которого (2—3 мм) равнялась межэлектродному расстоянию. Анод — активатор располагался горизонтально под катодом в тарельчатой емкости; межэлектродное пространство орошалось электролитом со скоростью 0,2 дм3/с. Использованием контргруза обеспечивалось любое давление катода на поверхность активатора, который был изготовлен из штампованного полиэтилен-

К. наиболее распространенным операциям относятся обработка фасонных полостей и прошивание отверстий. Полости получают методом копирования на заготовке формы электрода-инструмента. Размер полости больше размера инструмента на величину межэлектродного зазора. Для улучшения подвода жидкости в межэлектродное пространство и удаления продуктов эрозии и для повышения стабильности процесса электроду-инуструменту сообщают колебательное движение по направлению подачи (стрелка В на рис. 92, а).

Электроэрозионный метод наиболее эффективен при правке профильных алмазных кругов. В этом случае алмазный круг является анодом, а катод изготовляют в форме диска или стержня (может быть вращающимся). Межэлектродное пространство заполняют рабочей средой (машинное масло, эмульсия).

3. Порошок, получающийся в процессе обработки, частично остаётся взвешенным в жидкой среде, и при наложении на электроды напряжения частицы втягиваются электрическим полем в межэлектродное пространство. Когерирующее действие их позволяет значительно увеличить рабочий зазор между электродами.

Принцип работы- термоэмиссионного преобразователя. Рассмотрим действие простейшего ТЭП [142, 150, 151, 159] (рис. 2.1). На катод, изготавливаемый обычно из тугоплавкого материала (например, молибдена), от источника тепла поступает тепловая энергия Q, достаточная для возникновения термоэмиссии электронов с поверхности этого металла. Электроны, увеличив свою кинетическую энергию, преодолевают межэлектродное пространство и попадают на поверхность металлического анода. При этом электроны отдают ему часть своей кинетической энергии и нагревают его, а с другой стороны, создают избыток отрицательных зарядов на поверхности этого металла, увеличивая его отрицательный потенциал. Избыток зарядов стекает по внешней электрической цепи, проходя по сопротивлению нагрузки в виде полезного тока, и вновь попадает на катод. Если в этой модели обеспечить непрерывное подведение тепла Q, достаточное для термоэмиссии — испарения электронов, то во внешней цепи по сопротивлению нагрузки будет протекать непрерывный электрический ток.

Предполагается, что при движении через межэлектродное пространство электроны не испытывают никаких препятствий. На практике дело обстоит иначе: не все вылетевшие с поверхности катода электроны обладают кинетической энергией, достаточной для преодоления межэлектродного зазора; часть из них

в силу электростатического притяжения возвращается на катод. При протекании этого процесса на некотором расстоянии от катода образуется отрицательный . пространственный заряд, препятствующий прохождению электронов через межэлектродный промежуток. Практически наиболее 'перспективным для нейтрализации пространственного заряда около катода оказалось использование явления ионизации газа на поверхности нагретого тела. Для этого в межэлектродное пространство вво-

При разности потенциалов на электродах происходит ионизация межэлектродного промежутка. Когда напряжение достигнет определенного значения, в среде между электродами образуется канал проводимости, по которому устремляется электрическая энергия в виде импульсного искрового или дугового разряда. При высокой концентрации энергии, расходуемой за 10~5—10~8 с, мгновенная плотность тока в канале проводимости достигает 8000—10 000 А/мм2, в результате чего температура на поверхности обрабатываемой заготовки-электрода возрастает до 10 000—12 000 °С. При этой температуре мгновенно оплавляется и испаряется элементарный объем металла и на обрабатываемой поверхности заготовки образуется лунка. Удаленный металл застывает в диэлектрической жидкости в виде гранул диаметром 0,01—0,005 мм.

Электрический разряд между двумя электродами происходит в газовой среде или при заполнении межэлектродного промежутка диэлектрической жидкостью (керосином, минеральным маслом). В жидкой среде процесс электроэрозии происходит интенсивнее.

В закрытых системах, где скорость отвода продуктов обработки, следствие применяемой схемы формообразования, ограничена, например, при электрохимической размерной обработке, размер элемента структуры равен объему межэлектродного промежутка. Чем выло частота повторения состояния рабочей среды и меньше размеры межэлектродного промежутка, тем выше геометрические показатели обработки.

Источником возбуждения спектра служила высокочастотная искра [6]. Исследуемый образец подключался в качестве анода, катодом служило стальное лезвие толщиной 0.08 мм, величина межэлектродного промежутка 0.3 мм. При проверке влияния длины противоэлектрода на интенсивность исследуемых линий (рис^ 1) установлено, что длине лезвия 2—3.8 ммо соответствует постоянная интенсивность линии алюминия 3082 А.

Процесс электроалмазной обработки ведется при безопасном напряжении в 6—10 В и плотности тока 50—200 А/см2. При более высоком напряжении стабильность процесса нарушается из-за случаев электрического пробоя межэлектродного промежутка. Возникает также ряд проблем, связанных с повышенным нагревом детали и инструмента. В качестве электролитов при электроалмазной обработке обычно применяют нитратно-нитритные растворы. Обработка твердых сплавов ведется обычно в растворе 2—3% NaNO3 с добавкой 0,2—0,3% NaNO2 и 2—3%. фтористого натрия. Нитрит натрия выполняет роль и антикоррозионной добавки; назначение фтористого натрия — переводить образующиеся при обработке коллоидные гидроокиси в растворимое состояние, вследствие чего облегчается их удаление из межэлектродного промежутка и создаются условия для высокопроизводительной обработки.

Электроэрозионная обработка использует расплавление и испарение малых порций металла импульсами электрической энергии, которые вырабатываются периодически специальными генераторами. Обработка ведется в жидкой среде, и развивающиеся в межэлектродном промежутке в момент прохождения разряда гидродинамические силы выбрасывают расплавленную порцию металла из зоны обработки. Это позволяет электроду постепенно внедряться в обрабатываемую заготовку, последняя присоединяется к тому полюсу, на котором выделяется больше тепла. Разряд, т. е, пробой межэлектродного промежутка, возникает каждый раз между наиболее сближенными точками анода и: катода. В результате каждого импульса на поверхности электродов образуются небольшие углубления, форма и размеры которых зависят от мощности импульса, его длительности и свойств обрабатываемого материала. Следует обратить внимание на то, что удаление материала происходит на обоих электродах (с заготовки и с инструмента). Разрушение электрода-инструмента (или износ) явление нежелательное не только потому, что на него затрачивается бесполезно энергия, но и из-за снижения точности обработки и экономичности процесса. Уменьшения износа электрода-инструмента добиваются выбором для их изготовления соответствующих материалов, применением униполярных импульсов, подключением электрода-инструмента к тому из полюсов источника тока, на котором его износ будет минимальным.

Увеличение частоты следования импульсов благоприятно сказывается на производительности. Но при чрезмерно Рис 84 к понятию скважность большом числе импульсов производительность может снизиться, так как с увеличением частоты уменьшается разрыв во времени между отдельными импульсами, который необходим для деионизации межэлектродного промежутка и его очищения от продуктов эрозии. Процесс может вообще нарушиться.

Генераторы с накопителями энергии в виде электрических конденсаторов применяются в станках для обработки твердых сплавов с целью получения коротких импульсов с большой скважностью, т. е. с большими перерывами между ними. Накопление энергии идет до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение, достаточное для пробоя межэлектродного промежутка. Энергия, запасенная конденсатором,

необходимой для восстановления диэлектрических свойств межэлектродного промежутка.

промежутка успевает возрасти настолько, что нарастающее напряже* ние на конденсаторе все время остается ниже пробивного. Благодаря индуктивности можно несколько снизить величину ограничивающего ток зарядки сопротивления 2 и тем самым повысить частоту следования импульсов и производительность. ОднЛн из причин возможного перехода импульсного разряда в дуговой является чрезмерно большая скорость зарядки конденсаторов, превышающая скорость восстановления сопротивления межэлектродного промежутка.

У генераторов RLC (рис. 86) в отличие от генераторов RC, индуктивность 2 введена в цепь зарядки, что позволяет повысить к. п. д. генератора. Напряжение источника тока может быть взято более низким, так как индуктивность позволяет заряжать конденсатор до напряжения, значительно превышающего напряжение источника питания. Еще более высоким к. п. д. отличаются генераторы LC (рис. 87), поскольку в цепи зарядки этих генераторов совсем нет активного сопротивления. Процесс, однако, здесь менее стабилен, и для его поддержания в схему вводится специальный вибратор 3, который регулирует величину межэлектродного промежутка. Полностью исключить случаи короткого замыкания все же не удается. Чтобы уменьшить порчу поверхности при этом, в схеме предусматривается быстродействующий выключатель 6. Применяются данные генераторы только для грубых работ, при этом они обеспечивают высокую производительность. Этими же генераторами оснащаются станки, предназначенные для прошивания отверстии