UNIVERSITETI I PRISHTINËS FAKULTETI I INXHINIERISË MEKANIKE PRISHTINË STUDIME MASTER

Transcript

1 UNIVERSITETI I PRISHTINËS FAKULTETI I INXHINIERISË MEKANIKE PRISHTINË STUDIME MASTER METODAT JOKONVENCIONALE TË PËRPUNIMIT Dr. sc. Nexhat Qehaja Prishtinë 2010

2 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).

3 Metodat e përpunimit të metaleve Me heqjen e ashklës Pa heqjen e ashklës përpunimi me prerje metodat jokonvencionale metodat e kombinuara të përpunimit përpunimi me deformim metodat jokonvencionale metodat e kombinuara të përpunimit 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 90 95% të të gjitha operacioneve prodhuese të përpunimit të metaleve në botë. Sipas analizave të shumë

4 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 elektro eroziv 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 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

5 me anë të elektroerozionit. Në vitin 1943, ata kanë paraqitur metodën e përpunimit me emërtimin erozioni elektro shkendijë. Metodat jokonvencionale të përpunimit Metodat e përpunimit të bazuara në: Me veprim kimik të rrymës elektrike Përpunimi elektrokimik përpunimi anodo mekanik Me veprim termik të rrymës elektrike përpunimi elektro eroziv përpunimi me plazmë përpunimi me laser Me veprim mekanik të rrymës elektrike Me veprim të kombinuar të rrymës elektrike përpunimi me tufë elektronike përpunimi me ultrazë Figura 1.2. Metodat jokonvencionale të përpunimit sipas llojit të veprimit të energjisë elektrike të aplikuar në proces Instrumenti katoda Shkëndija elektrike Gjeneratori i impulseve Dielektriku (fluidi punues) Detali që përpunohet Figura 1.3 Parimi themelor i përpunimit elektro eroziv 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

6 përpunimit anodo mekanik, anodo abraziv 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 elektro hidraulik EHD. Metodat e përpunimit elektro kimik ( 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 elektro kimik. 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

7 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 elektro kimik), 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 elektro hidraulike ngjashëm).

8 elektrome kanike në Metodat efushën elektemag kombin netike uara me mekanik e evibrime dhe tjerë jokonve ncionale të anodo mekannike përpuni mit me ultrazë kimike Metod elektro at e Mekombihidraulike elektro todnuaraerozive atjokon kimike e vencio joknale tëngjashëm onpërpu nimit ve nci on ale të për pu ni mit Përp unim i me vrush Përp kulli unim n i me abraz vrush iv kulli AJM ne Përp ujit unim WJM i me Përp ekspl unim oziv i kimi Përp k unim icm me plaz më PJM Përp uni mi me tufë ne elekt Përpunimi me laser LBM Përpunimi me tufë elektronike LBM Përpinimi jonizues rone Me suspenzi ve IBM onin abraziv Përp me unim suspenzi i onin mr ultraz abraziv ë të EUS detyrues hëm Me Elektro shkëndij ë Përp me unim elktro i impuls elektr me o elktro erozi Me kontakt v elektr EDM olit qarku Përp llues unim i Elekt elektr ro okim abraz ik ive ECM

9 Figura 1.4. Një klasifikim i mundshëm i metodave jokonvencionale te përpunimit

10 ki ele mi ktr ke oki mi ke Tu Pla fa zm ae La ele ser El ktr i ekt on Vr ro ev us ero e hk ziv ull e Vr ii us uji hk M t Ult ull eto raz i dat ëri abr ko azi nv v en cio nal e Meto dat e përpu nimit C M EC M PJ M LB M EB M E D M W JM E US AJ M Mj eti për ko rro Rr di ym m ae Fl for uid të ii Dr jon ita izu e Te ar ori nsi ent oni Rr uar i ym lar a të Pr ele esi ktr oni ike Pr hid esi rau oni lik pn Ins eu tru ma me tik nti pre rës Buri mi i energ jisë Medi umi trans metue s Tr etë sir ele at ktr oli tivrus hkull i jonik fot on ele et Vrushkul ktr li i on lëngët et me shpejtësi shumë të madhe Thërrmij M a me e shpejtësi ko shumë të nta madhe kt me ka nik tre tja meka nizmi kryes or Lëviz ja e jonev e Shkri rja dhe avulli mi er oz io ni pr de erj fo ar mi mi ki el mi ek ke tr ok im ik tere m oe le kt ri ke m ek an ik e lloji i energ jisë

11 Figura 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.

12 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).

13 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). ① ① Detali që përpunohet K A PJM ① ECM ① Anodo mekanike Detali që përpunohet Detali që përpunohet EDM Detali që përpunohet EBM Detali që përpunohet LBM

14 Figura 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.

15 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.

16 ampermetri Burimi i rrymës së vazhdueshme ① voltmetri Instrumenti (katoda) Detali (anoda) Instrumenti (katoda) δ Boshllëku potencimetri elektroliti Detali (anoda) Govata 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

17 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: H 2O 2H + + O H d h e H 2S O4 2H + + S O4, (1) Kur, p.sh, përpunimi bëhet në tretjen e acidit sulfurik, përkatësisht: H2O 2H + + O H d h e N a C Nl +a+ C l, Kur si elektrolit shfrytëzohet tretja ujore e klorurit të natriumit. ① 2H+ 2H2O 2Na+ 2NaCl K H2+NaOH NaCl elektroliti 2OH 2Cl Reaksionet primare FeCl2 A Fe(OH)2 Fe(OH)3 regjenerimi Reaksionet sekondare elektroliti fundërrimi Figura 2.3 Disocimi i molekulave të elektrolitit në jone dhe rrjedhja e reaksioneve primare dhe sekondare gjatë përpunimit elektrokimik (2)

18 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: F e C l F ec 2l, N a+ + + O H N a O H, F ec2l + 2 N a O H 2 N a C l+ F e(o H)2, (3) 4 F e(o H)2 + O2 + 2 H 2O 4 F e(o H)3 d h e H + H përka ët sish t H + H H 2 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).

19 S ht re sa o ks id e p az iv iz u es e Anoda çelik Cr Procesi elektrokimik I qetë ph<6 Qarkullues ph>6 O2 H2O Reduktimi ihkromit O 2 Cr33++ Cr(OH)3 H+ Fe Fe(OH)3 Fe3+ 3H2O hidroliza Fe(OH)3+3H+ 2 CrO4 Fe2+ Cr3+ 3H2O hidroliza Cr(OH) +3H 3 + U a Fe(OH) CrO42 Fe(OH)2 A k K Kahu i lëvizjes së joneve (a anjonet, k katjonet) Cr(OH)3 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. CrP13 + 3NaOH 3NaCl + Cr(OH )3 ose (4) çeliku i leguruar me nikel : Ni Cl + NiCl2 dhe NiCl2 + 2 NaOH 2 NaCl + Ni(OH ) 2 dhe ngjashëm. (5)

20 Gjatë përpunimit elektrokimik në tretjen e klorurit të natriumit. Produktet e përpunuara gjatë përpunimit elektrokimik paraqesin masën e cila përmban % ujë, 10% komponime themelore të tretjes dhe % 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 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: PËRPUNIMI ELKTROKIMIK ECM Me elektrodën e palëvizshme Me lëvizje graduale të elektrodës Me katodën rrotulluese Me anodën rrotulluese Me lëvizje të ndërlikuar të elektrodës Figura 2.4 Klasifikimi i operacioneve prodhuese të përpunimit elektrokimik sipas karakterit të lëvizjes së elektrodës 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

21 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). Rrumbullakimi i teheve Kalibrimi 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.

22 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 përpunohet Koha e punimit (min) Thellësia/ sipërfaqja (mm/cm2) Intensiteti i rrymës (A) Tensioni i rrymës (V) Materiali i copës punuese/vegla 5,6 6.2/ Çeliku i butë/çeliku i butë 5,8 15/ Çeliku i butë/çeliku i butë / Çeliku i butë/mesingu Vegla për farkëtim Vegla për shtancim Vegla për derdhje

23 Tabela 2.2 Parametrat themelor të përpunimit të lopatave të turbinës Materiali i detalit që përpunohet Legurat (lidhjet) e rezistueshme ndaj temperaturave të larta Lidhjet e titanit Elektroliti Tensioni i rrymës (V) Densiteti i rrymës (A/mm2) Shpejtësia e lëvizjes ndihmëse Vp(mm/min) Përbërja Temperatura (K) 10% NaCl % NaCl + 5% NaNO % NaCl 8% NaCl + 11%KNO3 Vegla për farkëtim Vegla për derdhje (kallëpim) Vegla për shtancim Përpunimi me kopjim Punimi i lopatave të turbinës Figura 2.6 Disa operacione prodhuese të përpunimit elektrokimik me lëvizjen graduale të elektrodës

24 Burimi i rrymës manometri pompa Shkëmbyesi i nxehtësisë Pajisja për lëvizjen ndihmëse Lopata (detali që përpunohet) Hapësira punuese shtëpiza Valvul jokthyese Centrifuga Govata 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 Mikropërpunimi elektrokimik STEM elektrostream Përpunimi elektroeroziv shpimi (20 80)d (60 80)d 100d 50d 30d Ed Skema e përpunimit Diametri minimal d(mm) Thellësia maksimale e përpunimt

25 l(mm) Saktësia toleranca e realizuar (mm) Elektroliti Tensioni i rrymës (A) Presioni i shpëlarjes p(bar) ±0.002 ±0.02 ± ± ± NaNO3 H2SO4 H2SO4 H2SO < Bakër,legurë bakri Elektroda Problemet karakteristike Bakër i izoluar, çeliku Me kapilar Vrushkullon jokorrodues, gyp nga titani qelqi nga platini Vështërsi në punimin e elektrodave dhe shpenzime te larta të punimit 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).

26 sharritja retifikimi i rrafshet retifikimi rrethor shtancimi retifikimi i rrafshet 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 PËRPUNIMI ECM ME ANODË RROTULLUESE

27 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). retifikimi të jashtme sharritja të brendshme Punimi i sipërfaqeve cilindrike të profiluara 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,

28 rritjen e efektivitetit të metodave konvencionale të përpunimit (përpunimi me tornim. retifikim, sharritje e ngjashme ) dhe rritje e dukshme e fushave të zbatimit 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 PARAMETRAT E REGJIMIT TË PERPUNIMIT

29 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: I Uk D = = e ( A / m m2 ). A δ ( 6) Karakteristikat themelore të regjimit të përpunimit, të disa operacione prodhuese të përpunimit elektrokimik rezistenca elektrike e elektrolitit: Re = δ (Ω ) ke A dhe (7 ) (A) (8) fuqia e rrymës elektrike: U U Ak I= = e Re 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.

30 Shpejtësia e largimit të materialit (e tretjes), ndryshimeve të dimensionit të detalit që përpunohet ose lëvizjes së instrumentit prerës është: V = Km D = Km U ke δ [m m/ m i n ], (9) 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: Km = Ke p [m m3 / A m in ], (1 0) 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, tq = Z /V [m in ] (1 )7 2.5 FLUIDI PUNUES ELEKTROLITI Elektroliti është një ndër elementet më të rëndësishëm të procesit të përpunimit elektrokimik. Detyrat themelore të elektrolitit janë :

31 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 tekno ekonomik 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 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.

32 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 tekno ekonomik 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 tekno ekonomik,

33 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 tekno ekonomik 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 Çeliku karbonik Çeliku i lidhur Çeliku jokorrodues Figura Ndikimi i temperaturës së elektrolitit në shpejtësinë e tretjes dhe kohës punuese në karakteristikat e elektrolitit

34 . 2.6 INSTRUMENTI KATODA FORMA DHE DIMENSIONET E INSTRUMENTIT ELEKTRODËS 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 Figura 2.14 Forma e veglës dhe boshllëku mes elektrodave gjatë përpunimit elektrokimik dimensionet relative të instrumentit janë të definuara me relacionin: ι = ι o (δ I + Z ) [m ]m (2 )6

35 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 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 PAJISJA INSTALIMI 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.

36 Transmetuesi i lëvizjes ndihmëse Katoda instrumenti me izolim burimi i rrymës së vazhduar Anoda detali që përpunohet manometri elektroliti elektroliti Matësi i parametrave të elektrolitit pompa filtri Pompa e presionit të lartë Rezervari 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

37 funksionimin e instalimit, sikur që janë: prodhueshmëria, saktësia, qëndrueshmëria, shkalla e a automatizimit, jo rrezikshmëria niveli 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). Gje ner ator ii imp ulse ve L 1 R 3 C U = Parimi i përpunimit 2 5 Skema e procesit 2

38 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 hark elektrik 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.

39 Metoda EDM elektroerozive Me elektrohark Me elektroshkëndi U~ U= elektroimpulsive U~ 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

40 (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 A për mm2, derisa pjesët e elektrodës ngrohen deri në temperaturën C. Përpunimi me elektroimpuls dallon nga përpunimi me elektroshkëndi për shkak të karakterit të impulseve elektrike, kohëzgjatjen e tyre ( µs) 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 25 30V, me vlera më të larta fuqisë elektrike A dhe vlera më të ulëta dhe të mesme të frekuencave të impulseve të gjeneratorit, 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) 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

41 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 U~ Figura 3.3 Skema parimore e përpunimit me elektroerozion e M + M M + + e e Figura 3.4 Zona e shkarkimit dhe flluska e gazit gjatë përpunimit me elektroerozion

42 Shfaqja e shkarkimeve elektrike shkakton nxehjen e dukshme të sipërfaqes së elektrodës (deri në temperaturën C 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)

43 U 1 I 2 3 T t t 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.

44 U I U I U U I U I U I t a I t b c t Figura 3.6 Paraqitja skematike e procesit të jonizimit I U U I I U U I I a t U U I I b t c t 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.

45 U I U U I U U I U I I I a t b t c t 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 (0,1 1mm), 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,

46 me saktësi dhe kualitet të përpunimit (deri 1 2 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 0,25 0,30 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 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).

47 Figura 3.9 Paraqitja skematike e disa prodhimeve të disa operacioneve prodhuese me përpunimin elektroeroziv

48 gravurimi Punimi i rrjetes Figura 3.10 Paraqitja skematike e disa operacioneve prodhuese të përpunimi elektroeroziv Metoda EDM stampimi shpimi punimi i gravurave ngjashëm prerja me disk rrethor me shirit me tel Retifikimi i jashtëm rrethor i brendshëm rrethor i rrafshët e ngjashëm 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

49 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. rregullatori Gjeneratori i impulseve 3 x 380V Servo pajisja Z 1 2 Z Q P Procesi EDM Rregullatori boshllëkut punues Rregullatori i rrjedhjes së dielektrikut Figura 3.12 Skema parimore e rregullimit të procesit të përpunimit elektroeroziv

50 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 tekno ekonomike, 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 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

51 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) 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.

52 Shkarkimi i parë elektrik Kushtet e mira punuese Kushtet e përmirësuara 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

53 Shpërlarja me injektim Shpërlarja me absorbim Prurja e dielektrikut Largimi i dielektrikut Shpërlarja ansore terthore Shpërlarja me përzierje Shpërlarja me impulse sinkrone (injektimi me rastin e largimit te instrumentit) Injektimi absorbim Injektimi Shpërlarja ansore Metodat e kombinuara Figura 3.15 Metodat e shpëlarjes së hapësirës punuese

54 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.

55 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 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.

56 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. d U/2 d Ta/2 W/ 2z/2 U/2 T/2 δ D D Figura 3.17 Elementet themelore të llogaritjes së instrumentit prerës Gjatë llogaritjes së dimensioneve relevante të instrumentit prerës për përpunim final, dimensionet relevante janë: LA =Lq (2δ +Z + W ) = Lq U [mm] (23) Tek punimi dhe përpunimi i sipërfaqeve të brendshme dhe të jashtme cilindrike, përkatësisht është : La = Lq (δ + Z + W ) = Lq U [mm] (24) 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.

57 Për operacionet prodhuese të përpunimit te ashpër dimensionet relevante të instrumentit prerës janë : La = Lq U ( f1 + f 2 ) [m m] (25) 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: f1 = 2δ + 2Rm a x + Z s [m m] (2 6) Për sipërfaqet cilindrike, përkatësisht është : f1 = δ + Rm a x + Z S [m m] (2 7) 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, Τ a = 0,5 Τ [m m] (2 8) 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.

58 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, : 2 δ = δ O + Rm a x + e 3 δ = K U X CV [m m] [m m] (2 9) (3 0) Për boshllëk ballor figura 3.18, përkatësisht: δ b = CZ Wi z [m ]m (3 )1 Për boshllëk anësor. Në shprehjet e mësipërme janë: δ0 [mm] boshllëku gjatë secilit vie deri të krijimi i qarkut elektrik, R max [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 = V dhe c = 0,02 1 μf, vlerat e konstanteve dhe eksponentëve janë k = dhe x = 1 dhe v = 1/3. δb δ

59 Figura 3.18 Boshllëku punues gjatë përpunimit me elektroerozion Vlera e boshllëkut punues varet nga parametrat e impulsit elektrik figura Karakteristikat e dielektrikut, mënyrës së shpëlarjes së hapësirës punuese dhe një mori faktorëve tjerë. δb δ (mm) (mm) 0,4 0,4 Instrumenti: Al Cu 0,2 0 Ta/2 T/2 0, Imes (A) Ug/ Imes (A) D Figura 3.19 Ndikimi i vlerave të fuqisë së rrymës në vlerat e boshllëkut punues 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 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.

60 hv h Vs b (mm3/min) hv( h %) 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 Volframi me 10% argjend Bakri Volframi me 10% argjend Bakri Grafiti me 10% bakër Bakri Mesingu përpunohet Çelik Titan Metali i fortë Bakri Çeliku Çeliku Çeliku detalit që Konsumimi relativ (%)

61 Çeliku Alumini Alumini Titani Çeliku Titani Mesingu Alumini Bakri Bakri Çeliku Titani Çeliku Çeliku Metali i fortë Titani 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) : hv = 1 0 V0a /Vp hv Wi : (%) ,025 0,175 W Ws 5 0,500 Ws (6 3) instrumenti Zn çelik u Mn hv (%) 500 C Zn 60 U=400V 40 W=23Ws C: 15 µf 70µf 20 0 [Z ] Katoda Cu Anoda çelik U = 200 V ti [µs] 30 Gjatë perpunimt të çelikut ti [µs] Figura 3.21 Ndikimi i kohëzgjatjes së impulsit, energjisë së shkarkimit dhe llojit të materialit të instrumentit në konsumin vëllimor të instrumentit

62 I0 = hv [%] 40 hv 100A 50A 20A f= 1 khz τ = 90% Up= 20 V Ip = 30A [%] 15 Up = 22V Anod Cu ti=0,008ms Katoda Ç ,01 0,05 0,1 0,5 t0 [m/s] Uj [V] Figura 3.22 Ndikimi i kohës dhe i tensionit të dejonizimit në konsumin vëllimor të instrumentit hv Ip = (%) Hv (%) 100A 60A A 40 Br 200 Cu C 100 Up = 24V 20 τ= 90% katoda Cu 50 anoda C 0 0 0,01 0,05 0,1 0,5 1 tj[ms] f (Hz) Figura 3.23 Ndikimi i fuqisë dhe i frekuencës së rrymës elektrike të shkarkimit në konsumin vëllimor të instrumentit 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

63 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 Dendsiteti instrumentit Pika e shkrirjes [0C] Rezistenca specifike [g/cm3] elektrike [Ωm] Materialet që më së shumti shfrytëzohen për përpunimin e çelikut dhe metalit të fortë Bakri elektrolit Legura e volframit dhe e bakrit me 50 80% volfram Grafit Bakër Grafit Materialet të cilat mund të shfrytëzohen: Metalike: bakri elektrolit të aluminit legura giza e hirtë Jometalet: grafit kromi bakri silumini metali i fortë Të kombinuara: volframi argjendi mesing titani bakri grafit volframi argjendi çelik bronzi legura e bakrit volframi i pastër 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.

64 hv (%) Vs pozitiv negativ 3 (mm /min) 200 (µm) Ra vs hv Ra 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

65 elektrodë në Vp gjeneratori makina formë U= V Dmax=5 10 A/cm2 δ=5 400 μm teli. f= khz Vp<2 mm/min agregati Figura 3.25 Elementet themelore të strukturës së makinës për përpunim me elektroerozion 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.

66 Rregullatori automatik gjeneratori re zis tor i Boshti i makinës U= in st ru m e nt i instrumenti dialektriku Gjeneratori impulsiv C dialektriku Detali që përpunohet kondezatori Me elektroshkëndijë Detali që Ridrejtuesi nga seleni përpunohet Me elektroimpuls 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

67 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.

68 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 Machining EUS) 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.

69 Parimi i shkatërrimit instrumenti detali sonotroda instrumenti Detali që përpunohet 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 (18 25kHz) dhe me sasinë e lartë të materialit abrazive i cili gjendet në proces ( kokrriza/cm 2). Me depërtimin e kokrrizave abrazive, nën veprimin e vibrimeve të ultratingullrit, në materialin e detalit që përpunohet vie deri te shfaqja dhe zgjerimi i mikro makro çarjeve. 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 ndryshme 7).

70 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 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

71 (0,01 0,06 mm) dhe forcën e presionit të instrumentit prerës përkatësisht të detalit që përpunohet 3,0 7,5 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.

72 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.

73 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,

74 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.) Meto dat tjera jokon venci onale elektr oeroz ive elektr okim ike konv encio nale Me suspe nzion abraz iv Me abraz iv të lidhu Me r abraz iv jo të lidhu r Lloji i përpunimit PËRPUNIMI ME ULTRATINGULL Rritje e intensitetit të metodës së përpunimit 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.

75 EUS EUS ECM EUS EDM 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: λ = C/ f [c m] (3 )3 Ku është shpejtësia e përhapjes së valës : C = Ε / p = λf [cm/ s] (34)

76 Në trupat e ngurtë, përkatësisht C = 1 / pβ = λ f [c m/ s] (35) 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. V A a D B A 2π 2π 2π t t T amplituda T Shpejtësia t T nxitimi 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 %, 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

77 Lloji i fluidit Uji Benzoli, kerozina Spiritusi Vaji makinerie Glicerina Indeksi relativ i prodhueshmërisë 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 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 Dimensionet Densiteti Fortësia materialit Kz (μm) (g/cm3z) sipas Mosit diamant elber dhe borozon Karbiti i borit SiC Elektrokorund Mikro fortësia (MPa) Indeksi relativ i aftësisë së prerjes Indeksi relativ i konsumimit

78 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 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 (20 200W), të mesme ( W) dhe fuqisë së madhe (1,5 deri 4 kw). Sipas numrit të operacioneve prodhuese

79 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 Pajisja për lëvizjen ndihmëse vrushkullori ascilatori sonotroda instrumenti Pompa Suspenzioni abraziv Rezervari me suspenzionin abraziv 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

80 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 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 (0,2 4 kw, në disa raste edhe deri 10 kw). Frekuenca dalëse (15 30 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) N SHËNDËRRUESIT OSCILATORI

81 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 K W6 7 8 Të fuqisë deri 1,5[kW] Të fuqisë deri 2,5[kW] 7 6 Të fuqisë deri 4[kW] Figura 4.10 Paraqitja skematike e pamjes së përforcuesit oscilatorit

82 Tabela 4.4 Karaketristikat themelore të materialit fero magnetike nikeli Legur e hekurit Kobalti me 49%Co, 65%C Alumin me 12%A 14%Al Magnetizimi (μm) 40 Shpejtësia e përhapjes së 476 2%V l valës (m/s) Fuqia specifike (W/cm2) Rezistenca specifike Karakteristikat themelore o elektrike (Ω/cm) 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 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 shkalla koeficienti i përforcimit të amplitudës (fig. 4.12)

83 A : A : instrumenti sonotroda λ/2 λ/2 Përforcuesi λ/2 Format konike të sonotrodes Forma eksponenciale Forma shkallëzore Figura 4.11 Skena parimore dhe zgjedhja konstruktive e sonotrodës K d1 3 d1 2 d1 2 6 d2 d2 d2 \ \ \ F N=d1/d2

84 Figura 4.12 Koeficienti i përforcimit ta amplitudës së valës së ultratingullit λ/ 2 Gjeneratori i frekuencave të larta Parimi i përforcimit Shëndrruesi elektromagnetik piezoelektrik Transformatorët λ/ 2 Transformatori konik eksponencial hiperbolik Shkallëzor 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.) 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

85 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 1 2mm për përpunimin e njohshëm të ashpër dhe të pastër të vrimave instrumenti ka formën shkallëzore me ndryshim të diametrit 0,5 1mm, 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. 1 2 Centrim i plotë oscilimet tërthore jo evidente Shmangieje nga qendra e shëndrruesit oscilimet tërthore evidente Shmangieje nga qendra e instrumentit oscilimet tërthore evidente Figura 85. Ndikimi i jo aksialitetit të bërthamës së shndërruesit, transformatorit dhe instrumentit në shfaqjen e oscilimeve tërthore

86 d 2 1 pr erj a d = : 10 d1 1 2 d d2 shpimi 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. 1 d2 d T 1 δ=kz d1 δ=kz d T 2 2 d1=d T+2Kz d1=d+t 2Kz Figura Dimensionet e instrumentit prerës gjatë përpunimit me ultratingull Tabela 4.5 Vlerat e parametrave të instrumentit prerës gjatë përpunimit me ultratingull

87 Materiali i Materiali i detalit që përpunohet Qelqi instrumentit Konsumi Thellësia Konsumi mi gjatësi për e Metali i fortë Konsumi Thellësia mi relativ mi për e Konsumim i përpunim (%) gjatësi përpunim (%) (mm) Materiali i it l (mm) (mm) 3.5 it l (mm) fortë Çeliku karbonik Çeliku relativ jokkorrodue s Vërehet se qëndrueshmëria e instrumentit prerës varet nga intensiteti i konsumimit dhe i karakteristikave fizike kimike 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

88 ngjashëm), ekzekutimit të një mori operacionesh prodhuese, në veçanti të punimit të vrimave me diametra 0,15 90mm gjatë thellësisë maksimale (prej 2 5) 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. Mbyllësi Lineta për përshtatje Indikatori i lëvizjes së kokës gjatë përpunimit Vrushkulloni për prurjen e suzpenzionit abraziv Govata punuese 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 ( mm2) 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.

89 5.0. PËRPUNIMI ANODO MEKANIK 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.

90 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 anado mekanik 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

91 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.

92 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 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 Sharrimi i mesingut: me disk me shirit Sharimi i metalit të fortë me disk Zdrukthimi Retifikimi i ashpër i pastër Mprehja e instrumenteve Honingimi Tensioni i rrymës U[V] Densiteti i rrymës D [a/cm2] Presioni i instrumentit prerës p[bar] Shpejtësia përpunimit V[m/s] e Prodhueshmëria e përpunimit Vs[mm3/min] ,5 2,0 0,5 1, ,5 1,0 0,5 2, ,5 1, ,1 10 0,2 1,5 0,25 5, ,5 1, ,6 20 Stabiliteti i procesit të përpunimit anodomekanik, zakonisht, sigurohet me shfrytëzimin paralel të dy burimeve shfrytëzuese të rrymës elektrike (kryesisht të pavarura). Me njërin

93 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 Dimensionet Rryma e vazhduar Rryma alternative detalit që [mm] U[V] I[A] t[min] U[V] I[A] t[min] përpunohet Çeliku karbonik Çeliku i 85 x leguruar 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): V= UI UI [ m m/ m in], = A EC A ( U 1 7) 2 + EC O [ ] 1.3 Si dhe madhësia e sipërfaqes e cila përpunohet (A) dhe shpenzimit specifik të energjisë elektrike (EC figura 5.4): [ ] EC = (U 1 7) 2 + EC O W m inm/ m3, Përkatësisht shpenzimit specifik optimal të energjisë elektrike (Eo). 1.4

94 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 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:

95 δ = 6.2(U 1 2) [ m m] 1.5 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: δ = Ka Pe0.3 3 [ m ] m 1.6 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

96 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:

97 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 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 ( 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.

98 Figura 5.8. Përpunimi anodomekanik me instrumentin nga metali PËRPUNIMI ANODO ABRAZIV 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 anodo abraziv Instrumenti abraziv Retifikimi Guri ratifikues Treguesit e procesit Prodhueshmëria Shpejtsia e Konsumimi e përpunimit përpunimit relativ 3 Vp [mm /min] V [μm/min] [%]

99 elektro dimant Përpunimi elektro abraziv Elektro Honingimi superfinishi Polirimi anodo abraziv nga pluhuri i diamantit me lidhës metalik Guri abraziv grafit,guri abraziv metalik Guri abraziv Abrazivi elektropërçues Suspenzioni abraziv Materiali abraziv jo i lidhur 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.

100 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 Skema e përpunimit anodoabraziv me diamant dhe polirimi anodoabraziv

101 5.4. TREGUESET TEKNIK EKONOMIK TË PROCESIT PRODHUESHMËRIA E PËRPUNIMIT Prodhueshmëria e përpunimit anodomekanik është e përcaktuar me relacionin: M= UI UI = Ec (U 1 7) 2 + Ec o 1.7 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) 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 : 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,

102 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 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.

103 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 ), 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.

104 Figura 5.13 Paraqitja skematike e pajisjes për ratifikimin anodomekanik Figura 5.14 Skema e instalimit për mprehje anodomekanike të instrumentit prerës

105 Figura5.16 Skema e instalimit për honingimin, polirimin anodomekanik 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

106 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,

107 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.

108 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

109 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 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.

110 Fig 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.

111 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) matrica forma. 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

112 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 formësim Te sipërfaqet e hapura lajmërohet humbja e energjisë, gjersa te sipërfaqet e mbyllura kemi sipërfaqe të kufizuar pune dhe vala goditëse është e kufizuar. Fig 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

113 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 Dk dk. 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.