UNIVERSITETI I PRISHTINËS

FAKULTETI I INXHINIERISË MEKANIKE

PRISHTINË

STUDIME MASTER

METODAT JOKONVENCIONALE TË PËRPUNIMIT

Dr. sc. Nexhat Qehaja

Prishtinë 2010

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).

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 90­95% të të gjitha

operacioneve prodhuese të përpunimit të metaleve në botë. Sipas analizave të shumë

Metodat e përpunimit të metaleve

Me heqjen e ashklës

­ përpunimi me prerje­ metodat jokonvencionale­ metodat e kombinuara të përpunimit

Pa heqjen e ashklës

­ përpunimi me deformim­ metodat jokonvencionale­ metodat e kombinuara të përpunimit

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 elektro­eroziv 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 1770. 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

me anë të elektroerozionit. Në vitin 1943, ata kanë paraqitur metodën e përpunimit me

emërtimin “erozioni elektro­shkendijë”.

Figura 1.2. Metodat jokonvencionale të përpunimit sipas llojit të veprimit të energjisë elektrike të aplikuar në proces

Figura 1.3 Parimi themelor i përpunimit elektro­eroziv

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

Metodat jokonvencionale të përpunimit

Metodat e përpunimit të bazuara në:

Me veprim kimik të rrymës

elektrike

Me veprim termik të rrymës

elektrike

Me veprim mekanik të

rrymës elektrike

Me veprim të kombinuar të

rrymës elektrike­ Përpunimi elektrokimik­ përpunimi anodo­mekanik

­ përpunimi me tufë elektronike­ përpunimi me ultrazë

­ përpunimi elektro­eroziv­ përpunimi me plazmë­përpunimi me laser

Instrumenti­katoda

Shkëndija elektrike

Gjeneratori i impulseve

Dielektriku (fluidi punues)

Detali që përpunohet

përpunimit anodo­mekanik, anodo­abraziv 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 elektro­hidraulik EHD.

Metodat e përpunimit elektro­kimik ( 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 elektro­kimik.

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

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 elektro­kimik) , 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 elektro­hidraulike ngjashëm).

Me

todat jokonvencionale të

përpunim

it

Përpunimi elektrokimik E

CM

­Me

elektrolit qarkullues­E

lektro­abrazive Përpunimi elektr

o­erozi

v­E

DM

­Me

Elektro

shkëndijë­ m

e elktro im

puls­ m

e elktro kontakt

Përpunimi m

r ultraz

ë E

US

Me

suspenzionin abraziv­ m

e suspenzionin abraziv të detyrueshëm

Përpunim

i m

e tufën e

elektroneve

­Përpunimi

me laser

LB

M­Përpunim

i m

e tufë elektronike L

BM

­Përpinimi

jonizues IB

M

Përpunimi m

e plazm

ë PJM

Përpunimi kim

ik

CM

Përpunimi m

e eksploziv

Përpunimi m

e vrushkullin e ujit

WJM

Përpunimi m

e vrushkullin

abraziv

AJM

Metod

at e kom

binuara jokonvencionale të përpunim

it ­ anodo­m

ekannike­m

e ultrazë kim

ike­elektro­hidraulike­ elektro­erozive­kim

ike e ngjashëm

Metodat

e kombin

uara m

ekanike dhe jokonvencionale të përpunim

it

­elektrome

kanike­ në fushën elektem

agnetike­m

e vibrim

e e tjerë

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

mekanikedeform

im

i

prerja

termoelektrike

Shkrirja dhe

avullim

i

Lëvizja e

joneve

elektrokimike kim

ike

tretja

Me kontakt m

ekanik T

hërrmij

a me

shpejtësi shum

ë të m

adhe

Vrushkul

li i lëngët

me

shpejtësi shum

ë të m

adhe

elektronet

fotonet V

rushkull

i jonik

elektroliti T

retësirat

Instrum

enti prerës

Presioni pneum

atik Presioni hidraulik R

ryma elektrike

Te

nsioni i

lartë Dr

ita e

orientuar

Fluidi i jonizuar R

ryma e fortë M

jeti për korrodim

Metodat konvencionale V

rushkulli abraziv U

ltrazëri

Vr

ushkulli i ujit E

lektro­erozive T

ufa e

elektroneve L

aseri

Plazma

elektrokim

ike kim

ike

AJ

M EUS

WJM EDM EB

M LB

M PJM EC

M CM

lloji i energjisë

meka

nizmi

kryesor

Medi

umi

transm

etues

Buri

mi i

energjisë

Meto

dat e përpunim

it

erozioni

Figura 1. 5. 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.

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).

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).

A K

ECM

EDM

EBMLBM

PJM

Detali që përpunohet

Detali që përpunohet

Detali që përpunohet

Detali që përpunohet

Detali që përpunohet

⊕①

⊕①

⊕①

①

⊕Anodo­mekanike

Figura 1. 6. 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.

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.

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

potencimetri

Burimi i rrymës së vazhdueshme

elektroliti

Instrumenti(katoda) Detali

(anoda)

Govata

Boshllëkuδ

Detali(anoda)

Instrumenti(katoda)

⊕①

voltmetri

ampermetri

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:

)1(,2

2

442

2

−+

−+

+→

+→

S OHS OH

d h eO HHOH

Kur, p.sh, përpunimi bëhet në tretjen e acidit sulfurik, përkatësisht:

)2(,

22

−+

−+

+→

+→

C lN aN a C l

d h eO HHOH

Kur si elektrolit shfrytëzohet tretja ujore e klorurit të natriumit.

Figura 2.3 Disocimi i molekulave të elektrolitit në jone dhe rrjedhja e reaksioneve primare dhe sekondare gjatë përpunimit elektrokimik

NaCl

H2+NaOH

Fe(OH)2

Fe(OH)3

FeCl2

2H2O

2NaCl2OH­

2Cl­2H+

2Na+

elektroliti

Reaksionet primare

Reaksionet sekondare

elektroliti

regjenerimi fundërrimi

K A

⊕

①

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:

2

3222

22

2

)(42)(4

)3(,)(22,

,2

HHHhtpërka tësisHH

dheO HF eOHOO HF e

O HF eN aC lN aO HF eC l

N aO HO HN a

F eC lC lF e

→+→

↓→++

+→+→+→+

+

−++

−++

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).

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.

)5(.)(22

2

:

)4()(331

22

22

33

ngjashëmdheOHNiNaClNaOHNiCl

dheNiClClNi

nikelmeleguruariçeliku

oseOHCrNaClNaOHCrP

↓+→+

++

↓+→+

−+

Kahu i lëvizjes së joneve (a­anjonet, k­katjonet)

Anoda­çelik Cr

k

a

KA

Procesi elektrokimikI qetëpH<6

QarkulluespH>6

U

Shtresa okside pazivizuese

Cr(OH)3

Fe(OH)2

Fe(OH)3

Fe(OH)

Cr(OH)3

CrO42­CrO

42­

Cr(OH)3+3H

+

Cr3+ 3H2O

Fe(OH)3+3H+

Fe3+ 3H2O

Fe2+

H2O

Fe3+ Cr3+ H+

H2OO

2

hidroliza

hidroliza

Reduktimi i kromit

Gjatë përpunimit elektrokimik në tretjen e klorurit të natriumit.

Produktet e përpunuara gjatë përpunimit elektrokimik paraqesin masën e cila përmban 60

– 80 % ujë, 10% komponime themelore të tretjes dhe 12 – 20 % 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.

2.3. 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:

Figura 2.4 Klasifikimi i operacioneve prodhuese të përpunimit elektrokimik sipas karakterit të lëvizjes së elektrodës

2.3.1. 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

PËRPUNIMI ELKTROKIMIK­ECM­

Me elektrodën e palëvizshme

Me lëvizje graduale të elektrodës

Me katodën rrotulluese

Me anodën rrotulluese

Me lëvizje të ndërlikuar të elektrodës

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).

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.

KalibrimiRrumbullakimi i teheve

2.3.2. 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 përpunohetKoha e punimit(min)

Thellësia/sipërfaqja(mm/cm2)

Intensiteti i rrymës

(A)

Tensioni i rrymës

(V)

Materiali i copës punuese/vegla

Vegla për farkëtim

5,6 6.2/10 1000 9Çeliku i butë/çeliku i

butë

Vegla për shtancim

5,8 15/4.1 500 8Çeliku i butë/çeliku i

butë

Vegla për derdhje 9.4 11.6/28.1 480 8.9 Çeliku i butë/mesingu

Tabela 2.2 Parametrat themelor të përpunimit të lopatave të turbinës

Materiali i detalit që

përpunohet

Elektroliti Tensioni i rrymës

(V)

Densiteti i rrymës

(A/mm2)

Shpejtësia e lëvizjes

ndihmëseVp(mm/min)

PërbërjaTemperatura

(K)

Legurat (lidhjet) e

rezistueshme ndaj

temperaturave të larta

10% NaCl 2900­300

10­15 0.15­0.25 0.4­0.610% NaCl + 5% NaNO3

310­320

Lidhjet e titanit5% NaCl 290­300 10­14 0.12­0.20

0.3­0.48% NaCl +11%KNO3

295­305 10­12 0.08­0.10

Figura 2.6 Disa operacione prodhuese të përpunimit elektrokimik me lëvizjen graduale të elektrodës

Vegla për farkëtim Vegla për shtancim

Vegla për derdhje (kallëpim) Përpunimi me kopjim Punimi i lopatave të turbinës

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

Përpunimi elektroeroziv

Mikropërpunimi elektrokimikshpimi STEM elektrostream Ed

Skema e përpunimit

Diametri minimald(mm)

0.02­0.03 1.5­2.0 0.8 0.125 0.05

Thellësia maksimale e përpunimt

(20­80)d (60­80)d 100d 50d 30d

manometri

pompa

Shkëmbyesi i nxehtësisë

Centrifuga Valvul jokthyeseHapësira punuese­shtëpiza

Pajisja për lëvizjen ndihmëse

Govata

Burimi i rrymës

Lopata(detali që përpunohet)

l(mm)Saktësia –toleranca e

realizuar (mm)±0.002 ±0.02 ±0.02­0.04 ±0.02­0.04 ±0.04­0.06

Elektroliti NaNO3 H2SO4 H2SO4 H2SO4

Tensioni i rrymës

(A)80­300 12­20 20­100 300­600 300­800

Presioni i shpëlarjes

p(bar)<1 15­20 4­6 4­6 50­100

Elektroda Bakër,legurë bakri

Bakër i izoluar, çeliku jokorrodues, gyp nga titani

Me kapilar qelqi

Vrushkullon nga platini

Problemet karakteristike

Vështërsi në punimin e elektrodave dhe shpenzime te larta të punimit

2.3.3. 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).

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.

2.3.4. PËRPUNIMI ECM ME ANODË RROTULLUESE

sharritja

retifikimi i rrafshet

retifikimi rrethor

shtancimi

retifikimi i rrafshet

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).

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,

retifikimi sharritja

të jashtme të brendshme

Punimi i sipërfaqeve cilindrike të profiluara

rritjen e efektivitetit të metodave konvencionale të përpunimit (përpunimi me tornim.

retifikim, sharritje e ngjashme ) dhe rritje e dukshme e fushave të zbatimit.

2.3.5. 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.

2.4. PARAMETRAT E REGJIMIT TË PERPUNIMIT

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:

)6() ./( 2m mAkU

AI

D e

δ==

Karakteristikat themelore të regjimit të përpunimit, të disa operacione prodhuese të

përpunimit elektrokimik

­ rezistenca elektrike e elektrolitit:

)7()( d h eAk

Re

e Ω= δ

­fuqia e rrymës elektrike:

)8()(AAU k

RU

I e

e 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.

­Shpejtësia e largimit të materialit (e tretjes), ndryshimeve të dimensionit të detalit

që përpunohet ose lëvizjes së instrumentit prerës është:

)9(m i n ] ,/[m mkU

KDKV emm δ

==

­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:

)1 0(m i n ] ,/[6 0 0 0 0 3 Am m

pKK em =

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,

)1 7([ m i n ]/VZtq =

2.5 FLUIDI PUNUES – ELEKTROLITI

Elektroliti është një ndër elementet më të rëndësishëm të procesit të përpunimit

elektrokimik. Detyrat themelore të elektrolitit janë :

­ 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 tekno­ekonomik 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.

2.5.1. 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.

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 tekno­ekonomik 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 tekno­ekonomik,

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 tekno­ekonomik 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

Figura 2.13. Ndikimi i temperaturës së elektrolitit në shpejtësinë e tretjes dhe kohës punuese në karakteristikat e elektrolitit

Çeliku karbonikÇeliku i lidhurÇeliku jokorrodues

.

2.6 INSTRUMENTI­KATODA

2.6.1 FORMA DHE DIMENSIONET E INSTRUMENTIT­ELEKTRODËS

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 2.14.

Figura 2.14 Forma e veglës dhe boshllëku mes elektrodave gjatë përpunimit elektrokimik

dimensionet relative të instrumentit janë të definuara me relacionin:

)2 6(][)( m mZIo +−= διι

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.

2.6.1 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 PAJISJA­INSTALIMI 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.

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

Transmetuesi i lëvizjes ndihmëse

Anoda­detali që përpunohet

burimi i rrymës së vazhduar

Katoda­instrumenti me izolim

elektroliti

elektroliti

pompa

filtri

Rezervari

Pompa e presionit të lartë

Matësi i parametrave të elektrolitit

manometri

funksionimin e instalimit, sikur që janë: prodhueshmëria, saktësia, qëndrueshmëria,

shkalla e a automatizimit, jo rrezikshmëria­niveli 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).

L

C

R

U =

1 4

2

13

5

4

2

4

2

1

Parimi i përpunimitSkema e procesit

Gje

neratori i im

pulseve

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 hark­elektrik 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.

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

Metoda EDM

Me elektrohark

Me elektroshkëndi

elektroerozive

elektroimpulsive

U~ U~U=

(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 10000 A për mm2, derisa pjesët e elektrodës ngrohen deri

në temperaturën 8000 – 12000 0 C.

Përpunimi me elektroimpuls dallon nga përpunimi me elektroshkëndi për shkak të

karakterit të impulseve elektrike, kohëzgjatjen e tyre (100 ­ 1000µs) 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 25­30V, me vlera më të larta fuqisë

elektrike 50 – 500A dhe vlera më të ulëta dhe të mesme të frekuencave të impulseve të

gjeneratorit, 400 – 30000 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).

3.2. 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

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 3.4.

Figura 3.3 Skema parimore e përpunimit me elektroerozion

Figura 3.4 Zona e shkarkimit dhe flluska e gazit gjatë përpunimit me elektroerozion

U~

6 7 4

83

5 2

1

ee

e

M+

M+

M+

Shfaqja e shkarkimeve elektrike shkakton nxehjen e dukshme të sipërfaqes së elektrodës

(deri në temperaturën 8000 – 12000 0C 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)

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.

I

U

1 2 3

t

t

T

Figura 3.6 Paraqitja skematike e procesit të jonizimit

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.

UI

U

Ita

UI

U

Itb

UI

U

Itc

I

I

UUI

t

I

UUI

t

I

UUI

ta b c

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 (0,1­1mm), 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,

U

I

UI

ta

U

I

UI

tb

U

I

UI

tc

me saktësi dhe kualitet të përpunimit (deri 1­2 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 0,25­0,30 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 3.9­3.10 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).

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

Figura 3.10 Paraqitja skematike e disa operacioneve prodhuese të përpunimi elektroeroziv

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

Punimi i rrjetes

gravurimi

Metoda EDM

stampimi prerja Retifikimi

­i jashtëm rrethor­i brendshëm rrethor­i rrafshët e ngjashëm

­ me disk rrethor­me shirit­me tel

­shpimi­punimi i gravurave­ngjashëm

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.

Figura 3.12 Skema parimore e rregullimit të procesit të përpunimit elektroeroziv

rregullatori

3 x 380V

Servo pajisja

1

QP

Rregullatori i rrjedhjes së dielektrikut

∆Z

Z

Procesi EDM

2

Rregullatori boshllëkut punues

Gjeneratori i impulseve

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

tekno­ekonomike, 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.

3.5.1 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

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).

3.5.2 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.

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

Shkarkimi i parë elektrik Kushtet e mira punuese Kushtet e përmirësuara

Figura 3.15 Metodat e shpëlarjes së hapësirës punuese

Shpërlarja me injektim

Shpërlarja me absorbim

Shpërlarja ansore terthore

Shpërlarja me përzierje

Prurja e dielektrikutLargimi i dielektrikut

Shpërlarja me impulse sinkrone (injektimi me rastin e largimit te instrumentit)

Injektimi­ Shpërlarja ansore Injektimi­ absorbim Metodat e kombinuara

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.

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.

3.6.1 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.

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.

Figura 3.17 Elementet themelore të llogaritjes së instrumentit prerës

Gjatë llogaritjes së dimensioneve relevante të instrumentit prerës për përpunim final,

dimensionet relevante janë:

)23(][)2( mmULWZLL qqA −=++−= δ

Tek punimi dhe përpunimi i sipërfaqeve të brendshme dhe të jashtme cilindrike,

përkatësisht është :

)24(][)( mmULWZLL qqa −=++−= δ

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 .

T/2

U/2

δ

Ta/2

z/2

W/

2

D

dd

U/2

D

Për operacionet prodhuese të përpunimit te ashpër dimensionet relevante të instrumentit

prerës janë :

)25(][)( 21 m mffULL qa +−−=

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:

)2 6(][22 m a x1 m mZRf s++= δ

Për sipërfaqet cilindrike, përkatësisht është :

)2 7(][m a x1 m mZRf S++= δ

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,

)2 8(][5,0 m ma Τ=Τ

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.

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, :

)3 0(][

)2 9(][32

m a x

m mCUK

m meR

VX

O

=

++=

δ

δδ

Për boshllëk ballor figura 3.18, përkatësisht:

)3 1(][m mWC ziZb =δ

Për boshllëk anësor.

Në shprehjet e mësipërme janë:

δ0 [mm] – boshllëku gjatë secilit vie deri të krijimi i qarkut elektrik, Rmax [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 = 20 – 80 V dhe c = 0,02–1 μF , vlerat e

konstanteve dhe eksponentëve janë k = 75 10­5 dhe x = 1 dhe v = 1/3.

δb

δ

Figura 3.18 Boshllëku punues gjatë përpunimit me elektroerozion

Vlera e boshllëkut punues varet nga parametrat e impulsit elektrik figura 3.19.

Karakteristikat e dielektrikut, mënyrës së shpëlarjes së hapësirës punuese dhe një mori

faktorëve tjerë.

Figura 3.19 Ndikimi i vlerave të fuqisë së rrymës në vlerat e boshllëkut punues

3.6.3 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 3.20.

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.

δb

(mm)

0 20 40 Imes

(A)

Ta/2

0

0,2

0,4

δ (mm)

100 0 200 Imes

(A)

0,2

0

0,4

T/2

Ug/2

Al Cu

D

Instrumenti:

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 detalit që

përpunohet

Konsumimi relativ (%)

Volframi me 10% argjend Çelik 10Bakri Titan 10Volframi me 10% argjend Metali i fortë 15Bakri Bakri 30Grafiti me 10% bakër Çeliku 35Bakri Çeliku 45Mesingu Çeliku 100

Vs

(mm3/min)

hv(

%)h

hv

hb

Çeliku Bakri 120Alumini Bakri 170Alumini Çeliku 180Titani Titani 200Çeliku Çeliku 250Titani Çeliku 250Mesingu Metali i fortë 300Alumini Titani 300

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) :

)6 3(][/1 0 0 ZVVh pav =

Figura 3.21 Ndikimi i kohëzgjatjes së impulsit, energjisë së shkarkimit dhe llojit të materialit të instrumentit në konsumin vëllimor të instrumentit

Wi :

hv (%)

50 ti [µs]100 1500

0

30

60

500

instrumentiZn çeliku Mn C Zn

1000

U=400VW=23WsGjatë perpunimt të çelikut

0

20

40

60

hv

(%)

50

Katoda Cu Anoda çelikU = 200 V

15 µf70µf

ti [µs]

0,0250,1755

W

0,500 Ws

100 150

Ws

0

C:

Figura 3.22 Ndikimi i kohës dhe i tensionit të dejonizimit në konsumin vëllimor të instrumentit

Figura 3.23 Ndikimi i fuqisë dhe i frekuencës së rrymës elektrike të shkarkimit në konsumin vëllimor të instrumentit

3.7.4. 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

0,01 0,05 0,1 0,5 t0 [m/s]0

20

40

h

v

[%]

I0 =

50A20A

Up = 22V

ti=0,008ms

Anod Cu

Katoda Ç

100A

40 50 80 Uj [V]

0

5

10

15

hv

[%]f= 1 kHz

= 90%τU

p= 20 V

Ip = 30A

hv

(%)

40

20

0

0,01 0,05 0,1 0,5

Ip =

100A60A

20A

Up = 24V

= 90%τkatoda C

u

anoda C

0 50 100 150 f (Hz)

0

50

100

200

Hv

(%)

400

Br

Cu C

1 tj[ms]

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

instrumentit

Dendsiteti

[g/cm3]

Pika e shkrirjes [0C] Rezistenca specifike

elektrike

[Ωm]Materialet që më së shumti shfrytëzohen për përpunimin e çelikut dhe metalit të fortëBakri elektrolit 8.9 1083 0.0167Legura e volframit

dhe e bakrit me 50­

80% volfram

15­10 0.045­0.055

Grafit 1.0­1.85 8­15Bakër – Grafit 2.4­3.2 3­5Materialet të cilat mund të shfrytëzohen:Metalike: Jometalet:­bakri elektrolit

­kromi­bakri

­volframi­argjendi

­volframi­argjendi

­të aluminit legura­

silumini

­mesing

­çelik

­legura e bakrit

­giza e hirtë

­metali i fortë

­titani

­bronzi

­volframi i pastër

­grafit

Të kombinuara:

­bakri­grafit

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.

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

Ra

(µm)

30

20

10

0

Ra

hvv

s

0

100 30

200 60

Vs

(mm3/min)

hv

(%)

pozitivnegativ

elektrodë në formë teli.

Figura 3.25 Elementet themelore të strukturës së makinës për përpunim me

elektroerozion

3.8.1. 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.

U=40÷250 VDmax=5÷10 A/cm2

=5δ ÷400 μm

f=0.1­100 kHzVp<2 mm/min

gjeneratori makina agregati

Vp

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

Cdialektriku

instrumenti

Boshti i makinës

Me elektroimpuls

Rregullatori automatik

Detali që përpunohet

gjeneratori

kondezatori

Gjeneratoriimpulsiv

U=

rezistori

Me elektroshkëndijë

dialektriku

Detali që përpunohet

instrumenti

Ridrejtuesi nga seleni

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.

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 Machining­EUS) 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.

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 (18­25kHz) dhe me sasinë e lartë të

materialit abrazive i cili gjendet në proces (30.000­100.000 kokrriza/cm2). Me depërtimin

e kokrrizave abrazive, nën veprimin e vibrimeve të ultratingullrit, në materialin e detalit

që përpunohet vie deri te shfaqja dhe zgjerimi i mikro­makro­çarjeve. 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 ndryshme­7).

Parimi i shkatërrimit

instrumenti

detali

sonotroda

instrumentiDetali që përpunohet

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.

4.2. 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

(0,01­0,06 mm) dhe forcën e presionit të instrumentit prerës përkatësisht të detalit që

përpunohet 3,0­7,5 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.

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.

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 ,

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.)

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.

PËRPUNIMI ME ULTRATINGULL

Lloji i përpunimit Rritje e intensitetit të metodës së përpunimit

Me

abraziv jo të lidhur M

e abraziv të lidhur

Me

suspenzion abraziv konvencionale

elektrokimike

elektroerozive

Meto

dat tjera jokonvencionale

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:

)3 3(][/ c mfC=λ

Ku është shpejtësia e përhapjes së valës :

)34(]/[/ scmfpC λ=Ε=

EUS EUS­ECM

EUS­EDM

Në trupat e ngurtë, përkatësisht

)3 5(]/[/1 sc mfpC λβ ==

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.

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 20 – 40 %, 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

A

A

Tamplituda

2πt

V

B

TShpejtësia

2πt

a

D

Tnxitimi

2π

t

Lloji i fluidit Indeksi relativ i prodhueshmërisëUji 100Benzoli, kerozina 70Spiritusi 57Vaji makinerie 30Glicerina 3

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.

4.5.1 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

materialit

Dimensionet

Kz (μm)

Densiteti

(g/cm3z)

Fortësia

sipas Mosit

Mikro

fortësia

(MPa)

Indeksi

relativ i

aftësisë së

prerjes

Indeksi

relativ i

konsumimit

diamant

160­2000 3.48­3.50

10 10000 100

100elber dhe

borozon11 1100 110

Karbiti i borit 3­160 2.5 9 430 50­60 400SiC 3.12­3.22 9 300 25­45 490

Elektrokorund 3.20­3.40 9 210 14­16 1050

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.

4.6. 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 (20­200W), të mesme (250­

1200W) dhe fuqisë së madhe (1,5 deri 4 kW). Sipas numrit të operacioneve prodhuese

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

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

10

7

8

2

13

5

46

9

vrushkullori

ascilatorisonotroda

Suspenzioni abraziv Rezervari me

suspenzionin abraziv

Pajisja për lëvizjen ndihmëse

instrumenti

Pompa

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.

4.6.1 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 (0,2­4 kW, në disa raste edhe deri 10 kW).

Frekuenca dalëse (15­30 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) N0.4 0.30.6­1.6 0.41.6­4.0 0.5

4.8.2 SHËNDËRRUESIT­ OSCILATORI

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 .

Figura 4.10 Paraqitja skematike e pamjes së përforcuesit – oscilatorit

32

7

6

5KW

4

8

Të fuqisë deri 1,5[kW] Të fuqisë deri 2,5[kW] Të fuqisë deri 4[kW]

1

76

3 2

11

Tabela 4.4 Karaketristikat themelore të materialit fero magnetike

nikeli Legur e hekuritKarakteristikat themelore Kobalti me Alumin me

49%Co,

2%V

65%C

o

12%A

l

14%Al

Magnetizimi (μm) 40 70 90 35 50Shpejtësia e përhapjes së

valës (m/s)

476 520 500 480 510

Fuqia specifike (W/cm2) 50­60 90­110 60­80Rezistenca specifike

elektrike (Ω/cm)

7 10­6 26 10­6 6 10­6 9 10­7

4.6.3 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 25­60 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 shkalla­koeficienti i përforcimit të amplitudës

(fig. 4.12)

Figura 4.11 Skena parimore dhe zgjedhja konstruktive e sonotrodës

/2λ /2λ /2λ

instrumenti Përforcuesi

Format konike të sonotrodes Forma eksponenciale

Forma shkallëzore

A:0.008­0.01

A:0.05­0.06

sonotroda

2

4

F

6

8

K 1

2

3

2 4 6 8 N=d1/d

2

d2

\

2

d1

1 3 2d

1d

1

d2

\

2

d2

\

2

Figura 4.12 Koeficienti i përforcimit ta amplitudës së valës së ultratingullit

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.).

4.6.4 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

Parimi i përforcimit

elektromagnetik piezoelektrik

Transformatorët

konik eksponencial hiperbolik Shkallëzor

Transformatori

Gjeneratori i frekuencave të larta

Shëndrruesi

/λ2

/λ2

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 1­2mm për përpunimin e njohshëm të ashpër dhe të pastër të

vrimave instrumenti ka formën shkallëzore me ndryshim të diametrit 0,5­1mm, 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.

Figura 85. Ndikimi i jo aksialitetit të bërthamës së shndërruesit, transformatorit dhe instrumentit në shfaqjen e oscilimeve tërthore

2

Shmangieje nga qendra e shëndrruesit –oscilimet tërthore evidente

1

Shmangieje nga qendra e instrumentit –oscilimet tërthore evidente

Centrim i plotë –oscilimet tërthore jo evidente

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.

Figura 4.16 . Dimensionet e instrumentit prerës gjatë përpunimit me ultratingull

Tabela 4.5 Vlerat e parametrave të instrumentit prerës gjatë përpunimit me ultratingull

dshpimi

1­2

1:10

d2

0.2­0.8

d1

­d2

=0.5­1 prerja

d1

d2

d­T d­T=Kδz

=Kδz

d1

d1=d­T+2K

zd

1=d+T­2K

z

1

22

1

Materiali i

instrumentit

Materiali i detalit që përpunohetQelqi Metali i fortëKonsumi

mi për

gjatësi

(mm)

Thellësia

e

përpunim

it l (mm)

Konsumi

mi relativ

(%)

Konsumi

mi për

gjatësi

(mm)

Thellësia

e

përpunim

it l (mm)

Konsumim

i relativ

(%)

Materiali i

fortë

0.038 38.3 10 3.5 3.18 110

Çeliku

karbonik

0.15 46.1 100 2.8 3.20 88

Çeliku

jokkorrodue

s

0.20 29.2 70 0.4 1.14 35

Vërehet se qëndrueshmëria e instrumentit prerës varet nga intensiteti i konsumimit dhe i

karakteristikave fizike­kimike 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

ngjashëm), ekzekutimit të një mori operacionesh prodhuese, në veçanti të punimit të

vrimave me diametra 0,15­90mm gjatë thellësisë maksimale (prej 2­5) 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.

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 (750­2000mm2) 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.

Mbyllësi

Lineta për përshtatje

Indikatori i lëvizjes së kokës gjatë përpunimitVrushkulloni për prurjen e suzpenzionit abraziv Govata punuese

5.0. PËRPUNIMI ANODO­MEKANIK

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.

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 anado­mekanik

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

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.

5.2.1. 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 30 – 40 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 Tensioni i rrymësU[V]

Densiteti i rrymësD [a/cm2]

Presioni i instrumentit prerësp[bar]

Shpejtësia e përpunimitV[m/s]

Prodhueshmëria e përpunimit Vs[mm3/min]

Sharrimi i mesingut: ­me disk ­me shirit

20­2820­23

70­50050­300

0,5­2,00,5­1,5

10­2515­20

2000­60003000­7000

Sharimi i metalit të fortë me disk 12­18 40­150 0,5­1,0 20­25 1000­2000Zdrukthimi 19­25 5­15 0,5­2,0 2­5 50­250Retifikimi ­i ashpër ­i pastër

16­2014­16

8­153­7

0,5­1,5 20­30 10­302­15

Mprehja e instrumenteve 18­22 15­25 0,2­1,5 12­20 120­200Honingimi 3­20 0,1­10 0,25­5,0 0,5­1,1 0,6­20

Stabiliteti i procesit të përpunimit anodomekanik, zakonisht, sigurohet me shfrytëzimin

paralel të dy burimeve shfrytëzuese të rrymës elektrike (kryesisht të pavarura). Me njërin

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 detalit që përpunohet

Dimensionet[mm]

Rryma e vazhduar Rryma alternativeU[V] I[A] t[min] U[V] I[A] t[min]

Çeliku karbonik

∅60 22 100 3.0 16 100 6.6

Çeliku i leguruar

85 x 85 24 140 6.0 16­17 150 11.0

5.2.2. 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):

( )[ ] [ ] 3.1,m in/1 70 2 1.0 2 m m

EUAIU

EAIU

VC OC +−

==

Si dhe madhësia e sipërfaqes e cila përpunohet (A) dhe shpenzimit specifik të energjisë

elektrike (EC – figura 5.4):

[ ] 4.1,m i n /)1 7(0 2 1.0 32 m mWEUE C OC +−=

Përkatësisht shpenzimit specifik optimal të energjisë elektrike (Eo).

1.2.3. 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.

5.2.4. 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:

[ ] 5.12 7 1.0)1 2(2.6 m mU −−=δ

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:

[ ] 6.13 3.0 m mPK ea=δ

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

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:

­ 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 10 – 12 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 (100 – 1000 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 .

Figura 5.8. Përpunimi anodomekanik me instrumentin nga metali

5.3.1. PËRPUNIMI ANODO­ABRAZIV

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

anodo­abraziv

Instrumenti abraziv

Treguesit e procesitProdhueshmëria

e përpunimitVp [mm3/min]

Shpejtsia e përpunimitV [μm/min]

Konsumimi relativ

[%]Retifikimi Guri ratifikues 2000 0.1­0.2

elektro­dimantnga pluhuri i diamantit me lidhës metalik

Përpunimi elektro­abraziv

Guri abraziv grafit,guri

abraziv metalik

1204000

20­400.05­0.1

Elektro­Honingimi Guri abraziv 20 10­20

superfinishi Abrazivi elektropërçues 10 10­20

Polirimi anodo­abraziv

Suspenzioni abraziv 10

Materiali abraziv jo i

lidhur20

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.

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 5.10. Skema e përpunimit anodoabraziv me diamant dhe polirimi anodoabraziv

5.4. TREGUESET TEKNIK­EKONOMIK TË PROCESIT

5.4.1. PRODHUESHMËRIA E PËRPUNIMIT

Prodhueshmëria e përpunimit anodomekanik është e përcaktuar me relacionin:

7.1)1 7(0 2 1.0 2

c oc EUIU

EIU

M+−

==

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).

5.4.2. 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 :

5.4.3. 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,

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 1000 – 1500 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.

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 5.13­5.15), 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.

Figura 5.13 Paraqitja skematike e pajisjes për ratifikimin anodomekanik

Figura 5.14 Skema e instalimit për mprehje anodomekanike të instrumentit prerës

Figura5.16 Skema e instalimit për honingimin, polirimin anodomekanik

5.4.4. 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

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,

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.

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

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.11.3. 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.

Fig.11.4. 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.

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) matrica­forma.

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

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

Fig. 7. 8 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

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 Dk­dk. 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.