Электромаркер по металлу. Как сделать гравировку?

Осторожно! Электрический ток | 01.12.2016

К числу специфических способов электроискровой обработки токопроводящих материалов относится гравировка их поверхности с применением электрического разряда малой скважности. Производимые для этих целей электромаркеры по металлу представляют собой компактные, энергосберегающие приборы, а потому широко применяются как в производственных, так и в бытовых целях.

Характеристики устройства

Электромаркер по металлу (ЭМ) используется в производственной практике около 40 лет. Он известен под множеством наименований:

• электроискровой маркер;
• электрограф;
• электрокарандаш;
• аркограф.

ЭМ часто используют для маркировки:

• слесарного инструмента;
• измерительного инструмента;
• режущего инструмента;
• печатных плат;
• всевозможных бирок или шильдов;
• хирургического инструмента;
• стоматологического инструмента;
• всевозможных металлических деталей.

Конструктивно электромаркер представляет собой систему из 4 частей:

1. Переносной источник питания (обычно рассчитан на питание от обычной бытовой электрической сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц).
2. Ручка-вибратор со встроенным светофильтром (на ней имеется регулятор частоты колебаний рабочей части устройства).
3. Сменные наконечники из пружинной стальной или вольфрамовой проволоки (диаметр от 0.5 до 1 мм)
4. Зажим и кабель для подключения к обрабатываемой металлической поверхности.

Физический принцип работы ЭМ состоит в быстрой эрозии поверхности обрабатываемого металлического изделия путем пробоя промежутка между электродами. В их роли выступают рабочая часть прибора (катод) и металлическая поверхность изделия (анод). Обрабатываемая поверхность покрывается серией небольших лунок, диаметром от 0.1 до 2 мм.

Принцип работы

Основные этапы работы ЭМ:

• Очистка обрабатываемой поверхности от грязи, жира и оксидной пленки. Это нужно сделать для увеличения проводимости металла и возможности использования сравнительно небольшого рабочего напряжения в пространстве между электродами.

• Внимание! Если проводимость металла будет низка (например, из-за загрязнения его поверхности), то потребуется увеличение рабочего напряжения. А это приведет к малой скважности разряда и более грубым следам обработки на металле

• Подключение обрабатываемой металлической детали к ЭМ с помощью зажима и кабеля.

• Внимание! Часто в комплект поставки ЭМ входит особая металлическая пластина. На ней удобно размещать деталь и подключать к ней кабель питания

• Покрытие поверхности металла однородным слоем минерального масла. Масло, являясь диэлектриком, помогает сконцентрировать выделяемую тепловую энергию и ощутимо снизить прилагаемое усилие для отрыва электрода от поверхности в случае его залипания. Кроме перечисленного масло помогает избежать короткого замыкания.

• Внимание! Категорически не рекомендуется использовать вместо минерального масла другие жидкости, например, воду или вовсе электролиты

• На приборе выставляются стартовые рабочие характеристики тока: 30 В, 40 мА.

• Внимание! Большинство современных ЭМ относится ко второму классу электробезопасности. Необходимо тщательно соблюдать стандартные предосторожности при работе с электрооборудованием. Также нельзя работать в помещениях с повышенной влажностью (более 70%)

• Регулируется частота колебаний вибратора (согласно инструкциям производителя).

• Производится тестовое касание детали рабочей частью ЭМ. В зависимости от необходимых параметров наносимых лунок меняются настройки прибора.

• Внимание! На большинстве современных ЭМ присутствует защитный экран — он предотвращает поражение глаз ярким светом электрической искры. Но надеяться только на него не стоит, как и проявлять излишнюю беспечность

• Производится собственно нанесение цифровой, буквенной или иной информации на поверхность. При этом скорость перемещения рабочей части ЭМ по обрабатываемой поверхности должна колебаться от 1.5 до 10 мм в секунду.

• Внимание! Нормальный износ рабочего электрода не должен превышать 0.2 мм за одну обработку среднего объема. При более интенсивном износе электрода нужно изменить рабочие параметры в сторону их уменьшения.

• После завершения работы ЭМ обесточивают и отсоединяют от обрабатывавшейся детали. Ее поверхность очищается от масла.

Электроэрозионный станок своими руками

www.softelectro.ru

2009

работы станка Скачать Объем: 9 276 kb

Предисловие автора

Данная статья написана исключительно для описания электроэрозионного метода обработки металлов. Описание конструкции в целом и любой его части не может быть пособием по созданию электроэрозионного станка. Электрическая схема и устройства станка нарушает все правила электробезопасности и представляет реальную угрозу вашей жизни, электросети и оборудованию.

Автор не несет никакой ответственности за ущерб нанесенный Вашему здоровью и имуществу если Вы попытаетесь реализовать описанную здесь конструкцию. Любая часть этой статьи не может быть напечатана или передаваться кому- бы то ни было без этого предупреждения. Автор сделал этот станок для одной конкретной задачи при ограничении времени и деталей.

После решения этой задачи станок был разобран, так как он абсолютно не безопасен.

§1 Вступление

Создать этот станок меня заставила проблема с удалением обломанной высокоуглеродистой биты в картере заднего моста моей машины. Отвинчивая крышку редуктора заднего моста, я оборвал головку болта М8.

В отсутствии экстрактора попытался использовать углеродистую биту в виде звездочки, которую забил в отверстие просверленное в остатке болта. При попытки открутить остатки болта бита обломилась. Высверлить обломок биты твердосплавными сверлами не удавалось.

Пришлось подумать, как это сделать, не снимая моста.

§2 Электроэрозия

Принцип электроэрозионной обработки металлов основан на испарении металла искровым разрядом.

Если Вы видели короткое замыкание конденсатора на металлической пластине, то помните, что в месте разряда остаётся лунка. Металл в этом месте испаряется от высокой температуры искрового разряда.

Электроэрозионные станки более 50 лет применяются в промышленности для обработки высокопрочных сплавов.

§3 Искровой генератор

Главное в станке это искровой генератор, а точнее конденсатор (накопитель энергии).

Нам необходимо накопить электрическую энергию за длительный интервал времени, а потом выбросить всю накопленную энергию за очень короткий промежуток времени.

По аналогичному принципу работают лазеры, чем короче будет промежуток времени выброса энергии, тем выше будет плотность тока в искровом канале, следовательно — будет выше температура.

Рис1.Принципиальная схема искрового генератора.

Работа искрового генератора:

С помощью диодного моста выпрямляем промышленное напряжение 220 в. Лампа Н1 служит для ограничения тока короткого замыкания и защиты диодного моста. Вместо лампы можно использовать другую нагрузку.

Чем больше нагрузка (Вт), тем быстрее зарядятся конденсаторы. Но, помните, что ток не должен превысить возможности диодного моста и подводящих проводов.

После того, как конденсаторы зарядятся лампа Н1 погаснет, и можно подносить электрод к обрабатываемой детали.

В момент касания электрода о деталь проскочит искра, в результате чего конденсаторы разрядятся и лампа Н1 загорится. После размыкания электрода конденсаторы вновь начнут заряжаться. Время заряда конденсаторов в этой схеме 0,5..1,0 сек.

Постоянный ток в схеме при замкнутом электроде составляет примерно 0,45А, но в момент разряда он достигает нескольких тысяч ампер. Поэтому провода от конденсаторов к электродам должны быть толстыми (6. 10 мм2) и обязательно медными.

Поднося каждую секунду электрод к детали вы получите искровой генератор с частотой генерации в 1Гц.

§4 Особенности работы с искровым генератором

Обрабатываемая деталь должна быть токопроводящая, т.е. это должен быть металл или сплав металлов. Прочность сплавов значения не имеет. Электрод должен быть медным или латунным. Отверстие, получаемое в детали, будет повторять форму электрода.

Если электрод будет треугольным, то и отверстие в детали будет треугольное. При работе электрод будет укорачиваться за счет испарения примерно с той же скоростью, с какой будет углубляться отверстие.

Скорость углубления для этой схемы составляет примерно 0,025мм за удар.

То есть за 40 ударов глубина отверстия будет около 1мм (для диаметра отверстия 2..3мм). При увеличении диаметра отверстия скорость углубления будет уменьшаться.

После каждого удара образовавшееся отверстие будет покрываться изнутри окислами металлов и постепенно искра начнёт уменьшаться, пока совсем не прекратиться. Поэтому второй частью станка должна быть система удаления окислов.

Для этого необходимо подавать в отверстие керосин или масло. Удаления окислов происходит за счет взрыва капли масла в искровой дуге.

Масло испаряется за счет высокой температуры и вступает в реакцию с кислородом, который находится в воздухе, в результате чего в отверстии происходить щелчок (взрыв) который выбрасывает окислы металла наружу.

Я использовал баллончик с силиконовой смазкой. Достаточно после каждого третьего щелчка брызгать в отверстие силиконовую смазку и искра не будет пропадать.

Только будьте внимательны, если налить много силикона он может загореться.

Подачу электрода нужно обязательно фиксировать направляющей, так чтобы он бил всё время в одну точку и двигался параллельно оси отверстия.

§5 Реализация станка

Детали для искрового генератора не дефицитны, их можно купить в специализированном магазине или взять на ближайшей помойке. Конденсаторы Вы найдете в любом выброшенном телевизоре или мониторе или в блоке питания от компьютера. Там же найдете и диодный мост.

Напряжения указанное на конденсаторе должно быть не менее 320 В. Емкость конденсатора может быть любой, сумма всех ёмкостей конденсаторов должна быть не менее 1000 мкФ (все конденсаторы соединяются параллельно). Чем больше будет ёмкость, тем мощнее будет удар.

Все это надо собрать в прочном изоляционном корпусе.

Как я уже говорил для монтажа надо использовать толстые медные провода (6..10мм2), которые должны идти от конденсаторов к электродам. Провода от конденсаторов к диодным мостам и к лампе могут быть 0,5мм2.

Лампу установить в фарфоровый патрон и прочно закрепите его на подставке, чтобы лампа не упала и не разбилась, желательно здесь же установить автомат защиты на 2..6 А. с его помощью можно будет включать схему. Для электродов нужно сделать надежные зажимы.

Для минусового провода большой крокодил или винтовой зажим.

На плюсовом проводе надо сделать зажим для медного электрода и штатив с направляющей для электрода.

Рис.2 Устройство станка

Описание:
• электрод;
• винт зажима электрода;
• винт зажима плюсового провода;
• направляющая втулка;
• фторопластовый корпус;
• отверстие для подачи масла;
• штатив;

Корпус 6 вытачивается из фторопласта. В качестве направляющей втулки 4 для электрода 1 использован заземляющий штырь 3-х фазной евророзетки.

Он был просверлен вдоль оси для установки в него электрода и сделано два отверстия с резьбой для закрепления электрода и провода. По мере испарения электрода его подают вперед, ослабив винт 2.

Вся конструкция крепится на надёжный штатив, который позволяет менять высоту. В отверстие 6 вставляется трубочка с маслом. Направляющая втулка 4 как шприц подает масло вдоль электрода.

Рис.3 Фотография станка

Для привода электрода был использован отечественный пускатель с катушкой на 220в, шток которого имеет ход 10 мм (он определяет максимальную глубину отверстия). Обмотка пускателя подключается параллельно лампе Н1, поэтому пока конденсаторы заряжаются (лампа горит) шток пускателя втянут.

После зарядки конденсаторов лампа гаснет, так как ток в системе перестает течь и шток отпускается. При отпускании штока он касается детали, происходит искровой разряд, лампа Н1 загорается и шток снова втягивается. Цикл повторяется снова, с частотой примерно 1Гц. Если надо увеличить частоту, то нужно увеличить мощность лампы Н1.

В качестве детали на фотографии использован напильник.

Рис.4 Фотографии сверла с отверстием, проделанным этим станком.

§6 Меры безопасности при работе

При работе со станком нужно учесть:
• Во первых, из-за отсутствия нужного трансформатора схема искрового генератора была сделана без гальванической развязки с промышленной сетью 220в. Если деталь окажется, каким-то образом заземлена, то это приведет к короткому замыканию сети.
• Во-вторых, из-за отсутствия нужного трансформатора используется опасное для жизни человека напряжение. Удар искровым разрядом в 220в 1000 мкФ будет летален.
• В-третьих, к детали не должны быть подключены электронные приборы даже через корпус. Например, если полностью не снять электронные блоки с машины и не отсоединить аккумулятор, то можно легко вывести их из строя.
• В-четвертых, керосин или масло подаваемые в отверстие могут легко загореться, что приведет к пожару.

Преимущества электромаркеров и их типоразмеры

Электромаркер по металлу обладает рядом преимуществ перед другими устройствами для нанесения информации на металлические поверхности:

• изделие не подвергается механическому воздействию, оно может быть каким угодно тонкостенным или сложной конфигурации.

• Внимание! Работа ЭМ относительно проста, но все-таки требует определенного навыка и тщательной предварительной калибровки прибора

• обработанная поверхность не подвержена коррозии и имеет хорошо различимый матовый оттенок.
• возможность работы с различными металлами и их сплавами: сталь, титан, цирконий, железо, медь, алюминий и многие другие.
• легкость удаления нанесенного рисунка — для этого нужно лишь заново отполировать металл в этом месте (так как глубина лунок не превышает 1.5-2 мм).
• сравнительная экономичность прибора — на максимальных настройках он потребляет не более 30-50 Вт.
• возможность длительной непрерывной работы ЭМ — в нем имеется встроенная защита от перегрева.

Большинство ЭМ имеют небольшие габаритные размеры (в среднем около 160х130х90 мм) и небольшой вес (от 1 000 до 1 500 г)

ЧПУ порталы раскроя металла

G_Kar 02 Мар 2020

Получаем 793 детали в день. Это надо взвод гастарбайтеров с напильниками, чтобы такое количество мелких деталей ободрать

Gesserk 02 Мар 2020

Сегодня узнавал, машина которая потянет такую работу должна быть минимум 1кВт мощностью, в идеале 1,5.

Скорость резки при этом будет около 6м/мин.

Длина контура развертки 55. 70мм.

Получается в среднем 10 деталей в минуту.

Сообщение отредактировал Gesserk: 02 Март 2020 22:53

Gesserk 02 Мар 2020

Это надо взвод гастарбайтеров с напильниками, чтобы такое количество мелких деталей ободрать

После раскроя пред полается формовка/штамповка, потом галтовка и гальваника (оловянирование/никелерование).

Глобул 03 Мар 2020

Длина контура развертки 55. 70мм. Получается в среднем 10 деталей в минуту. Тогда вижу другую проблему — стол.

Куда эти детальки будут сыпаться? Как их оттуда доставать?

G_Kar 03 Мар 2020

Глобул, на лазере это не проблема, они есть с ящиками выдвижными, куда ссыпаются мелкие детали. В общей стоимости лазера такая опция — мелочь.

Gesserk 03 Мар 2020

Тогда вижу другую проблему — стол.

Куда эти детальки будут сыпаться? Как их оттуда доставать?

Детали по задумке должны вырезаться полосами, между ними буду оставаться технологические перемычки, которые будут обрубаться при формовке/штамповке, по этому это не проблема.

Сообщение отредактировал Gesserk: 03 Март 2020 09:02

mixasib 03 Мар 2020

Тогда вижу другую проблему — стол.

Куда эти детальки будут сыпаться? Как их оттуда доставать?

Стол можно сделать с нишей выдвижной, как Олег сказал.

Самый простой и частый способ, что видел в сети у других — сетка под опорами листа. Но она горит, увы. Мы такое производим

У нас на рабочей плазме стоит водоналивной стол. Мелочевку проблематично доставать — водные процедуры(

У некоторых такой стол, что детали просто на пол падают. Вместе со шлаком. Без какой-либо вентиляции.

Сегодня узнавал, машина которая потянет такую работу должна быть минимум 1кВт мощностью, в идеале 1,5.

Скорость резки при этом будет около 6м/мин.

Длина контура развертки 55. 70мм.

Получается в среднем 10 деталей в минуту.

2 мм же толщина? Я не профи, но думаю на скорости 6000 можно попробовать. Тестить надо.

Тот же гипер можно посмотреть. Качество соответствует цене.

Сообщение отредактировал mixasib: 03 Март 2020 15:42

Gesserk 03 Мар 2020

Тот же гипер можно посмотреть. Качество соответствует цене.

Можно по подробнее?

TIGER 19 Мар 2020

Глобул 19 Мар 2020

Можно по подробнее? Скорее всего имеется ввиду оборудование фирмы Hypertherm — мировой лидер в этой области.

welderman 19 Мар 2020

Тогда вижу другую проблему — стол. Куда эти детальки будут сыпаться? Как их оттуда доставать? А это таки есть проблема, детали сыпятся вниз,их закидывает гратом, потом возня с очисткой. или ставите программу так, чтобы вручную снимать детальки со стола, до падения, но это тоже решение так себе.

Лучшие модели. Как выбрать

В настоящее время наиболее распространены на рынке пять моделей ЭМ. Приведем их характеристики в нижеследующей таблице.

При выборе ЭМ обычно руководствуются соотношением параметров цена — производительность — ремонтопригодность. Поэтому в нашей стране обычно выбирают устройство производства Санкт-Петербургского — электромаркер по металлу «Прогресс — 001».