Sự phát triển của vật liệu mới và yêu cầu ngày càng cao về chất lượng chi tiết đã đặt ra thách thức lớn cho các phương pháp gia công truyền thống. Để đáp ứng những yêu cầu này, các phương pháp gia công đặc biệt đã ra đời và ngày càng phát triển. Bài viết này sẽ giới thiệu tổng quan về các phương pháp gia công đặc biệt, bao gồm gia công tia lửa điện, gia công điện hóa và gia công siêu âm.
 

1. Tổng quan về các phương pháp gia công đặc biệt

• Khái niệm:
  • Các phương pháp gia công đặc biệt là những phương pháp gia công không sử dụng lực cắt cơ học truyền thống.
  • Thay vào đó, chúng sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau như điện, hóa học, siêu âm hoặc laser để loại bỏ vật liệu.
• Ưu điểm:
  • Gia công được các vật liệu cứng, giòn, khó gia công bằng phương pháp truyền thống.
  • Tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.
  • Giảm thiểu lực cắt, tránh biến dạng chi tiết.
• Nhược điểm:
  • Chi phí đầu tư và vận hành cao.
  • Năng suất gia công thấp hơn so với phương pháp truyền thống.
  • Yêu cầu kỹ năng vận hành cao.

2. Gia công kim loại bằng tia lửa điện (EDM)

• Nguyên lý hoạt động:
  • Sử dụng sự phóng tia lửa điện giữa hai điện cực (dụng cụ và chi tiết) trong môi trường chất lỏng để loại bỏ vật liệu.
  • Các tia lửa điện tạo ra nhiệt độ cao, làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu.
• Ứng dụng:
  • Gia công lỗ sâu, khuôn dập, dụng cụ cắt.
  • Gia công thép đã nhiệt luyện, hợp kim cứng.
• Ưu điểm:
  • Độ chính xác cao (sai lệch 0,015-0,02 mm).
  • Gia công được các chi tiết có hình dạng phức tạp.
• Nhược điểm:
  • Hiệu suất thấp, chi phí dụng cụ cao.

3. Gia công kim loại bằng cơ-điện-hóa (ECM)

• Nguyên lý hoạt động:
  • Sử dụng hiện tượng điện phân để hòa tan vật liệu.
  • Chi tiết được nối với cực dương, dụng cụ (thường là đĩa Al) được nối với cực âm.
  • Chất điện phân được bơm vào khe hở giữa hai điện cực.
• Ứng dụng:
  • Gia công vật liệu cứng, làm nhẵn bề mặt.
  • Gia công thép, hợp kim cứng, thép không gỉ.
• Ưu điểm:
  • Gia công được vật liệu cứng.
  • Bề mặt gia công nhẵn bóng.
• Nhược điểm:
  • Yêu cầu kiểm soát chặt chẽ quá trình điện phân.

4. Gia công cắt bằng dao động siêu âm (USM)

• Nguyên lý hoạt động:
  • Sử dụng dao động siêu âm để truyền động năng cho các hạt mài.
  • Hạt mài va đập vào bề mặt chi tiết, làm mòn dần vật liệu.
• Ứng dụng:
  • Gia công vật liệu cứng, giòn (hợp kim cứng, gốm, sứ, thủy tinh...).
  • Gia công vật liệu bán dẫn.
• Ưu điểm:
  • Gia công được vật liệu khó gia công.
  • Không sinh nhiệt cắt.
  • Độ chính xác cao (0,05-0,08 mm).
• Nhược điểm:
  • Năng suất thấp.

5. Ứng dụng của các phương pháp gia công đặc biệt

• Ngành cơ khí chế tạo máy:
  • Gia công khuôn mẫu, dụng cụ cắt, chi tiết máy móc phức tạp.
• Ngành hàng không vũ trụ:
  • Gia công chi tiết động cơ, cánh tuabin, vật liệu composite.
• Ngành điện tử:
  • Gia công vật liệu bán dẫn, linh kiện điện tử.
• Ngành y tế:
  • Gia công dụng cụ phẫu thuật, cấy ghép.

Các phương pháp gia công đặc biệt đóng vai trò quan trọng trong việc gia công vật liệu mới và chi tiết phức tạp. Việc lựa chọn phương pháp gia công phù hợp giúp đảm bảo chất lượng, năng suất và hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất.