Что же такое электроэрозионная обработка?

Электроэрозионная обработка – это такой тип обработки материала, при котором формообразование: изменение формы, размеров, качества поверхности и других свойств, обрабатываемого материала, происходит под прямым влиянием электрической эрозии за счёт воздействия электрических импульсов на обрабатываемую поверхность, при этом процесс электрической эрозии как правило происходит в диэлектрической жидкости

.

Рисунок 1 – Общая схема способа электроэрозионной обработки.

1. Генератор импульсов.
   
2. Заготовка.
   
3. Электрод-инструмент.
   
4. Капли расплавленного металла.
   
5. Эрозионная лунка.
   
6. Плазменный канал разряда.
   
7. Газовый пузырь.
   
8. Рабочая жидкость.
   

Рисунок 2 – Схемы электроэрозионной обработки.

Как же связана электроэрозионная обработка с инструментальным производством?

Инструментальное производство – производство различных режущих инструментов, инструментальной техники, технологической оснастки, которая обеспечивает и поддерживает основной процесс производства любых изделий.

Инструментальное производство является комплексной системой, так как включает в себя множество различных процессов и подсистем производства и автоматизированного проектирования инструментальной техники.

На сегодняшний день существует огромное количество всевозможных инструментов для решения большого спектра задач, обработки различных материалов и специфики работы при различных условий внешней среды. Весь процесс производства инструментальной оснастки включает в себя множество операций и участков обработки. Очень важным в инструментальном производстве является получение на выходе инструментальной техники высокого качества, с заданными геометрическими параметрами в пределах допуска формообразующей части инструмента и высоких качественных характеристик поверхностного слоя формообразующих частей технологической оснастки. Поэтому я бы хотел более подробно остановится на процессе изготовления формообразующих частей инструментальной техники, а именно на процессе электроэрозионной обработки формообразующих.

Почему электроэрозионная обработка используется в инструментальном производстве спросите Вы?

Это достаточно дорогостоящая процедура с экономической точки зрения.

Всё достаточно просто, на данный момент существует множество способов формообразования. И в достижении желаемого результата можно использовать различные пути.

Всем известно, что для производства любого изделия требуется инструменты, средства для формообразования контура и геометрии данного изделия. Исходя из того, что изделие должно соответствовать определенным геометрическим характеристикам и размерам, формам в пределах заданных допусков, необходимым является то, что инструмент, с помощью которого получаются контуры данного изделия, должен иметь точность на несколько классов выше, для того, чтобы изделие выглядело в точности так, как нарисовал его изобретатель или начертил инженер-конструктор, чтобы точно попасть в поля допусков размеров и геометрии, получаемого изделия. Таким образом, отсюда следует, что инструментальная техника и в частности формообразующие части оснастки должны быть изготовлены с высочайшей точностью, что не может обеспечить любой из существующих способов формообразования. И при этом, технологии электроэрозионной обработки способны творить чудеса.

Рисунок 3 – Электроэрозионное оборудование.

На сегодняшний день технологии электроэрозионной обработки позволяют достигать точность геометрических линейных размеров до ± 2,5 мкм и получать отверстия диаметром от 1,6 мкм.

Что даёт гарантию высокой точности производимой инструментальной техники.

Удивляет то, что при электроэрозионной обработке можно получить чистоту поверхности как зеркальную с Rz0,8 мкм (зеркальная поверхность). Основным и ключевым отличием от других способов формообразования является то, что с помощью электроэрозионной обработки возможно получать геометрию поверхности практически любой формы.

Также электроэрозионная обработка позволяет обрабатывать материалы с высокой твердостью, что не возможно сделать традиционными способами обработки.

Рисунок 4 – Фасоннные электрод-инструменты.

Основным инструментом в электроэрозионной обработке является медная, либо латунная проволока, либо фасонный электрод-инструмент из меди, латуни, либо графита. Электрод-инструмент является достаточно дорогим и поэтому при проектировании инструментальной оснастки и создании технологии изготовления инструментов необходимо учитывать требуемую чистоту поверхности инструмента и точность геометрии формообразующих, для достижения максимальной эффективности производства и снижения издержек.

Рисунок 5 – Электроэрозионная обработка сложного контура формообразующей части пуансона литьевой формы.

Для снижения затрат на формообразование при электроэрозионной обработке, необходимо учитывать какая чистота поверхности необходима. При этом для достижения максимальной частоты поверхности Rz0,8 (зеркальная поверхность), как правило осуществляют множество (10-12 проходов), так называемых проходов электрод-инструментом, после каждого прохода повышается чистота обрабатываемой поверхности.

Рисунок 6 – Различные типы формообразующих технологической оснастки.

На рис. 6 Вы можете увидеть различные типы формообразующих литьевых форм. Каждая из этих формообразующих имеет сложный профиль рабочей поверхности, который на данный момент возможно получить только электроэрозионной обработкой, также данные части инструментальной оснастки изготовлены из легированной стали 40Х, и закалены до твердости 55 HRC. Только после этого происходит электроэрозионная обработка ответственных рабочих профилей формообразующих технологической оснастки.

Рисунок 7 – Литьевые и пресс-формы.

Рисунок 8 – Детали, получаемые литьём пластмасс под давлением.

Рисунок 9 – Детали, литые из цинкового сплава.

Из всего этого следует вывод, что электроэрозионная обработка важна и широко используется в инструментальном производстве, как основа технологий формообразования сложных профилей.

Высокие и стабильные урожаи фуражного зерна в условиях Ростовской области дают сорта озимого ячменя, максимально приспособленные к внешним условиям среды обитания и имеющие высокую адаптивность к стресс-факторам в осенне-зимний и весенне-летний период вегетации [3].

Урожайность является важнейшим критерием при оценке хозяйственной ценности сорта. В связи с этим селекция на этот признак является приоритетным направлением при создании новых сортов и линий озимого ячменя [4].

В связи с этим оценка коллекционных образцов озимого ячменя по урожайности и элементам ее структуры и выявление ценных форм для селекции новых сортов имеет большое теоретическое и практическое значение.

Условия, материал и методика исследований. Исследования проводили в 2010-2012 гг. на полях научного севооборота учебно-опытного фермерского хозяйства Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (ныне Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ).

Погодные условия в годы проведения исследований были неблагоприятными для роста и развития озимого ячменя, но 2011-2012 сельскохозяйственный год – в большей степени. Годы характеризовались повышенным температурным режимом летом, недобором осадков в период вегетации и в целом за сельскохозяйственный год: 486,1 и 576,6 мм осадков, соответственно, при норме 582,4.

Материалом для исследования являлись образцы озимого ячменя коллекционного питомника. В качестве стандарта использовали сорт озимого ячменя Мастер.

Закладку опытов проводили согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [5] и методике полевого опыта [6]. Делянки трёхрядковые площадью 0,6 м², повторность двукратная. Стандарт высевали через 9 номеров.

Подготовка почвы и уходные мероприятия соответствовали требованиям зональных систем земледелия Ростовской области на 2006-2010гг.

Структурный анализ снопового материала проводили согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур в фазу полной спелости. Массу 1000 зерен определяли в соответствии с ГОСТ 10 842 – 89 [7]. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью компьютерных программ Statistica и Excel по Б.А. Доспехову [6].

Результаты исследований. Урожайность является важнейшим показателем продуктивности сорта. Чем больше величина этого признака, тем продуктивнее сорт.

В 2011 г. изучаемые сортообразцы озимого ячменя формировали урожайность 1,70–6,96, стандарт – 6,99 т/га (табл. 1).  Показатели на уровне стандарта имели 8 сортов.

Таблица 1 – Урожайность образцов озимого ячменя, т/га

В 2012 г. урожайность составляла 2,02–6,07, у стандарта – 5,41 т/га.  На уровне стандарта формировали урожайность 7 сортов.

В среднем за годы исследований урожайность варьировала от 2,08 до 6,50 т/га. Самая низкая урожайность отмечена у сорта Бронскайли. Сформировали урожайность в пределах стандарта 7 сортов зерноградской, краснодарской и украинской селекции. Из них краснодарские сорта Павел, Кондрат, Федор и Рубеж были на уровне стандарта как в 2011, так и в 2012 г. Они представляют интерес для селекции стабильно высокоурожайных сортов озимого ячменя.

Урожайность сортов обусловлена сочетанием таких элементов структуры урожая, как длина колоса, его озерненность (число зерен в колосе), масса 1000 зерен.

Важным элементом структуры урожая является длина колоса. В 2011 г. величина данного признака составляла у исследуемых сортообразцов 5,1–8,6 см (табл. 2). На уровне стандарта имели показатели 11 сортов. Сорт Бронскайли формировал самый крупный колос (8,6 см), превышая стандарт на 2 см.

Таблица 2 – Длина колоса, см

В 2012 г. длина колоса уменьшилась у всех образцов, кроме DAI 04177, и была равна 3,8–7,8 см. На уровне стандарта имели показатели 7 сортов. Максимальную длину колоса формировал сорт Бронскайли (7,8 см).

В среднем за 2 года длина колоса составила 4,6–8,2 см. В пределах стандарта величина этого признака находилась у 10 образцов. Стабильно превышал стандартный сорт Мастер американский образец Бронскайли (8,2 см).

Число зёрен в колосе является важным элементом структуры, влияющим на урожайность. В наших исследованиях в 2011 г. озерненность колоса составляла 22,0–71,0 шт. (табл. 3). Превышали стандарт 9 образцов. Выделены образцы с максимальной озерненностью колоса: Федор и Полет (70 шт. и 71 шт., соответственно).

Таблица 3 – Озерненность колоса, шт.

В 2012 г. число зёрен в колосе у большинства сортов снижалось и было равно 21,9–43,3 шт. На уровне стандарта имели показатели 10 сортов. Достоверно превышали стандартный сорт Тимофей и Кондрат.

В среднем за 2 года озерненность колоса изменялась от 34,3 до 53,8 шт. Сорта Павел, Трудивник имели показатели на уровне стандарта. Формировали большее, чем стандарт, число зерен на колос 7 сортов: Полет, Тимофей, Кондрат, Федор, Рубеж, Державний и Андрюша. Сорта Тимофей и Кондрат отличались стабильно высокими показателями.

Масса зерна с одного колоса характеризует семенную продуктивность колоса и является также важным элементом структуры урожайности. В 2011 г. масса зерна с колоса составляла 1,9–2,8, в 2012 г. – 2,0–2,8 г (табл. 4). На уровне стандарта было, соответственно, 7 и 8 сортов. В 2012 г. превышали стандарт 7 образцов (Тимофей, Федор, Андрюша, Бронскайли, DAI 03530, DAI 04177 и Sg-L 0015). Имели показатели на уровне или выше стандарта независимо от года зерноградский сорт Тимофей, краснодарские – Кондрат, Федор, Рубеж, ставропольский Андрюша и украинский Трудивник.

Таблица 4 – Масса зерна с одного колоса, г

В среднем за 2 года зерно с одного колоса имело массу 2,3–2,7 г. На уровне стандарта было 9 сортов зерноградской, краснодарской, ставропольской и украинской селекции.

Не менее важным показателем, определяющим урожайность и качество сортов, является масса 1000 зерен. В наших исследованиях в 2011 г. масса 1000 зёрен составляла 17,4–54,9 г (табл. 5). Наименьшая масса 1000 зерен была у образца DAI 03530.  По данному показателю 3 сорта (Андрюша, Достойный и Трудивник) находились на уровне стандарта. Максимальной масса 1000 зерен была у образца Бронскайли –54,9 г.

Таблица 5 – Масса 1000 зёрен, г

В 2012 г. масса 1000 зерен изменялась у исследуемых сортов по-разному и составляла 39,6–52,0 г. Установлено, что на уровне стандарта был образец Sg-L 0015. Сорт Бронскайли имел самое крупное зерно (52 г) и превышал стандарт. Наименьшая масса 1000 зерен была у сорта Полет.

В среднем за два года масса 1000 зерен варьировала от 29,4 до 53,5 г. Имели показатели на уровне стандарта сорта Достойный и Трудивник, превышал его сорт Бронскайли (53,5 г).

Корреляционная связь между урожайностью и длиной колоса, его озерненностью, а также массой 1000 зерен практически отсутствовала или была слабой (r = – 0,02…0,10), что свидетельствовало о том, что различные сорта формировали урожайность за счет различных элементов структуры урожая.

Между озерненностью и длиной колоса установлена слабая положительная (r = 0,24), между озерненностью и массой зерна с колоса – сильная положительная связь (r = 0,68).

Заключение. Различные сорта формировали урожайность за счет различных элементов структуры урожая. Для селекции стабильно высокоурожайных сортов озимого ячменя представляют интерес: краснодарские сорта Павел, Кондрат, Федор и Рубеж, имеющие показатели урожайности на уровне стандарта независимо от условий года; образцы с максимальной озерненностью колоса (70–71 шт.) Федор и Полет; зерноградский сорт Тимофей, краснодарские – Кондрат, Федор, Рубеж, ставропольский Андрюша и украинский Трудивник с показателями массы зерна с колоса на уровне или выше стандарта.