В начале 19 века даже ученым, изучавшим электричество, было непросто привести примеры практического использования. Все знают ответ Фарадея на вопрос о пользе его исследований: «А какова польза от новорождённого младенца?» Попаданцу придется проще — если ему зададут такой вопрос, то при наличии батареи, конденсатора и нескольких метров провода он сможет за считанные минуты соорудить устройство, позволяющее писать на металле — электроэрозионный карандаш.
Принцип его работы очень прост — при разряде конденсатора легко получить искру, удар которой создаст крохотную шербинку на аноде(выгорать будет и катод, но слабее). Но для зарядки конденсатора цепь нужно разомкнуть. Это легко достигается схемой с отрицательной связью — пусть ток от конденсатора проходит через соленоид, рядом с которым расположен рабочий электрод, часть которого сделана из железа. Тогда тот же ток, что создал искру, создаст магнитное поле, которое оттянет электрод от детали и разорвет контакт. Конденсатор зарядится, а тем временем пружина вернет электрод на место и произойдет новый разряд. Несложно добиться частоты в сотни и тысячи разрядов в секунду. При движении электрода по поверхности металла за ним останется легко различимый след(как это выглядит).
Сложно разобраться когда было создано первое подобное устройство. По-видимо, первые промышленные устройства были созданы лишь в 1943 году, одновременно в США и СССР. В СССР супруги Лазаренко предложили обрабатывать подобным образом вольфрамовые детали, в США Старк, Хардинг и Бивер удаляли обломки резцов из заготовок. Исторически, описанные выше устройства назывались электроискровыми инструментами. Электроэрозией назывался сам процесс образования микрократеров под ударами искр, а более совершенные устройства с генераторами импульсов заданной формы, назывались электроимпульсными. Но сегодня все станки на этом принципе обычно просто называют электроэрозионными.
Несложно найти инструкции по изготовлению такого карандаша, но для попаданца хотелось бы предложить что-нибудь попроще. Как показал эксперимент, для демонстрации попаданцу хватит 3-х метров провода, намотанных на картонную трубочку, 12В батареи и конденсатора емкостью порядка микрофарада. Можно обойтись и без пружины, держа соленоид в одной руке, а провод к электроду в другой — кусочек провода между электродом и пальцами в этом случае работает как пружина. Железная часть электрода при этом засовывается в трубочку. При такой схеме трудно выдавать длинные серии искр и точно направлять кончик электрода, но для демонстрации устройства такая схема годится.
Некоторые ссылки упоминают о возможности оставления надписей на стекле, накрытом фольгой, но лично мне не удалось воспроизвести этот результат или найти подтверждения в литературе.
Конденсатор, к сожалению, получится довольно громоздким. Для достижения емкости 0.25 мкФ, конденсатор с расстоянием между пластинами 0.1 мм(изоляция из тонкой бумаги) должен иметь площадь порядка 2.5 квадратных метров.
Если при помощи такого карандаша попытаться выжечь отверстие, то металл под электродом быстро потемнеет от окисления и перестанет проводить ток. Деталь надо защитить от окисления, погрузив в керосин, спирт или масло.
Если взять электрод сложной формы, то можно создать его отпечаток в изделии не прикладывая механических усилий. Современные станки, работающие на импульсах оптимальной формы, позволяют делать это много раз, станок же попаданца скорее всего сожжет электрод за 1-2 повторения.
Так что попаданцу этот метод позволит легко делать надписи на металлических предметах, делать тонкие отверстия(например запальное отверстие мушкета) и получать ровные поверхности(электрод из натянутой проволоки). В воспоминаниях инженеров начала 19 века я встречал жалобы на конусность внутренней поверхности цилиндров паровых машин, вызванной износом резца. Даже довольно примитивный электроэрозионный станок позволил бы получить намного лучший результат, чем станки того времени. Скорость будет ниже, но возможность обработки детали без механического усилия сильно упростит борьбу за точность.
Добавил тег эксперимент для статей, которые можно легко воспроизвести дома.
Пока пометим эту и статьи по компасу и барометру. Если есть предложения пометить другие статьи — пишите.
Из легко воспроизводимого дома:
Гальванические элементы, бертолетка и хлораты, гремучка, стекловолокно и капилляры, детекторный приёмник и прочая радиотехника, лампы, клеи, люминофоры, мыло, насосы (водоструй, тромпа), йод, аммиак (ага, и смешать :)), микроскоп Левенгука, эбонит, Ван-дер-Грааф и прочая высоковольтовщина, угольный топливный элемент…
В общем как то так.
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/jod/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/mikroskop-levenguka/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/ebonit/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/generator-van-der-graafa/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/elektrofornaya-mashina/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/limelight/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/lampa-devi/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/primus/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/mylo/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/rezinovyj-klej/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/kazeinovyj-klej/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/rybij-klej/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/stolyarnyj-klej/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/ptichij-klej/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/yaichnyj-klej/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/radio-lisej-nory/
http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/radio-kogerer/
ЮЮ бертолетка и хлораты, гремучка … угольный топливный элемент…
Я лично вижу это как рубрику — что можно делать дома с детьми. Ну или — что не обернется судебным иском изза угробившего себя идиета ))
Может сразу список со сроками? Типа: бертолетка — от трёх до пяти лет, гремучка — от пяти до восьми с конфискацией и т.д.
» при разряде конденсатора легко получить искру, удар которой создаст крохотную шербинку на аноде »
уберите «анод», в отличие от электрохимии искре пофиг, что жечь — выгорают оба электрода.
Насчёт «громоздкого конденсатора» — бумажный намотать можно когда угодно.
Рабочий электрод будет быстро выгорать — желательно сразу предусмотреть катушку для наращивания или зажим для сменных стержней.
Работать можно не только под органикой, но и под водой. И даже на воздухе особых проблем не будет — долбящий электрод вполне справляется с оксидной плёнкой. Другое дело, что электрод имеет тенденцию привариваться к металлу, если электромагнит слабоват…
Ну и собственно по термину: к электроэррозии относят и плазменные (в частности, описанный здесь искровой) и электрохимические методы. Соответственно, лучше сразу уточнять…
ЮЮ уберите «анод», в отличие от электрохимии искре пофиг, что жечь — выгорают оба электрода.
Выгорают оба, но анод^D^D^D^D катод таки слабее. Сменю на в основном анод.
ЮЮ Насчёт «громоздкого конденсатора» — бумажный намотать можно когда угодно.
Понятно что можно намотать, я имел в виду что он куда больше ручки.
ЮЮ долбящий электрод вполне справляется с оксидной плёнкой. Другое дело, что электрод имеет тенденцию привариваться к металлу, если электромагнит слабоват
Да, медь приваривает. Но долбит он мне кажется слабенько, чтоб пленку процарапать. Хотя у меня он наверно порядка грамма весил всего.
ЮЮ Работать можно не только под органикой, но и под водой.
Под водой пробовал, темнело почти так же как на воздухе.
>при разряде конденсатора легко получить искру, удар которой создаст крохотную шербинку на аноде »
уберите «анод», в отличие от электрохимии искре пофиг, что жечь — выгорают оба электрода.
Нет. Только положительный электрод жжётся электронным током, а второй только только вторичными явлениями от отрицательного электрода. Чтоб было пофиг, нужна эрозия от ионного тока, а это уже нехилая такая дуга, да ещё и газ надо подбирать, чтоб ионы были обоих знаков в равной пропорции.
Блин. Думал одно, написал другое.
Нет. Только положительный электрод жжётся электронным током, а отрицательный только только вторичными явлениями от эрозии положительного электрода. Чтоб было пофиг, нужна эрозия от ионного тока, а это уже нехилая такая дуга, да ещё и газ надо подбирать, чтоб ионы были обоих знаков в равной пропорции.
Так анод сильнее или слабее ? 🙂
А обычный гвоздь в катушке отлично оксид пробивает.
Тьфу, сильнее.
У нас режут пазы в меди проволокой. Специально не уточнял, но в ванне вроде водный раствор, электрод подаётся непрерывно, т.е. перематывается с катушки на катушку. Проволока на вид латунная.
Подробности узнать или ну его? Там народ шибко хлебосольный, так что трезвым не вырвусь.
Это проволочная эрозия. Точности до микрона, и поверхность хорошая. Станки Содик, Мицубиши и тд. Проволока и правда латунная, но с ювелирными допусками, поэтому такая дорогая. Жидкость — либо деионизованная вода, а не раствор, либо спецжидкость типа «забыл». В бочках поставляется, синий логотип такой, еще СОЖ производят и кучу подобного. В этих станках очень много оптимизаций под техпроцессы, в станке попаданца они не нужны. Такой станок делается на коленке из электромагнита и прочего (в наших условиях) и хоть не достигает точности микрона, но позволяет выкрутить болт в ступице, сломанный метчик в детали и даже как подобие 3д принтера. Электрод из графита фрезеруется на обычных станках, затем доводится вручную, а затем им выжигают форму, по которой уже можно тысячами изделия клепать. В 90 так много где делали утюги, точнее корпуса для них.
Но пром.станок недоступен не то что для попаданца, а и для нас с вами. Другое дело, что даже в оружейных применениях такая точность нафиг не нужна.
Жидкость фирмы BLASER использовали. Они много чего производят — и деионизированную воду, СОЖ, вот эту жидкость, смазки различные. Дорого. Но если вам деталь важнее экономии в 10% стоимости, при проигрыше в скорости в 5 раз — можно и деионизированную воду. В том числе и самодельную. Дьяволы то в деталях скрываются, а на производстве эти дьяволы шуруют галопом аки парад.
Один вопрос. А в чём преимущество перед электротравлением?
Никакой механики, только источник тока, контакты и электролит. А смысл тот же….
А каков размер единичного кратера в сравнении с перепадом диаметров?
О, моя тема. Я делал себе электронику и станок ЧПУ с электроэрозией. Я получал режим, при котором инструмент изнашивается на ~1%. Грифелем от карандаша 0,7мм прожигал сверло по металлу по такой траектории что люди знакомые с металлообработкой сильно удивлялись как такое возможно. В дротиках Дартса выжигал сломанные вольфрамовые иглы. Директор клуба Дартса был директор машиностроительного завода. У него тоже челюсть отпала, когда ему сказали что это сделал чувак у себя дома.
Я тоже делал себе такой. Весчь. Продал, на деньги купил токарный и машину. Хочу повторить. Но это версия прошивного станка. В быту круто, в ремонте круто. А проволочный я делать не хочу, проще проволочный б.у. купить за 50 тыс механику, и движки поставить свои. Потому что там точность направляек (керамика) огого. А прошивке миллиметр туда, миллиметр сюда (на самом деле нет. можно и соток добиться).
Эрозия круто, но я хочу плазморез сделать. Не для попаданца а минимастерской. Печки-памятники-кресты-хитрожопые детали для гнутья. Причем нужен силовой транс с выпрямителем, генератор высокого, и собсна, горелка, которая это все сводит в плазму 30 000 градусов. горелку я читерски достал на наших широких просторах.
Но второй эрозионный я не против сделать. Все упирается в Z на линейнике или серве. Мне год копить чтобы такое покупать) Шаговик говно.
И это я еще не попаданец!Хотя примитивный высверливатель метчиков, или каналы для СОЖ в сверлах для пушек делать — это самый примитивный уровень.
// Все упирается в Z на линейнике или серве. … Шаговик г&&но.
А чем вам шаговик не нравится?
С появлением лазера, эрозия конечно уже проигрывает. У нас хотели делать раскрой пластин для электродвигателя, все ушло теперь на лазерную резку. Лазер и плазму вытесняет.
При контакте и разрыве силой — изнашиваются оба электрода (катод _немного_ меньше).
При точной подаче с поддержанием зазора и пробоем по зазору — катод изнашивается во много раз меньше анода, а иногда и наращивается материалом анода. Для выноса материала или нужен постоянный поток ж/г, или электрод должен вибрировать (без касания, иначе получаем контактный режим). Автоуправление подачей — по пиковому детектору U перед пробоем.
Жидкость, очевидно, д.б. непроводящей (можно и с проводящей, но нужно внешнее формирование импульсов).
То же, в керосине — на аноде осаждается кокс, который резко снижает износ, т.о. как инструмент эффективней использовать анод, на режимах с малой энергией одиночного разряда износ инструмента можно минимизировать вплоть до 1% от детали. Прим: малая энергия разряда — не значит малая частота разрядов, так что производительность можно получить вполне приемлемую (также при этом снижается шероховатость поверхности).
Как разрезать полметра стали, в домашних условиях, почти бесшумно — используя электричество?
https://habr.com/ru/company/ruvds/blog/688894/
https://www.youtube.com/watch?v=feGrx29XR4Q
оказывается эррозией делают детали с точностью до тысячной мм, для литья пластика
>>Так что попаданцу этот метод позволит легко делать надписи на металлических предметах, делать тонкие отверстия(например запальное отверстие мушкета) и получать ровные поверхности(электрод из натянутой проволоки).
…
Даже довольно примитивный электроэрозионный станок позволил бы получить намного лучший результат, чем станки того времени. Скорость будет ниже, но возможность обработки детали без механического усилия сильно упростит борьбу за точность.>>
Честно говоря, все это выглядит малопримениным. С надписями лучше справится травление, сверление запального отверстия примитивной лучковой дрелью требует нескольких минут.
О точности сложно говорить, когда электрод срабатывания со скоростью, соизмеримой со скоростью обработки детали.
По производительности совсем печально — прошивочные станки-самоделки при потребляемой мощности от сотен ватт до киловатта требуют нескольких часов для выжигания какой нибудь обломанной шпильки, т.е. для удаления считанных граммов металла. И это при питании от генератора импульсов с требуемыми параметрами. Сколько мощности/времени потребуется для обработки, скажем, парового цилиндра, несложно прикинуть.
Так что единственное применение, в котором электроэрозия действительно бы помогла, это разве что прошивка отверстий малого диаметра в фильерах для протяжки металла.
>Сколько мощности/времени потребуется для обработки, скажем, парового цилиндра, несложно прикинуть.
Вопросы производительности начинют играть роль если есть альтернатива. Если альтернативы нет то придётся есть кактус. Цилиндр правой машины это слишком большая площадь но вот для чистовой обработки гильз/цилиндров ДВС эта технология подойдёт. Сделать заготовку из мягкого графика и использовать её для чистовой обработки закалённое гильз.
Кстати о гильзах. Сейчас EDM используют преимущественно для чистовой обработки матриц и пуасонов. А для изготовления гилз их нужно будет много, точных и возможно глухих.
полировка металлов электричеством https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/752704/
на основе 3д принтера https://hackaday.io/project/181551-sinker-edm-machine
Давайте поиграем в небольшую игру, цель которой-обойти патент. Допустим, попаданец подал патент примерно в 1815 году на электроэрозитное устройство(его чертёж указан в статье) . Оно работает, то есть позволяет обрабатывать детали с высокой точностью (пусть и медленно). Вы-предприниматель, хотите тоже обрабатывать детали с высокой точностью, но не желаете платить за патент ни гроша. Что бы вы изменили в своей конструкции электрического устройства, чтобы обойти патент?