Размерная электрохимическая обработка металлов - ABCD42.RU

Размерная электрохимическая обработка металлов

Электрохимическая размерная обработка (ЭХО)

Электрохимическая размерная обработка (ЭХО)

  • Электрохимическая размерная обработка(Эхо) Размерное Эхо заключается в получении части требуемой геометрической формы, размера и качества поверхности путем удаления с поверхности допустимого рабочего металла слоя электрохимического растворения. Электрохимическая обработка основана на явлении анодного растворения металлов при электролизе. 603). 32.5 условный режим ЭХО: 1-электрод инструмента;2-электролит; 3-мощность постоянного (периодического) потока; 4-заготовка (анод); 5-шлам; 8/82-зазор МЭП; AZmax, AZnun — Классификация и схема Эхо-процесса.

Область эффективного применения электрохимической обработки обусловлена следующими техническими характеристиками:-данный способ позволяет обрабатывать только токопроводящие материалы; — данный способ позволяет обрабатывать только токопроводящие материалы.-

Поэтому максимальная и минимальная прочность твердых сплавов, I- Величина резерва на обработку, v, — скорость Т А Л О К Е а м и К и с т а л е й В З А К А К а. Людмила Фирмаль

Евродепутат через насос электролита — Этот метод может обрабатывать поверхности любой формы. Недостатком данного способа является ограничение его применения за счет обработки только проводящих материалов, которые не образуют нерастворимую пленку при растворении. Для этих материалов наряду с электрохимическим действием требуется механическое или электротермическое воздействие для удаления образовавшейся оксидной пленки. Рассмотрим схему процесса Эхо на примере обработки заготовок из железа в электролите, водном растворе хлорида натрия(рис. 32.5).

Заготовка 4 соединена с положительным полюсом источника питания 3, анодом ( + ), инструмент соединен с отрицательным полюсом, катодом ( -). В электролите 2 молекулы вещества диссоциируют на электрически заряженные ионы Na+и SG, а на ионы растворителя-на ионы H+И ONG. При приложении разности потенциалов к металлическому электроду, погруженному в электролит, положительно заряженные ионы (катионы) перемещаются к катоду, а отрицательно заряженные ионы (анионы) — к аноду. Изменение носителя заряда в электрической цепи происходит на поверхности электрода, погруженного в электролит. На аноде под действием электрического поля электроны перемещаются к источнику питания и «тянутся» к металлу с поверхности анода», 604 анод прямое взаимодействие молекул воды с положительными ионами в металлической сетке.

  • Это явление нарушает межатомную связь приповерхностного слоя металла, вызывая переход положительных ионов металла в электролит, который является растворением анода. В электролите ионы металла анода образуют гидроксид металла Fe (OH) 2, который осаждается в виде осадка и переносится со скоростью прокачки подвижным электролитом. Кинематика Эхо-операций во многом сходна с кинематикой электроэрозионного процесса, но имеет некоторые особенности. Поэтому некоторые Эхо-операции, не требующие удаления большого количества металла, такие как полировка, калибровка, маркировка и др. может быть выполнена с неподвижным электродом(рис. 32.6). Стрелки указывают направление подачи инструмента и заготовки, а также направление движения электролита в межэлектродном промежутке. Основные процессы и параметры эхо-сигнала.

Основным электрохимическим процессом Эхо является процесс растворения анода. Линейная скорость растворения, характеризующая работу Эха, определяется из первого закона Фарадея. После ряда преобразований с учетом фактического электролитического процесса уравнение для линейной скорости элюирования анода принимает вид: p. (^, — D f)/8, (32.4) где K-электрохимический эквивалент растворенного вещества;%eff—эффективная проводимость электролита; t|a-коэффициент, учитывающий потери тока, такие как нагрев электролита.; U3-напряжение, приложенное к электроду; сумма поляризационных потенциалов электродов ДФ-анода и катода;8-электродный зазор (ОЭП) в области Меп между поверхностью электрода

совпадает с поляризацией электрода относительно обрабатываемой поверхности. Из уравнения (32.4) вытекает следующее:1. Людмила Фирмаль

Скорость растворения анодного участка обратно пропорциональна величине МЭЗ в этих участках, что остальные равны:—=—. Это описывает выравнивание поверхности ANO —%5 2 Да в Эхо МЭП и уменьшается клиренс, улучшена управляемость. Минимальный допустимый зазор при Эхо составляет 0,02 мм. 2 зазора. При подаче напряжения на электрод анод растворяется с разной скоростью, но растворяется по всей обрабатываемой поверхности, обладая необходимой точностью размеров и формы, Часть 3. Поскольку скорость растворения зависит от электропроводности электролита, факторы, влияющие на электропроводность, определяют производительность Эхо. Скорость растворения 6054 увеличивалась с увеличением напряжения.

Однако при U3=30В экспериментально установлено, что существует электрический пробой зазора, используемого в Эхо, поэтому обработка осуществляется при напряжении

15 В. Проводимость электролита зависит от его состава и явлений, происходящих в электролите. Наиболее распространенным электролитом Эхо является нейтральный водный раствор неорганических солей: хлоридов, нитратов и сульфатов натрия и калия. Приготовление электролита необходимого состава и концентрации относится к основной операции Эхо. Оптимальное значение концентрации, обеспечивающее максимальное значение электропроводности электролита заданной структуры, получено в справочной литературе. Например, максимальная электропроводность электролита NaOH обеспечивается в воде, концентрация которой равна 15%. Концентрация электролита в Эхо-процессе может быть изменена за счет образующегося осадка, разрушающего Эхо-процесс и снижающего его производительность.

Постоянная концентрация электролита обеспечивается, технически, его очисткой. Для этого используют центрифугирование (действие центробежной силы), фильтрацию пористыми материалами, осаждение в специальный резервуар и очистку взвешенных воздушных пузырьков с помощью взвешенных воздушных пузырьков. На электропроводность электролита большое влияние оказывает нагрев, сопровождающий электролиз электролита проходящим током. Поэтому, если нагревать электролит из водного раствора соли один раз, его проводимость увеличивается в 2-2 раза. Когда 5% Эхо равно температуре электролита, используется прокачка электролита через МЭП под давлением, тем самым удаляя токсины.

Требуемый расход электролитического раствора v3 определяется из условия удаления электролитического продукта со скоростью, превышающей скорость образования, и в системе подачи электролита используется автоматический регулятор температуры для стабилизации температуры электролитического раствора в технической эхолотной машине давлением электролита, вводимого в раствор. Точность электрода инструмента и точность его расположения при обработке относительно оси его основного движения, неоднородность допусков заготовки и возможность участия в процессе электрохимического растворения.

Во всех случаях эхо-сигналов подвижными и стационарными приборами форма и размеры обрабатываемых поверхностей зависят от размеров ЭИ и электродных зазоров на внешней и внутренней поверхностях, поэтому их точность зависит от точности ЭИ и стабильности зазора в процессе обработки. В процессе обработки не выходит из ЭИ- 606нашивается именно в электролите, однако он может подвергаться коррозии, поэтому рабочая часть электрода выполнена из нержавеющей стали, а при использовании хорошо обработанного медного сплава поверхность ЭИ обрабатывается с двумя классами требуемой точности, повышающими коррозионную стойкость обрабатываемой детали.

Размер зазора(8) влияет на точность процесса. Если уменьшить зазор до минимально допустимого значения (0,02 мм), то получится максимальная точность. Стабильность величины зазора в Эхо-процессе зависит от режимов g и x, температуры электролита и подачи ИИ-инструмента за счет автоматизации процесса и использования специальных устройств.; Концентрация электролитов-перекачка и промывка электролитов. Снижение генетического влияния неоднородности припуска АЗ решается техническими методами.

Во-первых, усовершенствовать способ формирования металла и точность исходной детали, которая осуществляется путем метания порошка или золота. Во-вторых, при увеличении запаса обработки начальная погрешность Азмм в 6-9 раз выше-в этом случае обеспечиваются условия для выравнивания всей обрабатываемой поверхности, но это не так. Вы можете читать и читать и читать и читать и читать и писать исходный код на основе тонны. Шероховатость обработанной поверхности Эхо определяется процессом разложения материала электродной заготовки, удалением осадка, исходной шероховатостью и фазовым составом. Чистота обрабатываемой поверхности повышалась за счет увеличения плотности анодного тока, увеличения скорости прокачки под высоким давлением и снижения температуры.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Электрохимическая обработка металлов

Обработка металлов в электоролите

Изменять форму, размер, получать поверхность с малой шероховатостью позволяет электрохимическая обработка металлов на специальном оборудовании. Материал не подвергается при этом механическому воздействию. Происходит его растворение в электролитическом составе под действием тока заданной величины.

Преимущества способа

Методы электрохимической анодной обработки изделий из металлов разработаны для случаев, в которых применение других технологий не дает нужного результата или затруднено. Уникальность результата применения способа:

  • сохранение формы рабочего органа;
  • независимость от твердости/хрупкости материала;
  • отсутствие деформирующих усилий на тонкие стенки;
  • сохранение поверхности детали (термоупрочнение, оплавление, наклеп);
  • доступность воздействия в узких полостях, сложных переходах плоскостей, наклонных пазах, отверстиях малого сечения при большой глубине(соотношение 1:200);
  • регулировка интенсивности воздействия.

Составляющие процесса

Основывается электрохимическая обработка металлов на вымывании вещества анода в электролитическом растворе при определенной плотности тока между электродами. Станки для нее имеют узкую специализацию (1,2 операции), в зависимости от того, какая применяется технология обработки. Изготавливают индивидуальное оборудование под конкретное изделие.

Читайте также  Основные законы химии

Рабочая среда

Раствор составляют на водной основе из соответствующих компонентов:

  • солей натрия;
  • солей калия;
  • кислот (соляная, серная, азотная).

Концентрация солей от 5% до 15%, кислоты 5% — 10%.

Обработку отдельных мест заготовки проводят, локализуя процесс в нужной зоне накладыванием защитных масок на остальную часть детали.

Продукты процесса удаляются из зоны реакции потоком электролита.

В рабочих растворах содержаться активные реагенты, поэтому одновременно выполняют комплекс мер по защите оборудования и изделий от коррозии.

Разновидность обработки

Анодное подключение изделия выполняют при таких операциях:

  • Полировка. Получение гладкой поверхности, зеркала, защитной оксидной пленки;
  • Травление. Очистка перед покраской, сборкой, оклеиванием, точечной сваркой. Получение рельефа путем локализации действия;
  • Прошивание отверстий, резка с высокой точностью;
  • Обработка по размеру, копирование согласно образцу на электроде.

Совмещая анодный (растворение) и катодный (напыление) методы обработки, получают высокотехнологические изделия для различных областей применения.

Производительность

Станок имеет скорость процесса снятия слоя материала ниже, чем у механического оборудования. Выигрыш времени в том, что конечный результат по сложности, выдержке формы, сравним с работой 5 фрезерных станков.

Величина производительности определяется, как объем снятого материала (мм³) в единицу времени (мин) при подведенном токе в 1 А. Каждый состав электролита имеет свой показатель. Хлористый натрий, например, имеет значение 2,2 мм³/мин, азотнокислый натрий – 1,1 мм³/мин. Использование состав из нескольких реагентов увеличивает скорость растворения анода, повышает степень обработки.

Нужно выдерживать установленные зазоры (боковой, торцевой) между электродом и заготовкой. Учитываются напряжение, скорость подачи, конструкция рабочего органа, электропроводность раствора.

Производительность повышают, применяя методы многоэлектродного воздействия на площадь детали.

Резка

Увеличение плотности тока приводит к более интенсивному процессу съема металла с поверхности. Выравнивая скорость растворения с подачей катода, получают непрерывный процесс прорезывания канавок в материале. Удаление продуктов реакции обеспечивают непрерывным потоком прокачиваемой жидкости. В качестве электрода выступает проволока, перематываемая с одного барабана на другой.

Прошивание

Метод сходен резке, но электрохимический процесс происходит в основном на торце катода, который подается с равной скоростью. В этой операции электрод должен иметь достаточную жесткость, чтобы не воспринимать вибрацию, которая может передаваться через станок, не деформироваться при движении. Рабочая его часть способствует поддержанию устойчивого потока электролита в зазоре. Не рабочие края надежно изолируют.

Точность обработки плоскости металла составляет ±0,13 мм, отверстий 0,1 – 0,15 мм.

Станок может быть оборудован следящей за параметрами системой.

Копирование

Форма электродов в этом случае совпадает. Зазор выдерживают в расчетном значении. В результате электрохимической реакции, материал разрыхляется, вымывается в не совпадающих местах. В точках, где зазор меньше процесс идет интенсивнее, металл растворяется сильнее. В результате промежуток становится одинаковым, происходит электрохимическое копирование формы металлов обрабатываемых деталей (с допустимыми припусками из-за трудности контроля в малом зазоре). Точность достигаемого копирования от 0,5 мкм до 3 мкм, повторяемость параметров 0,5 — 10 мкм от электрода – эталона в партии.

Распространены универсальные варианты станка для электрохимической обработки металлов – копировально-прошивочные с широкой номенклатурой изделий. Область применения – твердосплавная обработка: инструмент, штампы, пуансоны.

Размерная

Эта технология предназначена для получения у детали требуемой формы, размера. Процедура выполняется при условии скоростного, непрерывного обновления электролитической среды в зоне действия полюсов. Принудительную прокачку ведут под давлением, создаваемым насосом. Постоянный поток жидкости позволяет уменьшать величину зазора между обрабатываемыми металлами. Сопротивление среды снижается, плотность тока растет, электрохимическая реакция ускоряется.

Заточка

Использованы особенности электрохимических явлений при растворении кромки металлов. Получение острия происходит в неравномерном электрическом поле при постоянном перемещении. Регулируя угол наклона, получают заточку заданной формы (наконечники, иглы, электроды). Используют, в основном, соли натрия при плотности тока 4-7 А/см², напряжение 8 — 15В.

Технология электрохимической обработки

Эффективность

Методы электрохимической обработки металлов в производстве получают все большее распространение из-за сравнительно небольшого энергопотребления, низкого уровня шума, вибраций, высокой точности и повторяемости результата при соблюдении технологической карты обработки металлов. Допустима обработка любых токопроводящих материалов, устойчивых к химическим составляющим раствора.

Методы электрохимической обработки металлов

Методом электрохимической обработки можно проводить практически любые операции по изготовлению деталей, доводке изделий либо заточке инструмента при отсутствии всякого негативного вмешательства в структуру металла.

Под электрохимической обработкой металлов понимают такие различные процессы, которые связаны со специфическим воздействием на металлические детали путем растворения поверхности электролитическим способом. Метод широко применяется в промышленности, в таких отраслях машиностроения, как создание космической техники, авиационных аппаратов, автомобильная индустрия, производство техники для медицинских нужд, установок энергетического назначения, различных микросистем.

Путем электрохимической обработки можно работать с металлами любого типа, марки, проводить операции со сплавами высоколегированными на основе никеля, крепкими титановыми сплавами и материалами, которые прошли закалку. Поскольку метод не предполагает контактного силового взаимодействия между инструментом и заготовкой, деталь не подвергают нагреву, это исключает возникновение таких негативных моментов, как выработка инструмента, растрескивание тела заготовки, покрытие пленочными оксидами, необходимость проведения доводочных работ по устранению заусенцев.

Изделия из металла, подвергнутые обработке электрохимическим способом, не имеют напряжений внутри структуры, изменений в кристаллической решетке, заусенцев на поверхности.

Назначение электрохимической обработки металла

Электрохимическая обработка деталей – иногда единственно возможный метод придания формы изделию из металла. Связано это с тем, что другие виды обработок: термическая или механическая – в некоторых случаях могут привести к изменению структуры поверхностного слоя. Изменятся свойства металла: увеличится хрупкость, потеряются эластичность и упругость, снизится сопротивляемость коррозии. Все это сделает невозможным дальнейшее использование детали в узле механизма, особенно если это ответственная конструкция.

Другой причиной, по которой целесообразно применение электрохимической обработки, это работа с твердыми сплавами. Обыкновенные резцы не всегда способны дать высокую точность обработки. Может понадобиться много операций доводки, а это финансово не всегда оправдано, ведь в итоге электрохимическая обработка дает самые точные прецизионные результаты всего лишь за один цикл операции обработки. Здесь также важен момент отсутствия влияния электрохимического инструмента на кристаллическую решетку металлической заготовки.

Чтобы понять, как можно использовать метод, нужно иметь представление о процессе обработки. Взаимодействие между инструментом и деталью проходит в растворе электролита и, по сути, представляет собой электролиз.

Процесс выглядит следующим образом:

  1. Заготовку и инструмент помещают в емкость, чтобы они не соприкасались между собой.
  2. К детали подсоединяют «+» клемму источника постоянного тока, к инструменту – «-» клемму.
  3. В емкость заливают электролит на основе нейтральной соли и подают напряжение.
  4. Между заготовкой и инструментом начинает течь электрический ток, и происходят окислительно-восстановительные реакции, где металл заготовки окисляется, а инструмент восстанавливается.
  5. В результате деталь приобретает определенную форму, а в электролите оседает шлам в виде продуктов окисления.

Разновидности обработки

Методом электрохимической обработки можно создавать формы произвольной конфигурации из любого без исключения металла.

Режущие операции

За счет того что ток можно уплотнить до очень высоких показателей, с поверхности металла в области протекания электролиза съем частиц будет более интенсивным. На этом принципе основана электрохимическая резка. Чтобы электрохимический процесс был стабильным, добиваются постоянной скорости окисления с одновременной подачей в рабочую область электрода катода. В итоге прорезь канавок в заготовке будет проходить непрерывно.

Дополнительно для эффективного удаления окислов из рабочей зоны при помощи насоса в емкости постоянно прокачивают раствор электролита. Катодом в таком автоматизированном процессе обычно служит металлическая проволока, которая с заданной скоростью перематывается между двумя барабанами с одного на другой. Электрохимический процесс позволяет получить очень узкий рез, сопоставимый с десятыми долями миллиметра.

Получение отверстий методом прошивания

Материал электрода в этом случае подбирают очень тщательно. Недопустимо, чтобы в процессе движения происходила вибрация электрода, что приведет к неточности образования отверстия. Все части электрода, которые не участвуют в операции, надежно изолируют, дабы избежать электролиза в других частях заготовки и не испортить последнюю. Точность диаметра, с какой можно получить отверстие путем электрохимического прошивания, не выходит за пределы 0.15 мм.

Метод копирования

Метод имеет свои сложности из-за необходимости тщательно контролировать толщину зазора, причем по трем осям координат. Точность обработки при этом может доходить до практически идеальных показателей при отклонениях до 3 микрон. Еще одна сложность – достичь высокого сходства параметров у деталей, полученных от одной прецизионной матрицы. Здесь разбег может составлять до 10 микрон.

Читайте также  Психологические особенности нехимических зависимостей

Получение точных размеров путем электролиза

Для получения высокоточных параметров размера детали в электрохимической обработке применяют способ принудительной прокачки электролита под давлением с одновременным его обновлением. Это позволяет создавать стабильно высокую плотность тока в зазоре и уменьшать зазор до максимально возможного значения.

Операции по заточке инструмента

Метод электрохимической заточки основан на принципе создания неравномерной плотности тока, направленной вдоль кромки режущего инструмента. В результате выборка металла идет под углом, и резец заостряется. Можно изменить угол заточки путем изменения угла наклона анодного инструмента.

Объем и скорость снятия металла напрямую зависят от силы тока и времени обработки изделия.

Если вы сталкивались с процессом электрохимической обработки металлов, имеете практический опыт проведения таких операций или базовые знания в этой области, поддержите тему в комментариях. Всегда интересно и полезно знать мнение специалистов!

Методы электрохимической размерной обработки

Целью электрохимической размерной обработки (ЭХРО) является получение на заготовке поверхности заданных формы, размеров и параметров шероховатости. В зависимости от принятой схемы обработки удаление припуска может осуществляться только на основе электрохимического растворения поверхности заготовки, которая в данном случае принимается за анод, или комбинированным методом, в основе которого лежит воздействие на заготовку нескольких видов энергетического воздействия, основным из которых является анодное растворение поверхностного слоя заготовки.

Методы, реализуемые на основе анодного растворения поверхности заготовки.

В основе большинства методов этой группы ЭХРО лежит формообразование поверхности заготовки способом объёмного копирования — зеркального отображения на заготовке формы и размеров электрода-инструмента, которым является катод [12]. Этот подход, предусматривающий конструирование катода по специальной методике, используют при обработке отверстий, объёмном копировании, калибровании, электрохимическом точении.

Формообразование новых поверхностей при ЭХРО может осуществляться и по аналогии с механическими методами обработки такими, как точение, сверление, фрезерование, протягивание. В этом случае вид электрохимической обработки называют по названию метода резания с добавлением к нему определения «электрохимический», например, электрохимическое точение.

Электрод-инструмент, рабочая поверхность которого адекватна форме и размерам обрабатываемой поверхности заготовки, называют профилируемым. В электрохимической размерной обработке используют и непрофилируемые электроды-инструменты, изготавливаемые в виде проволоки.

Электрохимическое прошивание отверстий— наиболее характерный методЭХРО (рис. 3.6, а).

Рис. 3.6. Схемы электрохимического прошивания отверстий: а — обычное; б— струйное

Этот метод используют при прошивании на заготовке 1 цилиндрических и конических, сквозных и глухих отверстий с любой формой поперечного сечения диаметром более 1,0…1,5 мм.Электрод-инструментизготавливают обычно из медной или латунной (реже стальной) трубки.

Получение в заготовке отверстий меньших размеров электрохимическим прошиванием затруднено в связи со сложностью изготовления электрода-инструмента, в качестве которого в таких случаях используют медицинские иглы.Однако этот способ изготовления отверстий малого диаметра сравнительно дорог и оправдывается только при одновременной прошивке большого числа отверстий в труднообрабатываемых материалах.

Для изготовления отверстий диаметром менее 1,5 мм применяется метод струйного электрохимического прошивания (рис.3.6, б).Этот метод характеризуется тем, что явно выраженного электрода-инструмента в данной схеме обработки нет. Его роль выполняет струя электролита 4. Методом струйного электрохимического прошивания получают глубокие отверстия диаметром до 0,2…1,0 мм на глубину до 50 диаметров отверстия. В качестве электролита здесь используют разбавленную серную кислоту (H24). Формирование струи электролита заданного диаметра при реализации метода струйного прошивания осуществляют в стеклянной трубке 3 с токопроводящей вставкой 2.

Электрохимическое объёмное копирование. Целью электрохимического объёмного копирования является получение на заготовке поверхностей сложной геометрической формы. Обработка производится неподвижным электродом-инструментом или с движением электрода-инструмента вдоль одной координаты (рис. 3.7).

Заданную форму фасонной поверхности заготовки 1 получают отображением на заготовке рабочей поверхности электрода-инструмента 2. Необходимые размеры в направлении движения электрода-инструмента устанавливают продолжительностью процесса ЭХРО и положением электрода-инструмента относительно заготовки в конце обработки.

Рис. 3.7. Схемы электрохимического объёмного копирования:

1 — заготовка, 2 — электрод-инструмент, 3 — рабочая камера

Этим методом можно получать как внутренние фасонные рабочие поверхности штампов и пресс-форм (рис. 3.7, а), так и наружные пространственно сложные поверхности типа профильной части лопаток турбин и компрессоров (рис. 3.7, б). Обработку лопаток производят, как правило, с двух сторон в рабочей камере 3 с прокачкой электролита через межэлектродные промежутки.

Электрохимическое разрезание и вырезание заготовок.Электрохимическое разрезание заготовки 1 осуществляют дисковым электродом-инструментом 2, вращающимся с большой частотой nэи (рис. 3.8, а). При этом электролит в зону обработки подаётся поливом через специальное сопло 3.

Электрохимическое вырезание заготовок сложного контура, а также чистовые операции вырезания выполняют непрофилированным подвижным электродом — проволокой 2, перемещающейся в зоне обработки со скоростью vэи (рис. 3.8, б). Верхний конец проволоки закрепляют в насадке сопла, которая формирует струю электролита. Электрод-проволоку силой Рпротягивают в вертикальном направлении для обеспечения равномерности её износа. Устройство с проволокой перемещается (Ds) вдоль заданной траектории реза. Направление реза определяется геометрической суммой векторов продольной и поперечной подач.

Рис. 3.8. Схемы электрохимического разрезания (а), профильного вырезания (б) и электрохимического точения (в): 1 — заготовка, 2 — электрод-инструмент, 3 — сопло для подачи электролита

Для выполнения фасонного реза используют станки с ЧПУ, где векторы подач могут изменяться на каждом следующем участке реза с помощью управляющей программы станка. Этим способом вырезают из листа заготовки фасонной формы, производят раскрой и разрезание листового материала толщиной не более 20 мм.

По этой же схеме изготавливают пазы, щели, подрезают нежёсткие заготовки, например, пружины. Заготовки в процессе электрохимического разрезания проволочным электродом-инструментом не деформируются, а кромки на обработанных поверхностях округляются и не имеют заусенцев.

Электрохимическое точение.Метод электрохимического точения используют для образования цилиндрических, торцовых и фасонных поверхностей тел вращения на заготовках из труднообрабатываемых резанием металлов и сплавов (рис. 3.8, в).По кинематике схема электрохимического точения подобна схеме точения заготовки фасонным токарным резцом. Однако электрод-инструмент 2 в отличие от токарного резца не имеет механического контакта с заготовкой 1, а находится от неё на расстоянии межэлектродного зазора.

Электрод-инструмент может двигаться как с поперечным, так и с продольным движениями подачи. Электролит подают в межэлектродный промежуток принудительно.

В связи с отсутствием при электрохимическом точении силового воздействия на заготовку этим методом можно обрабатывать заготовки с диаметром до нескольких метров при толщине стенки, измеряемой долями миллиметра. Минимальная погрешность размеров при этом не превышает 0,01…0,03 мм.

Электрохимическое протягивание. Этим способом обрабатывают наружные и внутренние поверхности на заготовках, имеющих предварительно обработанные поверхности, по которым можно базировать электрод-инструмент (рис. 3.9, а). Его устанавливают относительно заготовки 1 с помощью диэлектрических направляющих 3. Электрохимическое протягивание осуществляют при продольном (иногдас вращением) перемещении электрода-инструмента 2 с движением подачи Ds.

Рис. 3.9. Схемы электрохимического прошивания (а) и калибрования (б)

По такой схеме выполняют чистовую обработку цилиндрических отверстий, нарезание резьб, изготовление шлицов, винтовых канавок.

Электрохимическое калиброваниеприменяют для повышения точности формы и геометрических размеров предварительно выполненных наружных или внутренних поверхностей заготовок удалением с обрабатываемой поверхности незначительных припусков (0,3…0,5 мм). Чаще всего электрохимическое калибрование осуществляют при неподвижных электродах (рис. 3.9, б). Исходная шероховатость поверхности перед калиброванием должна быть достаточно высока и соответствовать значениям Ra= 12,5…25 мкм.Режим и длительность электрохимического калибрования подбирают такими, чтобы обеспечивалось достижение заданной по чертежу точности размеров и шероховатости поверхности в пределах Ra= 0,16…2,5 мкм.

Электрохимическим травлениемназывают удаление оксидов и окалины с поверхностей заготовок из углеродистых и легированных сталей,цветных металлов и сплавовв электролитах. Используют травление и для выявления структуры материала. Растворы, используемые при травлении, называют травителями. В зависимости от полюса источника тока, к которому подключена заготовка, выделяют анодные и катодные методы травления.

В процессах, основанных на анодном травлении, катод изготавливают из свинца, а в качестве электролитов применяют растворы серной (НСl) или соляной (H2SO4) кислот с добавлением азотной (HNO3) или плавиковой кислоты (HF).Кислота проникает через поры окалины до поверхности заготовки и вступает во взаимодействие с основным металлом. Она действует на основной металл как растворитель и вызывает бурное выделение водорода в виде пузырьков. Пузырьки водорода разрыхляют и механически сбивают окалину.

Читайте также  Лекции по биохимии углеводов

Анодное травление протекает очень интенсивно. Поэтому важно, чтобы процесс был прекращён непосредственно после удаления оксидов с поверхности заготовки, так как продолжение травления приведёт к растравливанию и неоправданным потерям основного материала. В результате травления получают слегка шероховатую поверхность. Такая поверхность пригодна для нанесения на неё покрытия и обеспечивает хорошее сцепление покрытия с основным металлом. Чрезмерно растравленная заготовка имеет чёрную глубоко изъеденную поверхность.

При катодном травлении заготовку подключают к отрицательному полюсу источника тока, а анодом становится свинцовая пластина. Катодное травление происходит за счёт химического восстановления металла из окиси железа и механического отрыва окислов выделяющимся водородом. Этот метод травления позволяет полностью защитить металл от растравливания. Однако при катодном травлении возможно насыщение обрабатываемой поверхности водородом и появление так называемой водородной хрупкости заготовки.

Травление цветных металлов производят как для окончательной отделки поверхности заготовки с последующим её пассивированием или лакированием, так и для подготовки поверхности к нанесению гальванического покрытия.

Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 1472 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Размерная электрохимическая обработка металлов

Главная > Реферат >Коммуникации и связь

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Томский политехнический университет

Тема: «Размерная электрохимическая обработка металлов»

Выполнили студенты: гр.З-4351

5.Общая характеристика оборудования для ЭХО———————————-17

7. Влияние ЭХО на работающих и на окружающую среду————————19

Важнейшим условием повышения эффективности общественного производства и улучшения качества продукции является ускорение темпов научно-технического прогресса, что достигается, в частности, техническим перевооружением производства и широким внедрением прогрессивной техники и технологии.

Первостепенная роль в решении этих задач принадлежит машиностроению – отрасли промышленности, производящей машины, оборудование, приборы, а также предметы культурно-бытового назначения. При этом к продукции машиностроения предъявляются высокие эксплуатационные и технико-экономические характеристики, особое внимание уделяется улучшению качества выпускаемых машин, оборудования, приборов, повышению их технического уровня, производительности, надежности и безопасности в эксплуатации.

Для достижения высоких эксплуатационных и технико-экономических характеристик необходимо совершенствовать технологию, повышать качество обработки деталей, применять новые конструкционные материалы, совершенствовать и разрабатывать новые технологические методы обработки.

К числу современных технологических процессов, сокращающих трудоемкость обработки металлических материалов, относится электрохимическая обработка (ЭХО) заготовок и деталей в токопроводящем растворе (электролите).

В настоящее время область практического применения ЭХО распространяется от простых операций по отрезке заготовок из труднообрабатываемых сталей и сплавов вплоть до операций по формообразованию сложнопрофильных деталей, например турбинных лопаток.

Созданы и успешно эксплуатируются станки для электрохимического формообразования профиля пера лопаток турбин и компрессоров, отрезки заготовок, заточки режущих инструментов, формообразования отверстий, пазов и щелей и для других технологических операций; разрабатываются и осваиваются новые и совершенствуются существующие технологические процессы и оборудование; повышаются технико-экономические и эксплуатационные характеристики станков и установок для ЭХО.

1.Основы процессов ЭХО.

Явление анодного растворения. Электрохимическая обработка металлов основана на способности их растворяться в результате окислительных реакций, происходящих в среде электропроводного раствора – электролита – под действием на него постоянного электрического тока. Такой химический процесс растворения металлов называют электролизом . Электролиз протекает при наличии источника питания, электролита и двух металлических проводников, называемых электродами, каждый из которых находится в электролитической ванне с электролитом.

В электролите свободными электрическими зарядами являются ионы, образующиеся при растворении, например, в воде солей, кислот или щелочей. Молекулы таких веществ, взаимодействуя с молекулами растворителя – воды, распадаются (диссоциируют) на положительно и отрицательно заряженные ионы. При этом движение ионов в электролите неупорядоченное. Под действием электрического поля, создаваемого источником питания, между электродом, соединенным с положительным полюсом и называемым анодом, и электродом – катодом, соединенным с отрицательным полюсом, возникает направленное движение ионов – отрицательно заряженные ионы (анионы) движутся к аноду, а положительно заряженные ионы (катионы) – к катоду. В электролите, таким образом, возникает электрический ток, представляющий упорядоченное движение положительно и отрицательно заряженных ионов.

Рисунок 1. 1 – электрод-анод; 2 – электролит; 3 – электрод-катод; 4 – источник питания.

Схема движения ионов в наиболее часто применяемом для ЭХО электролите – водном растворе хлористого натрия NaCl – приведена на рисунке 1. при растворении хлористого натрия в воде его молекула распадается на катион натрия Na + и анион хлора Cl – . Вода Н 2 О при этом также частично диссоциирует на катионы водорода Н + и анионы гидроксила ОН – . При подаче на электроды напряжения от источника питания анионы гидроксила и катионы водорода вместе с анионами хлора и катионами натрия вынуждены под действием сил электрического поля перемещаться соответственно к катоду и аноду. Атомы поверхностного слоя электрода-анода 1, получая от движущихся к нему анионов хлора и гидроксила дополнительные отрицательные заряды, превращаются в положительные ионы железа. Последние под действием сложных катодных и анодных реакций взаимодействуют с ионами гидроксила и образуют гидрат окиси железа Fe(OH) 3 , который в виде нерастворимого химического соединения выпадает в осадок. Таким образом, происходит электрохимическое анодное растворение железа. Одновременно с этим на катоде выделяется водород, выходящий из электролита в виде пузырьков. Реакции, протекающие на катоде, как правило, не разрушают его, т.е. катод при ЭХО не изнашивается.

Параметры анодного растворения. Электролиз протекает в межэлектродном промежутке , под которым принято понимать пространство между поверхностями катода и анода. Следовательно, электрохимическое анодное растворение происходит без непосредственного механического контакта поверхностей катода и анода.

В соответствии с первым законом Фарадея объем V растворенного металла при электролизе прямо пропорционален объемному электрохимическому эквиваленту k данного металла, сила тока I и времени t:

Объемный электрохимический эквивалент k металла зависит от его валентности и атомной массы.

На практике объем растворенного металла не всегда соответствует величине, рассчитанной по этому уравнению. Так, объем растворенного металла существенно зависит от плотности тока на аноде, определяемой отношением силы тока I к площади S анода:

При определенном сочетании параметров процесса – плотности тока, вида обрабатываемого металла, состава и скорости обновления электролита в межэлектродном промежутке – объем V растворенного металла относительно расчетного его значения может уменьшаться, а в некоторых случаях процесс анодного растворения полностью прекращается. Это объясняется образованием на поверхностях анода труднорастворимых окисных пленок, часто называемых пассивными .

При наличии в электролите достаточного количества активирующих анионов, например анионов хлора Cl – , происходит вытеснение из окисной пленки кислорода и разрушение ее без дополнительных затрат электрической энергии. В таких процессах, называемых активными , электрическая энергия расходуется непосредственно на электрохимическое растворение металла анода. Если в электролите недостает активирующих анионов, то на электрохимическое анодное растворение этих пленок затрачивается дополнительная электрическая энергия. При этом эффективность процессов ЭХО существенно снижается. Такой процесс электрохимического анодного растворения металла называют пассивным .

Активное анодное растворение отличается от пассивного особенностями реакций, происходящих на аноде. Активное растворение характеризуется хорошей растворимостью металла анода, так как при этом побочные реакции, кроме основной – анодного растворения, не протекают. Активное растворение металла происходит, например, при электрохимическом травлении. При пассивном растворении часть электрической энергии расходуется на побочные реакции, обеспечивающие удаление с поверхностей анода труднорастворимых окисных пленок. Пассивное растворение металла происходит, например, при электрохимическом полировании.

Повышение плотности тока i относительно оптимального ее значения может привести при определенных условиях к образованию окисных пленок сложного состава, которые не растворяются при электролизе. При этом наступает полная пассивация , т.е. переход поверхностного слоя металла из активного состояния в пассивное, при котором процесс анодного растворения прекращается. Подобные пленки удаляют с поверхностей анода механически, например абразивной обработкой.

Эффективность процессов ЭХО оценивают так называемым коэффициентом выхода металла по току:

где V ф – фактический объем растворенного металла при пропускании определенного количества электричества, см 3 ; V – расчетный объем металла, который должен раствориться при пропускании того же количества электричества, см 3 .

С учетом коэффициента η уравнение, характеризующее объем растворенного металла, приобретает следующий вид:

V ф , как правило, всегда меньше расчетного V, т.е. η 1 2 3 Смотреть все

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: