Электрохимическая обработка

Электрохимическая размерная обработка основана на локальном анодном растворении материала заготовки в растворе электролитов при интенсивном движении электролита между электродами.

Обрабатываемость металлов и сплавов электрохимическим методом зависит от их химического состава и не зависит от их механических свойств и структурного состояния. К преимуществам метода относятся высокое качество поверхности при увеличении производительности обработки, отсутствие теплового воздействия на деталь, а также отсутствие износа электрода-инструмента. Благодаря этому при электрохимической обработке не образуется слоя измененной структуры и исключается образование на поверхности прижогов, трещин, остаточных напряжений и т. д.

Целесообразность применения

Применение электрохимической обработки оказывается высокоэффективным и экономически целесообразным в следующих основных случаях:

  1. для обработки деталей из особо твердых, хрупких или вязких материалов (жаропрочные, твердые и титановые сплавы, нержавеющие и закаленные стали);
  2. для обработки конструктивно сложных узлов и деталей (лопатки газовых турбин, штампы, прессформы, литформы, внутренние каналы и полости и т. п.) даже из материалов, поддающихся резанию;
  3. для замены особо трудоемких (в том числе ручных) операций (удаление заусенцев, скругление кромок и т. п.);
  4. для получения высококачественной, в том числе полированной поверхности без дефектов в поверхностном слое.

Известные разновидности электрохимической обработки целесообразно классифицировать по двум определяющим признакам - механизму самого процесса разрушения металла и способу удаления из рабочей зоны продуктов реакции. Исходя из этого можно назвать три основных направления, по которым идет развитие и внедрение электрохимических методов обработки: электрохимикогидравлическая (анодно-гидравлическая) обработка, электрохимикомеханическая обработка и комбинированные методы обработки.

Электрохимикогидравлическая обработка

Электрохимикогидравлическая обработка (называемая также электрохимической обработкой в проточном электролите) основана на анодном растворении металла и удалении продуктов реакции из рабочей зоны потоком электролита. При этом скорость движения потока электролита в межэлектродном зазоре поддерживается в пределах 5-50 м/сек (при помощи насоса, обеспечивающего давление 5-20 кгс/см2, или благодаря вращению катода-инструмента, непрерывно смачиваемого электролитом). Рабочее напряжение поддерживается в пределах 5-24 в (в зависимости от материала и технологической операции), зазор между электродами от 0,01 до 0,5мм; величина зазора регулируется автоматическими следящими системами. В качестве материала для изготовления электрода-инструмента используют нержавеющую сталь, латунь, графит (последний при обработке на переменном или импульсном напряжении).

Энергоемкость этой группы процессов зависит от химического состава обрабатываемого материала и выхода по току. Для большинства технологических операций она составляет 10-15 квт-час/кг. Наиболее распространенными в настоящее время являются следующие виды электрохимикогидравлической обработки.

Копировально-прошивочные операции, осуществляемые при поступательном движении катода-инструмента, форма которого копируется на изделии одновременно по всей поверхности (рис. 5).

Эти операции применяются при изготовлении лопаток турбин, ковочных штампов и т. д. При скорости удаления металла 0,1-0,5 мм/мин достигается чистота поверхности 6-7; с ростом скорости обработки до 1-2 мм/мин чистота поверхности повышается до 8-9. Наибольшая производительность, получаемая при обработке полостей на станке модели МА-4423, составляет 15000 мм3/мин при токе 5000 а. Скорость подачи инструмента в направлении съема металла составляет 0,3-1,5 мм/мин при обработке штампов, прессформ и лопаток и 5-6 мм/мин при прошивании отверстий. Чистота поверхности 6-9; точность обработки 0,1-0,3 мм. Обработка ведется при минимальных зазорах (0,1-0,15 мм); наибольшие зазоры (5-6 мм) - при одновременной обработке больших поверхностей.

Прошивание отверстия электрохимическим методом

Рис. 5. Схема прошивания отверстия электрохимическим методом

Обработка вращающимся дисковым инструментом

Рис. 6. Обработка вращающимся дисковым инструментом

Обработка вращающимся дисковым инструментом

Обработка вращающимся дисковым инструментом (рис. 6), которая позволяет осуществлять профильное, плоское и круглое наружное шлифование безабразивным инструментом с получением чистоты поверхности 7-9 при производительности по нержавеющим сталям до 150-200 мм3/мин с рабочей площади 1 см2 и 60-80 мм3/мин по твердым сплавам, применяется для получения профиля твердосплавных резьбовых плашек, фасонных резцов, накатных роликов, изготовления наружных шлицевых пазов, прорезания узких щелей, разрезания заготовок (ширина реза 1,5-2,5 мм; чистота поверхности 6-7), а также для обработки постоянных магнитов. Обработка ведется при зазорах в 0,01-0,1 мм; точность обработки 0,01-0,05 мм, чистота поверхности 6-9. Скорость подачи в зависимости от глубины обработки колеблется от 1 до 40 мм/мин, напряжение 6-10 в. При обработке твердого сплава применяется переменный или импульсный ток.

Схема электрохимического удаления заусенцев

Рис. 7. Схема электрохимического удаления заусенцев: 1 - инструмент; 2 - изолирующая втулка; 3-заготовка (анод); 4 - удаляемый заусенец

Проволочное сложноконтурное вырезание по копиру изделий из закаленных, нержавеющих сталей и других труднообрабатываемых материалов позволяет изготовлять матрицы штампа, шаблоны, сквозные и глухие пазы. Производительность обработки до 40 мм2/мин при чистоте поверхности 8 - 9. Точность обработки при прямолинейном резании 0,02 мм, при резании по контуру 0,06 мм. Максимальная толщина разрезаемой заготовки 20 мм (приведенные данные получены на станке МА-4429).

Удаление заусенцев с шестерен (рис. 7), деталей гидроаппаратуры, мелких радиотехнических изделий и т. п.

Изготовление канавок в специзделиях.

Фигурная обработка тел вращения как по торцу изделия, так и снаружи и внутри. Точность обработки при применении фасонного катода 0,05-0,1 мм.

Электрохимикомеханическая обработка

Электрохимикомеханическая обработка основана на анодном растворении металла и удалении продуктов реакции с обрабатываемой поверхности и из рабочей зоны при помощи абразива и потока электролита. К этому виду обработки относятся электрохимическое шлифование (электроабразивная или электроалмазная обработка), электрохимическая обработка с нейтральным абразивом (шлифование, хонингование и полирование) и анодно-абразивная обработка. При электроабразивной и электроалмазной обработке съем металла осуществляется не только за счет реакции анодного растворения, но также и зернами абразива или алмаза.

Производительность при электроалмазном шлифовании твердых сплавов в 1,5-2 раза выше, чем при алмазном шлифовании, а износ алмазного круга меньше в 1,5-2 раза (при работе кругами на бронзовой связке Ml, на связках М5, МВ1 и МО13Э износ круга приблизительно такой же, как при алмазном шлифовании); чистота поверхности такая же, как при алмазном шлифовании. При электрохимическом шлифовании мощность, расходуемая на привод шлифовального круга, уменьшается в несколько раз. При этом резко понижается температура поверхностного слоя, благодаря чему полностью исключается появление трещин и прижогов. Этот метод широко применяется для затачивания твердосплавного инструмента.

Электрохимическая обработка с нейтральным абразивом находит применение для плоского, круглого и профильного шлифования, хонингования внутренних цилиндрических поверхностей, супер- финишной обработки. Во всех случаях производительность этих операций в четыре - восемь раз больше, чем при механической обработке.

Комбинированные методы обработки

К комбинированным методам обработки относятся электроэрозионнохимический и электрохимический - ультразвуковой.

Электроэрозионнохимический метод обработки основан на одновременном протекании процессов анодного растворения и эрозионного разрушения металла и удалении продуктов реакции из рабочей зоны потоком электролита. При прошивочных операциях скорость подачи катода достигает 50-60 мм/мин для стали, 20- 30 мм/мин для жаропрочных сплавов и 10 мм/мин для твердых сплавов. При этом износ катода-инструмента не превышает 2,5%; точность обработки 0,1-0,4 мм (по экспериментальным данным).

Этот метод может быть использован также для круглого, плоского и профильного шлифования, разрезания заготовок из труднообрабатываемых материалов. При разрезании заготовок из нержавеющей стали производительность составляет 550-800 мм2/мин; износ инструмента при этом достигает 4-5%; точность обработки 0,1-0,3 мм. Станки для этого метода обработки в настоящее время не выпускаются.

Электрохимический способ обработки основан на разрушении металла путем одновременного анодного растворения его и воздействия ультразвуковых колебаний. Этот способ применяется для обработки твердосплавных вытяжных штампов.

 

Похожие материалы

Комментарии

Добавить комментарий