Способ размерной электрохимической обработки

 

СПОСОБ РАЗМЕРНОЙ. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, согласно которому рабочую среду из приготовительного бака подают в рабочий бак и межэлектродный . промежуток и осугдествдяют последук1щую промывку деталей, отличающиеся тем, что, с целью стабилизации процессаобработки при снижении расхода технологической воды и электролита, промывку деталей осуществляют последо вательно не менее чем в двух промывных баках методом окунания, при этом чистую воду подают на вхбд второго по порядку промывного бака, выход ко--- J торого соединен с входом первого бака , а выход его связан с приготовительным баком, а расходу чистой воды определяют из условия поддержа-ния постоянного уровня среды в рабо- . чем баке по формуле ист воды п где п - число деталей; S - площадь поверхности одной деg тали, Р - мадса воды, требующаяся для пpo 1ывки из расчета на 1 см. поверхности детали; P 3i p l05iг k(--)( + , шi Qli-4).l . . (Л где Р. средняя толщина съема меСр талла с поверхности детали; г масса, приходящаяся на гидроксильные группы в составе шлама, образованного 1 Г| сплава, г; d b плотность сплава, г/см; масса раствора на 1 г сухого шлама, г; ОС X Q массовая доля электролита; количество электричества ел необходимое для растворения 1 г сплава; Ч, выход по току. оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН цц> В 23 Р 1/04

j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

K ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9 -5

p„=d0 (1,0О9г+Q(1-õ)(1+ã)+9327 10

xQ (1-g)) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3467299/25-08 (22) 07.07.82 (46) 15.10.84. Бюл. Р 38 t (72) О.Х.Чахальян, М.A.Êîðoáoâ, Б. И.Бобер, П.П.Наумов и A,È.Ãåíåðà лов (71) Производственное объединение

"Лениградский завод турбинных лопаток" им.. 50-летия СССР и Завод-ВТУЗ при производственном объединении

"Ленинградский металлический завод" (53) 621.9.048.4.06 (088.8) (56) 1. Цербак M.Â. Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов. М., "Машиностроение", 1981, с. 224 (прототип).

I (54 ) (57 ) СПОСОБ РАЗМЕРНОЙ. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, согласно которому рабочую среду из приготовительного бака подают в рабочий бак и межэлектродный промежуток и осуществляют последующую промывку деталей, отличающийся тем„ что, с целью стабилизации процесса обработки при снижении расхода технологической воды и электролита, промывку деталей осуществляют последо.вательно не менее чем в двух промывных баках методом окунания, при этом чистую воду подают на вход второго по порядку промывного бака, выход ко„„SU„„1118513 А торого соединен с входом первого бака, а выход его связан с приготовительным баком, а расход ч чистой воды определяют из условия поддержания постоянного уровня среды в рабо- . чем баке по формуле

„5 Р9

ЧИСТ ВОДЫ TI где n — число деталей;

5 — площадь поверхности одной детали, см2;

Pn — маСса воды, требующаяся для промывки из расчета на 1 см . поверхности детали; где ср — средняя толщина съема ме. талла с поверхности детали; С„ — масса, приходящаяся на гидроксильные группы в соста- Я ве шлама, образованного 1 r сплава, г; — плотность сплава, г/см ; ВВы

В

Ь вЂ” масса раствора на 1 г сухого шлама, г; х. — массовая доля электролита; QQ

Й вЂ” количество электричества;,е необходимое для растворения

1 r сплава; выход по току

СЮ

113 8513

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к технологии обработки деталей электрохимическим способом (ЭХО) и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где имеет место электрохимическая обработка деталей.

Известен способ размерной электрохимической обработки, состоящий из приготовления раствора электролита, подачи его в бак для раствора электролита с последующим поступлением на станок для электрохимической обработки, подачи воды для .промывки деталей от раствора электро-, лита, очистки промывных вод от элект-15 ролита и примесей в аппаратах очистки )1 3.

Недостатком этого способа является изменение эксплуатационных характе1 истик в результате изменения QQ состава электролита,.имеющего место в процессе электрохимической обработки.

Так, при обработке сплавов, содержащих хром, в растворах на основе нитрата или хлорида натрия нарастает содержание хромат-ионов, . причем в нитратных растворах нарастает, кроме того, содержание нитрит- . ионов и ионов аммония. При этом не обеспечивается стабилизация концентрации примесей в растворе. Изменение концентрации указанных примесей оказывает влияние на выход по току, вследствие чего ухудшается точность обработки деталей. Кроме того,. использование данного способа приводит к большому расходу чистой воды, требующейся как при приготовлении раствора электролита,. так и для промывки деталей после электрохимической 40 обработки, и необходимости использования специальной дорогостоящей системы сточных вод после промывки деталей, Наличие такой системы даже при "нормальной работе не исключает 4$ попадания вредных примесей в окружающую среду, а при аварийных ситуациях может привести к сбросу больших количеств электролита без очистки.

Цель изобретения — стабилизация процесса электрохимической обработки при снижении расхода технологической воды и электролита.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу размерной электрохимической обработки рабочую среду из приготовительного бака подают в рабочий бак и межэлектродный промежуток, промывку деталей осуществляют последовательно не менее чем в двух промывных баках методом оку- 60 нания, при этом в случае использования двух промывных фрков чистую воду подают на вход второго по порядку промывного бака, выход которо.

ro соединен с входом первого бака, выход его связан с приготовительным баком, а расход V чистой воды определяют из условия поддержания постоянного уровня среды в рабочем баке по формуле

Ч =ESP мист Воды и где и — число деталей;

5 — площадь поверхности одной детали, см ;

Р„ — масса воды, тРебующаяся для промывки из расчета на 1 см поверхности детали, г/см

Р„= сУР (),059г6(1- )() .)+9,327 10 х Я()-y)J где 0 — плотность сплава, г/смз;

Рср средняя толщина съема металла с поверхности детали; — масса, приходящаяся на гидроксильные группы в составе шлама, образованного 1 г сплава, г;

Ь вЂ” масса раствора, приходящаяся на 1 г сухого шлама, г; — массовая доля электролита; количество электричества, необходимое для растворения 1 г сплава, Кл, выход .по току.

В случае использования трех и большего числа баков чистую воду подают на вход последнего по порядку промывного бака, выход которого соединен с входом предыдущего бака и т.д., выход первого бака связан с приготовительным баком.

Эффективность от применения предлагаемого способа может быть существенно повышена, если детали перед промывкой выдерживать над поддоном от 1 до 10 мин и осуществлять подогрев промывных вод, раствора или детали до температуры в интервале от цеховой до температуры кипения.

Наличие замкнутого цикла приводит к снижению темпа нарастания концентрации растворимых примесей (соединений хрома, нитритов, ионов аммония и др, ) в растворе электролита, использующегося,при ЭХО,что означает более высокую стабилизацию раствора по всем примесям и увеличение доли утилизации хрома в виде нерастворимых соединений в составе шлама. Снижение темпа нарастания примесей тем больше, чем больше концентрация примесей в растворе. Благодаря возврату электролита и примесей концентрация примесей в растворе, используемом при ЭХО, оказывается более высокой, а темп нарастания концентрации примесей.эа счет процесса ЭХО— более низким, чем в случае отсутствия замкнутого цикла, На чертеже изображена схема, поясняющая предлагаемый способ °

1118513

На схеме изображены бак 1 для приготовления раствора электролита, рабочий бак 2 для раствора, используемого при ЭХО, станки 3 для ЭХО, аппараты 4 для очистки раствора электролита от шлама, узел 5, предназначенный для промывки деталей, который состоит из нагревателей 6 и 7 и проиывных баков 8 и 9, Под,дон 10 служит для сбора раствора

"при выдержке деталей перед промывкой.

В баке 1 приготавливают раствор электролита,. который поступает в рабочий .бак 2 для раствора, и далее— . на станки 3 для ЭХО. Обработанные детали поступают в узел промывки, в .который подают чистую воду.

Раствор электролита (25 мас.%) после ЭХО деталей, изготовленных:из сплава, содержащего хром (плотность сплава 8 г/см ), поступает в аппа- раты 4 для очистки раствора электролита от шлама. Содержание раствора электролита во влажном шламе

37,5 мас.Ъ, т.е. 0,6 на 1 г .сухого шлама, а содержание гидроксильных групп (химически связанной воды в составе гидроксидов ) составляет =

0,91 на 1 г сплава. Выход по току (= 0,54. Вычисляют массу воды, теряемую с 1 г металла (О = 4200 Кл ):

Р =1,059 0,91+0,6 (1-0,25) (1+0,91)+

+9,327 10 - 4200(1-0,54)=0,96+0,86+ +О, 18=2, 0 г.

Обрабатывают 100 лопаток, каждая площадь 1000 см с толщиной припус ка < =0,5 см. Промывку деталей от раствора электролита осуществляют при 30 C.: В этом случае масса раствора электролита на 1 см детали .Р„ =0,05 г/см (определена экспериментально). Определяют массу воды, требующ юся для промывки иэ расчета на 1 см поверхности детали Р =

=8 - 0,5-2,0=8 r. Определяют массу воды; которую подают на узел 5.

Ч „„ 8,,=100 ° 1000: 8 г=800000 г

Для обеспечения эффективной промывки деталей от раствора электролита и снижения концентрации раство- . ра на детали до допустимой нормы, необходимо вычислить коэффициент эффективности использования воды для промывки деталей от раствора электролита в узле 5.

K = 80 5 2 0 . 160

0 05

Из опыта эксплуатации известно, что при однократной промывке обеспечивается разведение раствора в

1000...10000 раз. Количество баков (П ), требующееся для обеспечения заданного ), определяют по формуле

CAPP C„„ б 1„(к+ ) " где С„р — концентрация раствора электролита на деталях, .поступивших на промывку, г/л;

С вЂ” максимально допустимая

5 концентрация, электролита на деталях, г/л.

t 1000 0 . 4

"Ъ Р (160+1) 2,2. . °

Следовательно, в данном случае ,достаточно двух баков промывки деталей от раствора электролита.

Находят .массу Воды (из общей массы 800 кг), которая необходима для компенсации потерь с раствором электролита, содержащимся в шламе после .очистки раствора электролита от шлама

800 ° — — = 344 кг

0 86

2,0

Определяют массу воды, которую теряют .в результате реакций электро-. лита и последующих реакций в раст25

800-344=456 кг

Определяют массу электролита (соли ), которую теряют с раствором

25 344 = 115

30

Таким образом, в баке 1 необходимо приготовить 459 кг раствора (344+115 ) с концентрацией электролита 25.мас.Ъ. Для этого в бак 1

35 водят 344 кг промывных вод, поступившйх от узла 5, и 115 кг электролита (соли ) .

Остальную массу промывных вод подаЮт либо непосредственно в рабочий

4р бак 2, либо в бак 1 для приготовления раствора электролита. В последнем случае скорость растворения электролита повышается, так как концентрация раствора в баке 1 ниже, 45 чем в рабочем баке 2, и составляет

12,6 мас.Ъ.

115 100

11+800 т.е. как и в первом случае,.достаточно двух баков.

При обработке, деталей, изготовленных из того же сплава с 6

= 0,05 см, промывку осуществляют при 50 с 3-х мин предварительной выдержкой для того, чтобы часть раст;вора электролита стекла с деталй. В

55 этом случае количество раствора электролита на .детали Р„ =0,005 r/öì (определено, экспериментально ).

Рассчитывают коэффициент использования воды для промывки деталей от

60 раствора электролита

8-0 05 -2 0 160, 0,005

1118513

Составитель М.Климовская

Техред С.Мигунова Корректор A.OáÐó÷àÐ

Редактор Н.Касарда

Заказ 7334/11 Тираж 1036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

pro делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Если эти условия (температура

50 С, 3-х мин предварительная выдержка деталей ) обеспечивают для деталей с Р = 0,5 см (1-й сЛучайl, то

- 0

8 ° 0 5 2 0

1

При таком высоком разведении раствора электролита водой достаточен один бак промывки.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известньюли позволяет повысить точность обработки за.счет стабилизации состава раство15 ра, снизить расход воды в 100 раэ путем уменьшения степени разбавления раствора, .содержащегося на деталях при промывке. Обеспечение замкнутой циркуляции раствора приводит к повышению содержания хромсодержащих анионов в технологическом растворе и увеличению доли хрома в составе шлама, который доступен для утилиз» ., ции. Кроме того, предлагаемый способ позволяет исключить испольэова ние дорогостоящих очистных сооружений и обеспечить наиболее действенную защиту окружающей среды за счеч использования бессточной технологии.