Способ комбинированной обработки деталей

 

Использование: производство деталей авиационной, химической и инструментальной отраслей промышленности. Сущность изобретения: в качестве электролита применяют твердые ионные проводники на основе металла, соответствующего основному компоненту обрабатываемого сплава. Перед обработкой детали через слой твердого электролита пропускают вспомогательные импульсные электрические разряды. Технологический ток пропускают через электролит , переведенный в сулерионное состояние. Длительность вспомогательных импульсных разрядов ( тр) определяют по формуле: СэУэ-Р|(Тс-То) Ъ A ii где Сэ, УЗ , РЭ - удельная теплоемкость, плотность и удельное электрическое сопротивление твердого электролита при температуре окружающей среды Т0 293 К: Рэ - активная площадь электрода-инструмента; Тс - температура электролита при суперионном состоянии; 1С - средний ток вспомогательного разряда. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)ю В 23 И 5/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/Ъ Чс.2 (21) 4922266/08 (22) 26.03.91 (46) 23.05.93. Бюл. М 19 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) Е.К.Липатов (56) Гуревич Ю.Я. Твердые электролиты.—

М.: Наука, 1986(Серия "Наука и технический прогресс"), с. 20-32, Заявка Японии М 61-260924, кл. В 23 H ./06, 1986. (54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБСТКИ ДЕТАЛЕЙ (57) Использование: производство деталей авиационной, химической и инструментальной отраслей промишленности. Сущность изобретения: в качестве электролита применяют твердые ионные проводники на основе металла, соответствующего основному компоненту обрабатываемого сплава. ПеИзобретение относится к металлообработке, в частности к комбинированным методам обработки, сочетающим электрохимическую и механическую обработку, и может быть использовано в производстве деталей авиационной, химической и инструментальной отраслей промышленности, а также деталей, наплавленных износостойкими покрытиями.

Цель изобретения заключается в повышении производительности обработки за счет увеличения электропроводности электролита.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, содержащем пропускание электрического тока через электролит и удаление

„„5UÄÄ 1816579А1 ред обработкой детали через слой твердого электролита пропускают вспомогательные импульсные электрические разряды. Технологический ток пропускают через электролит, переведенный в суперионное состояние. Длительность вспомогательных импульсных разрядов (тР) определяют по формуле:

Ъ ра |с где Сэ, )ъ, — удельная теплоемкость, плотность и удельное электрическое сопротивление твердого электролита при температуре окружающей среды Т - 293 К;

F3 — активная площадь электрода-инструмента Tc — температура электролита при суперионном состоянии; !с — средний ток вспомогательного разряда. 2 ил. металла электронейтральным шлифовальным кругом, в качестве электролита применяют твердые ионные проводники на основе катионов металла, соответствующего основному компоненту. Перед,обработкой детали через электролит пропускают импульсные электрические разряды. Технологический ток пропускают через электролит, находящийся в суперионном состоянии (состоянии повышенной проводимости).

Длительность пропускаемых импульсных электрических разрядов (тР) определяют по формуле

1816579

10

/Ъ э с

30

40

Q = Ic Rs тр

Ф (2) 45

0=!С Р 1= Ъ.

2 э (4) 55

Q = Сэ ) э Рэ Я(Тэ "To). (5) где С, y3 — удельная теплоемкость и плотность твердого элеКтролита;

F — активная площадь электрода-инструмента, через которую пропускают импульсный электрический разряд; р - удельное электрическое сопротивление твердого электролита при To = 293 К;

1 — средний ток разряда;

Т вЂ” температура твердого электролита в суперионном состоянии; To — температура окружающей среды.

Для повышения производительности формообразования необходимо осуществлять электрохимическую обработку детали в электролите, находящемся в суперионном состоянии, при котором резко снижается электрическое сопротивление. Это позволяет пропускать через электролит большие технологические токи и посредством этого повысить производительность обработки деталей. Для перевода электролита в суперионное состояние необходимо осуществлять его быстрый нагрев. Одним из эффективных способов в осуществлении быстрого нагрева является пропускание электрических разрядов через слой твердого электролита. Вследствие того, что при генерировании разрядов невозможно плавно регулировать напряжение и ток разряда, то во избежание разрушения твердого электролита и достижение заданной температуры нагрева необходимо выдерживать длительность разрядов в заданных пределах, которую определяют по формуле (1), которую выводят следующим образом.

При пропускании разряда, через слой электролита площадью Fs.è толщиной S, равной межэлектродному зазору, выделяется количество тепла Q, которое равно где R> — активное сопротивление твердого электролита, которое можно выразить

R3 =/Ъ вЂ”

S (3) э

Подставив (3) в (2) получим

С другой стороны при пропускании разряда слой твердого электролита нагревается до температуры Т, с поглощением количества тепла Q, которое можно выразить уравнением

Приравняв (4) к (5) и решая их относительно (sp ), получим формулу для определения длительности электрических разрядов. 2 (6) так как электролит следует нагревать до температуры, соответствующей суперионному состоянию (Тс), то в формуле (6) вместо

Тэ следует подставить Тс и тогда получим формулу (1). С помощью этой формулы можно определить оптимальную энергию и длительность дополнительных разрядов, необходимых для нагрева электролита до заданной температуры, и устранить недогрев и разрушение твердого электролита.

На фиг.1 изображен общий вид устройства со стороны рабочего места оператора; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1, Устройство для осуществления заявляемого способа комбинированной обработки содержит приспособление 1 для базирования обрабатываемой детали 2, электрод-инструмент 3, источник технологического тока

4, источник импульсного тока 5,.токоподвод

6, щеткодержатель 7, меднографитовые щетки 8, токосьемник 9, шинопроводы 1014, твердый электролит 15, пластины 16 и 17, патрубки 18 и 19, пружину сжатия 20, электронейтральный шлифовальный круг 21.

Твердый электролит 15 расположен между обрабатываемой поверхностью детали 2 и рабочей поверхностью электрода-инструмента 3. Диэлектрические пластины 16 и 17 препятствуют вытеснению электролита из межэлектродного пространства. Патрубки

18 и 19 предназначены для ввода и отвода охлаждающей жидкости, необходимой для циркуляции в полости электрода-инструмента с целью поддержания температуры электролита 15 в заданных пределах. Посредством шииопровода 10, токоподвода 6, меднографитовых щеток 8, приспособления

1 источник технологического тока 4 соединен с обрабатываемой деталью 2, а посредством шинопровода 12, токосьемника 9 — с электродом инструментом 3. Деталь 2 посредством приспособления 1, меднографитовых щеток 8, токоподвода 6 и шинопроводов 11 и 13 соединена с источником импульсного тока 5, а электрод-инструмент присоединен к источнику импульсного тока 5 посредством токосьемника 9 и шинопровода 14. Патрубки 18 и 19 соединены с устройством циркуляции охлаждающей

1816579 другими компонентами в большом количестве);

2) материал электрода-инструмента должен также соответствовать основному

5 компоненту сплава.

В процессе комбинированной обрабог," жидкости. Электрод-инструмент 3 через твердый электролит 15 прижимается к обрабатываемой поверхности детали 2 под действием пружины 20.

Заявляемый способ комбинированной обработки деталей осуществляют следующим образом.

Электрод-инструмент 3 с твердым электролитом 15 подводят до касания с обрабатываемой поверхностью детали 2, которую тока 5 пропускают электрический разряд, длительность которого предварительно определяют по формуле (1). После пропускания разряда или серии разрядов электролит тока и нагреве электролита до суперионного тока прекращается и электрические импульсные разряды от источника тока 5 пропускают вновь.. После перевода электролита

15 в суперионное состояние производят детали 2 за счет электролиза, осуществляемого посредством пропускания технологического тока через деталь 2 и

24

0.1

28 поверхности детали 2 на рабочую поверхность электрода-инструмента 3.

Как показывают проведенные автором ки деталей основная часть припуска удаляется с поверхности детали за счет электролиза основного компонента обраба10 тываемого сплава, который осуществляется приводят во вращение с частотой шд, вы- через слой твердого электролита 15. Остальбранной из технологических соображений. ные компоненты сплава в процессе о6раМежду рабочей поверхностью электрода- ботки удаляются шлифовальным кругом 21. инструмента 3 и обрабатываемой поверхно- При этом часть основного компонента спластью детали 2 через слой твердого 15 ва удаляются также этим кругом. Процентэлектролита 15 от источника импульсного ное соотношение механического и электрохимического удаления материала детали 2 определяется электропроводностью электролита 15 электрическими и ме20 ханическими параметрами процесса

15 нагревается до температуры, сооТВВТсТ- комбинированной обработки. Во время обвующей температуре, в пределах которой работкидеталь2 перемещается относительэлектролитнаходитсявсуперионномсосто- но шлифовального круга 21 и янии, т.е. в состоянии повышенной прова- электрода-инструмента 3 в осевом направдимости. После пропускания импульсов 25 лениидля удаления припуска со всей поверхности детали. Для поддержания состояния между деталью 2 и электродом- электролита 15 в суперионном состоянии и инстру; нтом 3 пропускают основной тех- устранения его перегрева через канал, вынологич.вский ток, который измеряется полненный в электроде-инструменте 3 цирамперметром, установленным в цепь основ- 30 кулирует охлаждающая жидкость. ного тока, По величине этого тока определя- Циркуляция жидкости осуществляется отусют состояние электролита 15. При тройства подачи охлаждающей жидкости отсутствии суперионного состояния элект- через патрубки 18 и 19, соединенные с канаролита 15 пропускание технологического лом электрода-инструмента3, 35 Пример 1. Производят комбинированную обработку вала центробежного нефтеперекачивающего насоса, наплавленного износостойким покрытием ПРН77Х15СЗР2. электрохимическую обработку поверхности Размеры вала наружный диаметр 9 70 мм, 40 длина 780 мм.

Комбинированную обработку производят с применением прототипа при следуюэлектрод-инструмент 3. Одновременно с щих параметрах: пропусканием основного технологического Напряжение на электродах, В тока от источника тока 4 включают враще- 45 Технологический ток, А ние электронейтрального круга 21 с часто- Скорость вращения детали, м/с той вращения вх, выбираемой из Скорость вращения шлитехнологических соображений. В процессе фовального круга, м/с электролиза частицы основного компонен- Глубина наплавленного та обрабатываемого сплава переносятся с 50. слоя, срезаемого шлифовальным кругом за один проход, мм 0,002

Продольная подача круга, ммlоб 12,5

Твердый электролит на

55 основе йодистого никеля (МИр)

Плотность тока, А/м 0.5 10

Пример 2. Производят комбинированную обработку вала нефтеперекачивающего насоса, материал и размеры которого при(компоненту, находящемуся посравнениктс веденн в примере 1, согласно заявляемому

1816579 способу комбинированной обработки деталей, которую производят при следующих параметрах:

Напряжение на электродах, В . 24

Технологический ток, А 270

Плотность технологического тока, А/м 1,5 10

Электролит на основе йодистого никеля (2)

Температура электролита в суперионном состоянии, К 481

Скорость вращения детали, м(с 0,7

Скорость вращения шлифовального круга, м/с 28

Глубина слоя наплавленного материала, срезаемого за один проход, мм 0,002

Продольная подача круга, мм/об 12,5

Напряжение импульсного тока, пропускаемого через слой твердого электролита, В 72,6

Импульсный ток, пропускаемый через слой твердого электролита, А 192

Время действия импульсов тока, с 3 10

Скважность импульсов тока 3

Время обработки детали, мин 35,7

По сравнению с прототипом применение заявляемого способа комбинированной обработки обеспечивает:

1) повышение производительности обработки на 32%. 3 М

2) снижение себестоимости обработки деталей на 28%.

Данные получены на основе экспериментов и расчетов, 5 Формула изобретения

Способ комбинированной обработки деталей, включающий пропускание электрического тока через твердый электролит и снятие металла электронейтральным кру10 гом, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки за счет увеличения электропроводности электролита, перед обработкой через твердый электролит пропускают импульсные

15 электрические разряды, длительность кото,рых гр определяют по формуле

Сэ э э (Tc -То),2

20 Pa Ic где С, у, р, — удельная теплоемкость, плотность и удельное электрическое сопротивление твердого электролита при

25 температуре окружа ощей среды To = 293 К;

F — активная площадь электрода-инструмента, через которую пропускают импульсный электрический разряд;

Т вЂ” температура электролита в супер30 ионном состоянии;

le — средний ток импульсного электрического разряда.

Âã1 Я

1816579

A-A: лиз

Составитель Е.Липатов

Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1698 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5