Способ комбинированной обработки деталей из алюминия и его сплавов

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологии отделочной обработки деталей из алюминия и его сплавов, преимущественно осей и валиков, методами шлифования и электролитно-плазменного полирования. Способ включает частичное погружение деталей в электролит, приведение их во вращение, последовательное шлифование и полирование, причем шлифование осуществляют абразивным кругом до обеспечения шероховатости R_a=0,10-0,12 мкм, а полирование до R_a=0,04-0,05 мкм при плотности тока 3-4 А/дм² и напряжении 270-290 В при следующем соотношении компонентов в электролите, мас.%: хлорид калия 2-3, хлорид железа 3-4, соляная кислота 0,1-0,2, вода 94,9-92,8. Технический результат: повышение качества обрабатываемых поверхностей деталей за счет значительного уменьшения шероховатости поверхности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, и именно к технологии отделочной обработки осей и валиков из алюминия и его сплавов методами последовательного шлифования и электролитно-плазменного полирования.

Наиболее близким по технологической сущности предложенного способа является способ обработки алюминия и его сплавов (SU 1713993 А1, МПК 7 C 25 F 3/04, опубл. 23.02.1992), предназначенный для изготовления диффузного отражателя, включающий анодное травление при температуре 80-100°С и плотности тока 4-5 А/дм² в электролите, содержащем серную кислоту и хлорид-ионы с последующим осветлением, анодное травление ведут в течение 100-120 минут в водном растворе, содержащем серную кислоту и хлорид натрия, г/л:

Серная кислота	150-200
Хлорид натрия	10-15

с последующим нагревом до 150-200°С, осветляющем в водном растворе азотной кислоты и вакуумной сушкой при комнатной температуре.

Недостаток данного способа состоит в том, что он не обеспечивает высокого качества обрабатываемых поверхностей деталей из алюминия и его сплавов. Длительное анодное травление приводит к значительному растравливанию поверхности. Иногда на полированной поверхности в оптический микроскоп видны ее структура, т.е. отдельные зерна металла, и локальные ямки травления. Это отрицательно сказывается на отражающей способности (потемнению поверхности) и относительном сглаживании обрабатываемой поверхности. Кроме того, обрабатываемая поверхность подвергается интенсивной коррозии с микропитингами. Таким образом, данный способ не решает двуединую задачу: существенное уменьшение шероховатости поверхности и высокое качество полировки деталей.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что применяется комбинированная обработка деталей из алюминия и его сплавов, включающий последовательное шлифование и полирование в электролите.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества обрабатываемых поверхностей деталей из алюминия и его сплавов за счет значительного уменьшения шероховатости поверхности путем применения операций шлифования и последующей полировки в электролите.

Технический результат достигается тем, что детали частично погружают в электролит, приводят во вращение и производят последовательное шлифование и анодное полирование, причем шлифование осуществляют абразивным кругом до обеспечения шероховатости R_a = 0,10-0,12 мкм, а полирование до R_a = 0,04-0,05 мкм при плотности тока 3-4 А/дм² и напряжении 270-290 В при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид калия	2-3
Хлорид железа	3-4
Соляная кислота	0,1-0,2
Вода	94,9-92,8

и проводят обработку осей и валиков.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом.

В ванну с электролитом 1, содержащем хлориды и имеющем температуру 70-90°С, частично погружается деталь 2 типа оси или валика, установленная в приспособлении 3. Соответствующим подключением источника тока 4 обеспечивается анод на обрабатываемой детали 2 и катод на медном электроде - пластине 5. Ванне с электролитом 1 сообщается режим с плотностью тока 3-4 А/дм² и напряжением 270-290 В. Электролит 1 имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: хлорид калия 2-3; хлорид железа 3-4; соляная кислота 0,1-0,2; вода 94,9-92,8. Деталь 2 подвергается последовательному шлифованию и полированию. Для осуществления процесса шлифования предназначен абразивный круг 6 с характеристикой 92А10НСМ17К6.

Способ комбинированной обработки деталей из алюминия и его сплавов производится следующим образом.

Обрабатываемую деталь 2, установленную в приспособлении 3 (центрах), частично погружают в электролит 1 с температурой 70-90°С, содержащем хлориды калия и железа и использованием малой добавки соляной кислоты, приводят во вращение со скоростью V_д и производят последовательное шлифование и полирование. Через источник тока 4 обеспечиваются анод на обрабатываемой детали 2 и катод на медном электроде - пластине 5. В ванне с электролитом 1 поддерживается режим с плотностью тока 3-4 А/дм² и напряжением 270-290 В при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид калия 2-3; хлорид железа 3-4; соляная кислота 0,1-0,2; вода 94,9-92,8. К обрабатываемой детали 2 подводится абразивный круг, который совершает вращение со скоростью V_к и подачу на врезание S_ВР. Кроме этого абразивный круг 6 производит возвратно-поступательное перемещение S_ПР вдоль обрабатываемой поверхности детали 2. Силовые линии, идущие от катода - пластины 5 к аноду - детали 2, сосредотачиваются на микровыступах обрабатываемой поверхности, где образующаяся в процессе анодного растворения пленка солей электролита 1 тоньше и оказывает меньшее сопротивление растворенного металла. Это благоприятно сказывается на срезании микровыступов с обрабатываемой поверхности детали 2 абразивными зернами шлифовального круга 6. Процесс шлифования осуществляют до обеспечения шероховатости обрабатываемой поверхности R_a = 0,10-0,12 мкм. После этого шлифовальный круг 6 отходит в исходное положение, а деталь 2 продолжает вращаться при частичном погружении в электролите 1 и производится анодное полирование обрабатываемой поверхности. Учитывая, что разница между микровыступами и микровпадинами незначительная, процесс анодного полирования происходит ровно. В результате обрабатываемая поверхность сглаживания и на ней получается глянец с шероховатостью R_a = 0,04-0,05 мкм. Соотношение компонентов электролита 1 подобрано экспериментальным путем из условия получения высокой отражательной способности и относительного сглаживания обрабатываемой поверхности детали 2.

Кроме этого способ комбинированной обработки деталей из алюминия и его сплавов позволяет повысить производительность, увеличить технологические возможности процесса, исключить деформации и структурные изменения на полированной поверхности, значительно оздоровить и облегчить условия труда рабочих.

Эффективность способа комбинированной обработки деталей из алюминия и его сплавов рассмотрим на примере полирования деталей из деформируемого алюминиевого сплава марок АД33 и АД35. Достигаемые параметры качества поверхности при различных способах обработки следующие (см. таблицу).

Способ обработки	Состав электролита, %	Время обработки, мин.	Шероховатость поверхности Ra, мкм	Внешний вид поверхно-сти	Качество блеска
Традиционный	2%(NH4)2SO4+0,2%HCl	3	0,16-0,18	серая, матовая	нет блеска
Предлагаемый	3%FeCl3 +3%KCl+0,1%HCl	0,5	0,04-0,05	светлая	отличный блеск

1. Способ комбинированной обработки деталей из алюминия и его сплавов, включающий анодное полирование при температуре 70-90°С в электролите, содержащем хлориды, отличающийся тем, что детали частично погружают в электролит, приводят во вращение и производят последовательное шлифование и полирование, причем шлифование осуществляют абразивным кругом до обеспечения шероховатости R_a=0,10-0,12 мкм, а полирование до R_a=0,04-0,05 мкм при плотности тока 3-4 А/дм² и напряжении 270-290 В при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид калия	2-3
Хлорид железа	3-4
Соляная кислота	0,1-0,2
Вода	94,9-92,8

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят обработку осей и валиков.