Способ размерной электрохимической обработки



Способ размерной электрохимической обработки
Способ размерной электрохимической обработки
Способ размерной электрохимической обработки

 


Владельцы патента RU 2489234:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) (RU)

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано при электрохимической обработке длинномерных деталей. В способе размерную электрохимическую обработку детали осуществляют электродом-инструментом, содержащим токопроводящий корпус с каналами, диэлектрическую прокладку и формообразующую часть с каналами для удаления газообразных продуктов реакции. Каналы в формообразующей части используемого в способе электрода-инструмента расположены в шахматном порядке и выполнены перпендикулярно рабочей поверхности формообразующей части, причем поперечный шаг между каналами равен поперечному размеру канала, а продольный шаг определяют в зависимости от режимов обработки и свойств электролита. Изобретение позволяет повысить точность электрохимической обработки за счет применения электрода-инструмента, учитывающего режим упомянутой обработки и свойства применяемого электролита для обеспечения практически полного удаления газообразных продуктов реакции с рабочей поверхности. 3 ил.

 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано при электрохимической обработке длинномерных деталей.

Известны способы электрохимической обработки с подачей электролита по периферии обрабатываемой поверхности (Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки. Г.Л. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. Барон и др.. Под общей ред. В.А. Волосатого. - Л.: Машиностроение, 1988. - С.20). При данной схеме обработки скорость анодного растворения со стороны входа электролита больше, чем со стороны выхода электролита, что объясняется уменьшением электропроводности электролита вдоль обрабатываемой поверхности из-за газообразования водорода на поверхности катода-инструмента. Для устранения этого недостатка необходима сложная и трудоемкая корректировка профиля катода-инструмента или отвод водорода.

Известен способ электрохимической размерной обработки, по которому через систему каналов в виде щелей в теле катода-инструмента отводят водород (Корчагин Г.Н., Макаров В.А. Повышение точности электрохимического формообразования длинномерных деталей. Электронная обработка металлов. - 1974. - №3. С.21-23). Однако напротив щелей на обрабатываемой поверхности появляются макровыступы, что является недопустимым.

Наиболее близким является способ электрохимической обработки детали электродом-инструментом, содержащим токопроводящий корпус с каналами, диэлектрическую прокладку и формообразующую часть с отводом газообразных продуктов реакции (водорода) через каналы, выполненные в формообразующей части (а.с. №973280, МПК В23Р 1/12).

К недостаткам способа относится невысокая точность обработки, связанная с неполным отводом газообразных продуктов реакции от рабочей поверхности электрода-инструмента, ввиду того, что расстояния между каналами для отвода газообразных продуктов выполнены произвольно и не связаны с режимами обработки. Кроме того, каналы в формообразующей части расположены под острым углом к рабочей поверхности, что представляет определенную технологическую сложность изготовления электрода-инструмента.

Задача изобретения - повышение точности обработки.

Решение задачи достигается тем, что в известном способе размерной электрохимической обработки, включающем обработку детали электродом-инструментом, содержащим токопроводящий корпус с каналами, диэлектрическую прокладку и формообразующую часть с каналами для удаления газообразных продуктов реакции, согласно техническому решению каналы в формообразующей части расположены в шахматном порядке перпендикулярно рабочей поверхности формообразующей части, причем поперечный шаг между каналами равен поперечному размеру канала, а продольный шаг определяют в зависимости от режимов обработки и свойств электролита по формуле

a = 1 ( 1 α Д ) 2,5 3,6 А ( 1 ) ,

где а - продольное расстояние между каналами, м; αД - допустимое объемное газосодержание в каналах формообразующей части; А - постоянная обрабатываемости, 1/м, рассчитываемая по формуле:

А = С ν ( U Δ U ) χ 0 ν 0 δ 2 ( 2 ) ,

где Сν - объемный электрохимический эквивалент выделения водорода, м3/А·с; U - напряжение между обрабатываемой деталью и формообразующей частью, В; ΔU - алгебраическая сумма падений напряжений в прианодной и прикатодной областях обрабатываемой детали, В; χ0 - удельная электропроводность электролита на входе в зазор между обрабатываемой деталью и формообразующей частью, Ом-1·м-1; v0 - скорость потока электролита на входе в зазор между обрабатываемой деталью и формообразующей частью, м/с; δ - зазор между обрабатываемой деталью и формообразующей частью электрода-инструмента, м.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами.

На фиг.1 изображен продольный разрез электрода-инструмента;

на фиг.2 - вид снизу на электрод-инструмент;

на фиг.3 - зависимость точности обработки от длины обрабатываемой поверхности при различных значениях расстояния между каналами.

Электрод-инструмент (фиг.1), используемый при размерной электрохимической обработке, состоит из формообразующей части 1 с каналами 2, расположенными в шахматном порядке и выполненными перпендикулярно к рабочей поверхности 3. Каналы 2 имеют цилиндрическую форму, как наиболее простую в изготовлении, поперечный шаг между каналами равен поперечному размеру канала, в данном примере диаметру отверстия d. Продольный шаг определяют на этапе подготовки к процессу обработки в зависимости от режимов обработки и свойств электролита по формулам (1) и (2). Формообразующая часть 1 изготовлена из токопроводящего материала и установлена на диэлектрической прокладке 4 по торцу корпуса 5 присоединенного к отрицательному полюсу источника питания (на чертеже не показан).

В корпусе 5 выполнены каналы 6. Через каналы 2 и 6 происходит отвод газообразных продуктов реакции в сборник 7.

Поверхность 8 формообразующей части 1, обращенная к корпусу, покрыта защитной нерастворимой электропроводной пленкой PbO2.

Способ размерной электрохимической обработки осуществляется следующим образом.

За счет созданного электрического поля между обрабатываемой деталью (подключен «+» источника питания) и корпусом 5 электрода-инструмента (подключен «-» источника питания) в формообразующей части 1 происходит разделение свободных зарядов. При этом рабочая поверхность 3 имеет отрицательный потенциал и поэтому геометрия обработанной поверхности определяется конфигурацией рабочей поверхности 3. Так как продольное расстояние между каналами «а» равно расчетному значению, определяемому в зависимости от режимов обработки и свойств электролита, то происходит практически полное удаление газообразных продуктов реакции с рабочей поверхности 3, что приводит к повышению точности обработки. При выполнении каналов 2 перпендикулярно рабочей поверхности 3 упрощается изготовление электрода-инструмента.

Пример конкретного выполнения

Необходимо обработать деталь из стали 12Х18Н10Т. Длина обрабатываемой поверхности 240 мм. Электролит - водный раствор NaCl концентрацией 150 г/л. Удельная электропроводность этого раствора χ0=8,86 Ом-1·м-1. Допустимое объемное газосодержание в каналах формообразующей части αД=0,12. Объемный электрохимический эквивалент выделения водорода при данных условиях обработки Сν=0,11·10-6 м3/А·с. Скорость потока электролита на входе в зазор между обрабатываемой деталью и формообразующей частью электрода-инструмента ν0=5 м/с. Зазор между обрабатываемой деталью (анодом) и формообразующей частью δ=0,5·10-3 м. Напряжение между обрабатываемой деталью и формообразующей частью U=12,3 B. Алгебраическая сумма падений напряжений в прианодной и прикатодной областях обрабатываемой детали ΔU=2,3 B.

После подстановки данных в формулы (1) и (2) рассчитали значение расстояния между каналами a=0,02 м, поперечный шаг равен диаметру канала d(0,8·10-3 м). Изготовили каналы (отверстия) диаметром 0,8·10-3 м, расположенные в шахматном порядке перпендикулярно рабочей поверхности формообразующей части. После проведения электрохимической обработки замерялся съем металла многооборотной индикаторной головкой.

Результаты опытов представлены на графике (фиг.3), по осям которого отложены значения соотношения h h 0 100 % , где h - локальный съем металла, h0 - съем металла на входе в зазор между обрабатываемой деталью и формообразующей частью электрода-инструмента и длина обрабатываемой поверхности - L.

Кривая 1 представляет электрохимическую обработку при помощи электрода-инструмента с поперечным шагом между каналами а=0,02 м (расчетное значение);

кривая 2 - обработку при помощи электрода-инструмента с а=0,03 м;

кривая 3 - обработку при помощи электрода-инструмента с a=0,01 м.

Из графиков видно, что при расчетном значении а съем металла практически одинаков по всей длине обрабатываемой детали (кривая 1). Снижение точности обработки происходит как при увеличении расстояния между каналами более расчетного (кривая 2), так и при уменьшении этой величины менее расчетного значения (кривая 3).

В первом случае снижение точности объясняется увеличением газосодержания в потоке электролита, что приводит к снижению плотности тока, а значит к уменьшению съема металла. Во втором случае ухудшение точности объясняется уменьшением скорости потока электролита, т.к. его часть отводится через каналы в электроде-инструменте.

Способ размерной электрохимической обработки детали, включающий обработку детали электродом-инструментом, содержащим токопроводящий корпус с каналами, диэлектрическую прокладку и формообразующую часть с каналами для удаления газообразных продуктов реакции, отличающийся тем, что используют электрод-инструмент, каналы которого в формообразующей части расположены в шахматном порядке и выполнены перпендикулярно к рабочей поверхности формообразующей части, причем поперечный шаг между каналами равен поперечному размеру канала, а продольный шаг определяют в зависимости от режимов обработки и свойств электролита по формуле:
a = 1 ( 1 α Д ) 2,5 3,6 А ,
где a - продольное расстояние между каналами, м; αД - допустимое объемное газосодержание в каналах формообразующей части; А - постоянная обрабатываемости, 1/м, которая рассчитывается по формуле:
А = С ν ( U Δ U ) χ 0 ν 0 δ 2 ,
где Сν - объемный электрохимический эквивалент выделения водорода, м3/А·с; U - напряжение между обрабатываемой деталью и формообразующей частью, В; ΔU - алгебраическая сумма падений напряжений в прианодной и прикатодной области обрабатываемой детали, В; χ0 - удельная электропроводность электролита на входе в зазор между обрабатываемой деталью и формообразующей частью, Ом-1·м-1; ν0 - скорость потока электролита на входе в зазор между обрабатываемой деталью и формообразующей частью, м/с; δ - зазор между обрабатываемой деталью и формообразующей частью электрода-инструмента, м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при получении полостей в металлических деталях из любых видов заготовок, например, при изготовлении рабочего профиля пресс-форм, ковочных штампов, прошивке полостей переменного сечения.

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для электрохимической обработки крупногабаритных тонкостенных деталей типа тел вращения.

Изобретение относится к устройствам для электрохимического маркирования металлических деталей. .

Изобретение относится к электрическим методам обработки токопроводящих материалов и может быть использовано для электрохимической размерной обработки различных пазов, каналов и уступов.

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов и может применяться для электрохимического полирования пространственно-сложных поверхностей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к электрохимической обработке. .

Изобретение относится к электрохимической обработке металлов и может быть использовано при электрохимическом скруглении острых кромок и удалении заусенцев с кромок венца червяка после механической обработки.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для снятия заусенцев на электрохимическом оборудовании. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления каналов с произвольным изгибом оси в цельных металлических материалах. Электрод-инструмент содержит рабочую часть, выполненную в форме шара, изолированного на половину площади сферы со стороны токоподвода диэлектрическим покрытием. Изолированная часть шара подвижно присоединена к гибкому каналу, на внешней стороне которого выполнены продольные открытые пазы для выхода рабочей среды, внутри шара выполнены сквозные противолежащие трубчатые отверстия и со стороны изолированной части к шару присоединены гибкие каналы для раздельной подачи рабочей среды в упомянутые трубчатые отверстия. На неизолированной части шара трубчатые отверстия разделены выпуклыми диэлектрическими линиями, а со стороны изолированной части шар соединен с измерительным центром противолежащими мерными нитями, расположенными внутри упомянутого гибкого канала с продольными пазами. Электрод-инструмент позволяет изготавливать сквозные и глухие каналы с минимальным диаметром до 2 мм с многократным изгибом по трем осям координат и с радиусом изгиба оси до половины диаметра изготавливаемого канала. 3 ил.

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов и может применяться для электрохимического полирования пространственно-сложных поверхностей. Инструмент содержит корпус из диэлектрического материала, закрепленный на нем инструмент-электрод, подключаемый к отрицательному полюсу источника постоянного тока, при этом инструмент-электрод с внешней стороны снабжен средствами для создания зазора между ним и обрабатываемой заготовкой, подключаемой к положительному полюсу источника постоянного тока. Инструмент-электрод выполнен в виде насадки с мягкой трехслойной оболочкой, жестко закрепляемой на корпусе, причем первый слой оболочки выполнен из резины, образующей замкнутую камеру, второй слой - из металлической мелкоячеистой сетки, а третий - из неметаллической сетки, при этом в корпусе выполнены два отверстия, одно из которых выполнено с возможностью подключения к выходу насоса-компрессора, нагнетающего воздух, а второе - с возможностью подключения к входу вакуумного насоса. Изобретение обеспечивает повышение качества электрохимического полирования пространственно-сложных поверхностей при сохранении полученных до обработки ее геометрических параметров за счет быстрого формирования любых пространственно-сложных поверхностей и поддержания равномерного зазора между электродом и обрабатываемой поверхностью в трехкоординатном пространстве. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системе для электрохимической обработки заготовки, содержащей анод. Система содержит инструмент, который содержит катод, резервуар, выполненный с возможностью погружения инструмента и заготовки для обработки, систему управления, выполненную с возможностью постепенного перемещения инструмента и заготовки друг к другу по мере выполнения обработки, когда инструмент и заготовка погружены в резервуар, источник питания для подачи напряжения через зазор между инструментом и заготовкой. Система выполнена с возможностью образования межэлектродного зазора после достижения положения непосредственной близости между инструментом и заготовкой, приложения напряжения через межэлектродный зазор, когда он достигает первого критического размера, причем напряжение прикладывается, пока межэлектродный зазор сужается от первого критического размера до второго критического размера, прерывания подачи напряжения при достижении межэлектродным зазором второго критического размера и продолжения перемещения указанного по меньшей мере одного из инструмента и заготовки, пока не будет достигнут третий критический размер. Изобретение позволяет создать необходимый поток электролитов, обеспечивающий возможность упрощения конструкции инструмента и/или устранения системы нагнетания высокого давления, которая обычно используется в традиционных системах. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов и может применяться для электрохимического полирования пространственно-сложных поверхностей. Инструмент-электрод содержит корпус с зафиксированным на нем симметрично относительно вертикальной оси пустотелым коробом, на котором крепится модель из отвердевшего неметаллического, стойкого к воздействию электролита, материала, на наружной объемной поверхности которой смонтирована металлическая безъячеистая сетка, подключаемая к отрицательному полюсу источника питания. В основании корпуса установлены штифты и регулировочные винты, обеспечивающие установку зазора между моделью и заготовкой детали, причем упомянутая модель изготовлена по внутренней поверхности мастер-модели, которой является обрабатываемая заготовка детали, с учетом величины зазора для прокачки электролита и диаметра проволоки упомянутой сетки. Изобретение обеспечивает экономию металла при изготовлении инструмента-электрода сложной формы, позволяющего осуществлять электрохимическую обработку любых пространственно-сложных поверхностей с равномерным зазором по всей поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки для изготовления статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера, применяемых в винтовых героторных гидравлических двигателях для бурения нефтяных скважин. Изобретение обеспечивает повышение ресурса электрода при электрохимической обработке винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки, снижение расхода электроэнергии. При этом предложенные электродный блок также позволяет увеличить точность обработки за счет повышения эффективности теплообмена электрода и обеспечения изотермических условий с минимально возможным градиентом плотности тока на его рабочей поверхности путем охлаждения электрода потоком электролита до прокачки его через межэлектродный промежуток, предотвращения протекания токов, шунтирующих рабочий ток в межэлектродном промежутке, центрирования электрода в необработанном отверстии трубчатой заготовки, а также повышения эффективности уноса и очистки металлического шлама из межэлектродного промежутка потоком электролита для предотвращения коротких замыканий. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх