Способ обработки вязких вентильных металлов


 

B24B1/00 - Станки, устройства или способы для шлифования или полирования (шлифование зубчатых колес B23F, винтовой резьбы B23G 1/36, путем электроэрозионной обработки B23H; путем пескоструйной обработки B24C, инструменты для шлифования, полирования и заточки B24D; полирующие составы C09G 1/00; абразивные материалы C09K 3/14; электролитическое травление или полирование C25F 3/00, устройства для шлифования уложенных рельсовых путей E01B 31/17); правка шлифующих поверхностей или придание им требуемого вида; подача шлифовальных, полировальных или притирочных материалов

Владельцы патента RU 2539283:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при абразивной обработке деталей из вязких вентильных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов. Способ включает предварительное изменение физико-химических свойств поверхностного слоя детали и осуществление ее обработки абразивным инструментом с глубиной резания, превышающей толщину предварительно измененного поверхностного слоя. Изменение физико-химических свойств поверхностного слоя детали осуществляют поляризацией в среде электролита с инициированием электрических разрядов на поверхности детали при напряжении источника тока выше 300В. В результате повышается производительность обработки.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при абразивной обработке деталей из вязких вентильных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов.

В металлообработке известен способ чистовой анодноабразивной обработки, при котором процесс анодного окисления совмещен с абразивным съемом. Но при обработке вязких вентильных металлов, в частности алюминиевых сплавов, происходит налипание стружки на инструмент (засаливание), что отрицательно влияет на производительность и качество обработанной поверхности [Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов: Учеб. Пособие / В 2-х томах /. Т.2. - М.: Высшая школа, 1983. С.149-160].

Известен также способ абразивной обработки, согласно которому поверхность резания предварительно упрочняют вращающимся импрегнированным кругом с усилием, вызывающим локальную пластическую деформацию поверхностного слоя [А.С. №942949, МПК B24B 1/00, 1982]. В этом случае в связи с равномерностью свойств снимаемого слоя материала, известный способ абразивной обработки сопровождается засаливанием инструмента, снижающим производительность и качество обработанной поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым технико-экономическим показателям к заявляемому является способ обработки вязких металлов, при котором предварительно изменяют физико-химические свойства поверхностного слоя оксидированием в кислотном растворе на режимах твердого анодирования, а абразивную обработку осуществляют с глубиной резания, превышающей толщину измененного слоя [А.С. №1479259, МПК B24B 1/00, 1989]. Образование оксида согласно известному способу происходит за счет электрохимических реакций на границе «деталь-электролит». Для образования слоя с измененными физико-химическими свойствами толщиной, достаточной для реализации прерывистого резания при шлифовании, необходимо анодирование производить в течение длительного промежутка времени. Таким образом, невысокая производительность известного способа является его недостатком.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение производительности обработки за счет изменения физико-химических свойств поверхностного слоя металла поляризацией в среде электролита инициированием на поверхности электрических разрядов с использованием подвижных микроисточников высококонцентрированной энергии.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обработки вязких вентильных металлов, преимущественно алюминия и его сплавов, при котором предварительно изменяют физико-химические свойства поверхностного слоя металла поляризацией в среде электролита, а затем производят обработку абразивным инструментом с глубиной резания, превышающей толщину предварительно измененного слоя, особенностью является то, что поляризацию осуществляют с инициированием электрических разрядов на поверхности детали.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

До абразивной обработки производят поляризацию детали в электролите с инициированием электрических разрядов на ее поверхности. При этом на обрабатываемой поверхности с высокой скоростью роста образуется охрупченный слой. Затем осуществляют абразивную обработку, совмещая удаление порций охрупченного слоя и исходного металла, вскрывающегося на поверхности резания, т.е. используя схему прерывистого резания. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показал следующее. Поляризацию вентильных металлов в среде электролита с инициированием электрических разрядов на поверхности производят при напряжениях выше 300 В, причем наиболее эффективна анодно-катодная поляризация. В результате высокой напряженности электрического поля происходит инициирование искровых или микродуговых разрядов на поверхности детали, являющихся микроисточниками высококонцентрированной энергии. Кратковременность единичных разрядов и их возникновение вновь на микроучастках поверхности, имеющих меньшее электросопротивление, обеспечивают эффект подвижности микроисточников энергии. В сравнении с прототипом в заявляемом техническом решении изменяется механизм оксидообразования - слой оксида формируется при воздействии термоэлектрохимических реакций. Скорость роста слоя с измененными физико-химическими свойствами возрастает.

Преимущества предлагаемого способа обработки вязких вентильных металлов подтверждаются следующим примером его реализации для схемы плоского шлифования. В качестве образцов использовали плоскопараллельные пластинки (60×40×8) алюминия марки А5 ГОСТ 11069 - 2001. Заданная исходная шероховатость Rz 80÷96 мкм. Предварительное изменение свойств поверхностного слоя металла осуществляли двумя методами: твердое анодирование в кислотном растворе (базовый вариант) и поляризация в среде электролита с инициированием электрических разрядов на поверхности образца.

Условия анодирования:

серная кислота 200 г/л
щавелевая кислота 10 г/л

Анодная плотность тока 1,2÷2,2 А/дм2, температура 5-7°C, отношение анодной и катодной площадей 1:3.

Условия поляризации с инициированием разрядов:

едкое кали 2 г/л
силикат натрия 2 г/л
алюминат натрия 2 г/л

Формирующее напряжение источника тока: анодной цепи - 320 В, катодной - 80 В. Суммарная плотность тока 15 А/дм2. Соотношение анодной и катодной составляющих тока 1:1; отношение площадей образца и противоэлектрода (сталь 12Х18Н10Т) 1:40.

Абразивную обработку проводили на станке ЗГ71 кругом 25АМ40СМ8К5 с режимами:

скорость резания 30 м/с
продольная подача 10 м/мин
глубина шлифования 0,005 мм/дв. ход

По предложенному и базовому вариантам обработали по 5 образцов. Шлифование прекращали при исчезновении следов слоя с измененными свойствами. Для создания идентичных условий шлифования начальная толщина слоя во всех случаях была одинаковой 100-110 мкм. При формировании слоя указанной толщины твердое анодирование проводили в течение 30 мин. В среде электролита при инициировании электрических разрядов на поверхности образца данная толщина обеспечивается поляризацией в среднем в течение 14 мин, т.е. в 2,1 раза быстрее.

Шлифование во всех 10 опытах обеспечивало получение чистоты поверхности Rz 4-6 мкм. Макродефекты (задиры, прижоги и т.п.) отсутствовали на обработанной поверхности.

Таким образом, испытания предложенного способа обработки вязких вентильных металлов показали его производительность на стадии изменения физико-химических свойств поверхностного слоя в 2,1 раза более высокую в сравнении с базовым вариантом при одинаковых показателях качества.

Способ обработки деталей из вязких вентильных металлов, преимущественно алюминия и его сплавов, включающий предварительное изменение физико-химических свойств поверхностного слоя детали и осуществление ее обработки абразивным инструментом с глубиной резания, превышающей толщину предварительно измененного поверхностного слоя, отличающийся тем, что изменение физико-химических свойств поверхностного слоя детали осуществляют поляризацией в среде электролита с инициированием электрических разрядов на поверхности детали при напряжении источника тока выше 300 В.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при электрохимической обработке деталей шлифовальными кругами. Способ включает вращение шлифовального круга и поступательное перемещение обрабатываемой заготовки.
Группа изобретений относится к устройствам, в частности плунжерным парам и насосам-дозаторам на их основе, а также к изготовлению устройств и их частей, в частности к способу обработки цилиндрических поверхностей деталей из кристалла на основе α-модификации оксида алюминия, в частности лейкосапфира.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при шлифовании порошковых материалов высокой твердости абразивным инструментом на бесцентровых шлифовальных станках.
Изобретение относится к области спортивного инвентаря и может быть использовано при изготовлении и поддержании в рабочем состоянии коньков, в частности при механической заточке их лезвий.

Изобретение относится к области неразмерной ультразвуковой обработки в жидких средах и может быть использовано для удаления заусенцев с малогабаритных деталей преимущественно из легких сплавов и полимерных материалов, обладающих низким пределом прочности и модулем упругости.

Изобретение относится композиционным абразивам и может использоваться для полировки или финишной обработки металлических поверхностей в широком диапазоне. Изделие для обработки поверхности содержит органическую матрицу и связующее.

Изобретение относится к области восстановления деталей и может быть использовано при ремонте цилиндра двухтактного двигателя внутреннего сгорания ПД-10М. Восстановление ведут методом внутреннего шлифования в два этапа на внутришлифовальном станке с последующим хонингованием из условия получения дополнительного ремонтного размера D=74,25 мм.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов резанием, и может быть использовано при изготовлении износостойкого режущего инструмента из керамики.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на операциях эльборового шлифования заготовок из вязких, пластичных и адгезионно-активных материалов.

Изобретение относится к обработке поликристаллических алмазных пластин и изделий из них и может быть использовано для производства элементов микроэлектроники, оптики инфракрасного, видимого и рентгеновского диапазонов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при удалении диэлектрических покрытий с металлических изделий путем их обработки вращаемым непрофилированным электродом-щеткой.

Изобретение относится к струйной электрохимической обработке деталей из металлических материалов. Способ включает электрохимическую обработку металлической детали при подаче струи жидкости с пористыми токопроводящими гранулами, которые предварительно насыщают газообразными продуктами электрохимической реакции, протекающей при перемещении упомянутых гранул в жидкости под давлением по каналу катода, внутри которого также расположен анод, покрытый сетчатым диэлектриком, при этом время насыщения пористых токопроводящих гранул регулируют изменением давления жидкости на входе в канал.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей, например центральных отверстий деталей из трубных заготовок с окнами и пазами с нестабильной исходной микро- и макрогеометрией поверхности и неравномерными физико-механическими свойствами поверхностного слоя материала.

Изобретение относится к электрофизико-химическим методам обработки, в частности к способу электроабразивного шлифования внутренней поверхности деталей из труднообрабатываемых материалов токопроводящим кругом, включающему электрофизико-химическое воздействие на обрабатываемую деталь и на круг при его правке непосредственно в течение всего рабочего цикла обработки, регулирование процессов обработки и правки путем подачи асимметричных импульсов тока разной полярности, при этом создают одну общую электрическую цепь деталь-электролит-круг, а в зону обработки посредством форсунки подают электролит на водной основе, содержащий: NaNO3 3%, NaNO2 1%, Na2CO3 0,5%, что позволяет управлять режущими способностями рабочей поверхности круга и обеспечивать максимальную производительность обработки труднодоступных поверхностей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашиностроении при восстановительном ремонте наплавкой или сваркой и модернизации рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к обработке резанием металлов и полупроводников и может быть использовано в процессах строгания, токарной и фрезерной обработки, сверления, распиливания и др.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разделении токопроводящих материалов подвижным инструментом для электроабразивной обработки.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании электропроводных труднообрабатываемых высокопрочных материалов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при электроабразивном шлифовании. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при электрохимической размерной обработке мест стыковки конструкций из различных материалов, в том числе методом пайки и сварки.

Изобретение относится к полированию поверхности отверстия детали. Способ включает возвратно-поступательное перемещение и вибрацию эластичного инструмента относительно детали и одновременную электрохимическую анодную обработку поверхности отверстия. Используют инструмент, состоящий из двух абразивонесущих эластичных частей, между которыми установлен катод, а наружные профили эластичных частей и катода повторяют форму отверстия, причем в обеих эластичных частях вдоль продольной оси выполнены симметричные полости в форме усеченной пирамиды, поперечное сечение которых повторяет форму наружного профиля эластичного инструмента и которые направлены друг к другу меньшими основаниями, а катод установлен с образованием каналов между ним, поверхностью и противоположными торцами эластичных частей инструмента, обеспечивающих подачу электролита к обрабатываемой поверхности, а на наружной поверхности эластичных частей инструмента выполнены винтовые канавки. Изобретение обеспечивает точность и равномерность шероховатости поверхности отверстия детали, повышение ресурса работы инструмента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх