Способ резки токонепроводящих материалов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДИТИЛЬСТВУ,ф (61} Дополнительное к авт. свид-ву— (22, Заявлено 221079 (21) 2830917/25-08 (5»м. К.з с присоединением заявки Нов

В 23 Р 1/04 //

С 03 С 23/00

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23О981 Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 23.0981

{53) УДК 621.9.047:

:60б,1.037.98 (088.8) (72} Авторы изобретения

A,Ã.Håïîêîé÷èDêèé и Г.В.Тукмачев (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени инстит

АН Белорусской CCP (54) СПОСОБ РЕЗКИ ТОКОНЕПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к электрофизическим методам размерной обработки токонепроводящих материалов и может быть эффективно использовано при размерной резке материалов, содержащих окислы металлов и окисные композиции с окислами металлов в их составе.

Известен способ обработки токонеп- 1О роводящих материалов в среде электролита при подаче электрического напряжения на неподвижные электроды, среди которых катод установлен на поверхность обрабатываемого материала и имеет плотность тока, большую плотность тока у анода 51$

Недостатком известного способа резки является невысокая точность обработки, ибо при резании тепловое. воздействие распространяется на довольно широкую зону обрабатываемого материала, что приводит к изменению физических свойств материала в зоне воздействия теплового источника, Цель изобретения — повышение точности резки.

Поставленная цель достигается тем, что процесс обработки ведут в охлажденных до 0-10 С электролитах, содержащих ионы щелочных металлов, в два этапа, устанавливая плотность тока на катоде сначала 120 а/см, а затем 21-90 a/ñì, а плотность тока на аноде поддерживая не менее, чем в

10 раз меньше плотности тока на катоде, причем анод располагают с зазором по отношению к обрабатываемому материалу.

Сущность способа резки материалов, содержащих окислы металлов и окисные композиции с окислами металлов в их составе состоит в том, что зона реза безнагревно восстанавливается до образования металлической пленки, при плотности тока на неподвижном катоде 1: 20 а/см, в охлажденных растворах электролитов, содержащих ионы металлов, а затем производят плаэмохимическое испарение металлической пленки при плотности тона на катоде 21-:90 а/с:м

При контакте катода с окислом окисел в зоне контакта переходит в реакиионноспособное состояние. Выделяющиеся на катоде ионы водорода, щелочных металлов отрывают кислород от окисла, который восстанавливается до металла.

Процесс восстановления протекает при температуре, равной температуре элек865584 тролита. Чем выше плотность тока на катоде, тем выше перенапряжение ионов водорода, ионов щелочных металлов, они становятся более активными, ин тенсивнее протекает процесс выста- новления окислов металлов.

Плотность тока на катоде должна быть значительно выше плотности тока на аноде.Это необходимо для того, чтобы существенно отклонить систему от равновесия, чтобы протекал катодный © процесс. Температура растворов электролитов снижается до 0-10 С для того, чтобы увеличить перенапряжение ионов водорода, щелочных металлов.

Безнагревное восстановление зоны реза протекает при плотности тока на ка- 15 тоде 1-. 20 а/см . К участкам окисла, лежащим около эоны реза, блокируется поступление ионов водорода, щелочных металлов, например механических (применяя катоды специальной формы и 20 конструкции) . Восстановленная до металла эона реза становится продолжением катода.

После восстановления эоны реза увеличивается плотность тока на катоде до 21-:90 а/см . При этой плотности тока возникают искровые разрезы между восстановленной металлической пленкой на окисле (окисной композиции> и раствором электролита.

Под действием искровых разрядов испаряется восстановленный металлический слой и формируется рез.

Температура катода при плотностях тока от 1 до 90 а/см равна температуре раствора электролита, в котором он находится. Резка холодным катодом невозможна без образования восстановленной металлической пленки на окислах и окисных композициях.

Точность резки повышается благодаря ® исключению интенсивного, локального теплового источника, которым являются нагретые электролитной плазмой электроды. Данным способом может быть осуществлена резка различных окислов 4 и окисных композиций,хотя бы одйн из компонентов которых восстанавливается.

На фиг.1,2 и 3 показаны металлический катод 1, контактирующий с обра- 0 батываемым ферритом 2 и раствором электролита в зоне реза, диэлектрическая 6цравка 3, которая блокирует контакт металлического катода с раствором электролита, диэлектрическая гайка; 4, анод 5 цилиндрической формы>

6 — раствор электролита 6, ванна 7, Способ иллюстрируется примерами, Пример 1. Проводится резка Ni-2n, Ni-Nn ферритов. Ферритовые образцы имеют цилиндрическую, сфери- бП ческую и плоскую форму. Участки феррита прилегающие к зоне реза., ширина которой 0,3 мм, защищались от ионов восстановителей оправками специаль ной формы и конструкции. Оправки од б5 новременно служат токоподводгми к зоне резки (катод) .

Резка осуществляется в охлажденных до 00С 10%-ных растворах К СО, йа 1СО йаОН, КОН, Li S0>. Свинцовый анод цилиндрической формы (Д внутр

=100 мм, Д нар.=120 мм, 8=50 мм) не контактирует с обрабатываемым ферритом. При плотности тока на катоде

20 а/см1 производят безнагревное восстановление зоны резки до образования металлической планки, при этом зона резки становится продолжением катода, Толщина металлической пленки

15 мкм. Время восстановления 0,5 мин.

Затем повышают плотность тока на катоде до 90 а/см . Восстановленный металлический слой зоны резки обраба-. тывается искровыми. разрядами, которые испаряют металлическую пленку; Феррит при этом разрушается по зона искрового надреза. Время плазмохимической обработки восстановленного слоя ферритов до разрушения составляет 0,5 с. Плотность тока на катоде не менее чем в 10 раз выше плотности тока на аноде.

Исследования показывают, что ширина реза не выходит за пределы восстановленного металлического слоя.

Пример 2. Проводится резка окисных пленок, а также ферритовых пленок напыленных на подложки из окиси алюминия, кварца и имеющих сферическую. цилиндрическую и плоскую форму, методом плазменного напыления.

Толщина окисных пленок до 0,1 мм.

Ширина зоны реза 0,5 мм. Поступление ионов восстановителей к участкам, прилегающим к зоне резки блокируется оправками. Оправки одновременно служат токоподводами к зоне резки (фиг.1, 2 и 3).

Резка окисных пленок осуществляется в охлажденных до 10 С 25%-ных растворах.

Безнагревное восстановление пленок на всю их толщину в зоне реза осуществляют при плотности тока на контактирующем с окислом катоде

1 а/см .

Плазмохимическое испарение восстановленных пленок осуществляют при плотности тока на катоде 25 а/см .

Свинцовый анод цилиндрической формы (Д внутр=100 мм, Д нар,=120 мм, H=50 мм) не контактирует с обрабатываемым материалом. Плотность тока на катоде не менее, чем в 10 раз выше плотности тока на аноде.

Исследования показывают, что ширина реза не выходит за пределы восстановленного слоя.

Использование предлагаемого способа резки окислов и окисных композиций обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

865584

Формула изобретения

25

Фиг.2 а) повышается точность резки окислов металлов благодаря тому, что зона реза предварительно восстанавливается до металла и становится продолжением катода, а затем обрабатывается искровыми разрядами, оставаясь при этом холодной; б) удрощается способ резки, так как с окислом контактирует только один электрод (хат ), температура которого равна температуре электролита, при этом катод и анод неподвижны, в) способ пригоден для резки как хрупких, так и не хрупких окислов и окисных композиций.

1. Способ резки токонепроводящих материалов в среде электролита при подаче электрического напряжения на неподвижные электроды, когда катод установлен на поверхность обрабаты1 ваемого материала и имеет плотность .тока большую, чем плотность тока на аноде, отличающийся тем, что, с пелью повышения точности резки при обработке материалов, содержащих окислы металлов и окисные композииии с окислами металлов в их составе, пронесс обработки ведут в охлажденных до 0-10 С электролитах, содержащих ионы щелочных металлов, в два этапа, устанавливая плотность тока на катоде сначала 1+20 см, а затем

21-90 а/см .

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что анод в пропессе обработки располагают с зазором по отношению к обрабатываемому материалу, а плотность тока на аноде устанавливают не менее, чем в 10 раз меньwe плотности тока на катоде.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 51-31558, кл. 74 Ф 6, опублнк. 1976.

865584

Составитель В.Лукьянов

Редактор Т.Кугрышева Техред Ж.Кастелевич КОрректор,Ю.Макаренко

Эакаэ 7944/22 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035; Москва,Ж-35, Раушская наб.,д.4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4