Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Исследование и разработка электрофизических методов для комбинированной обработки изделий из труднообрабатываемых материалов

Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов

    1. Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

1. Электроискровая обработка металлов.

  • t= 4000-5000 град.
  • Nген=1-1.5 кВт
  • W=20 куб.мм/мин
  • Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Электроискровая обработка была предложена советскими учёными H. И. и Б. Р. Лазаренко в 1943.

  1. Общий вид станка и детали
  2. Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  3. Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  4. Магнито — абразивная обработка (МАО)
  5. Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  6. Магнито — абразивная обработка применяется для:
  7. — полирования поверхностей с целью снижения
  8. микронеровностей;
  9. -удаления заусенцев;
  10. -подготовки (зачистки) поверхностей под операции
  11. -нанесения металлических, лакокрасочных, полимерных
  12. и других видов покрытий;
  13. -полирования поверхностей деталей с целью повышения
  14. их сопротивления коррозии, износу и механическим
  15. нагрузкам;
  16. Достоинства магнито – абразивной
  17. обработки:
  18. -универсальность;
  19. -простота;
  20. -высокие производительность, качество и эффективность.
  21. Электрохимическая обработка

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Метод размерной электрохимической обработки предложен в 1928 г. В. Н. Гусевым и Л. А. Рожковым. Он заключается в направленном растворении металла под действием тока.

  • Параметры
  • -напряжением 12—24 в;
  • -плотности тока 20—200 а/см2.
  • Инструмент, изготовленный из меди или бронзы, в процессе работы практически не изнашивается.
  • При выполнении отверстий подача s достигает 5— 8 мм/мин.
  • Обеспечивает получение поверхностей шероховатостью 7—8-го классов чистоты и точностью в пределах допуска 0,05—0,1 мм.

Электролит 15%-ный водный раствор хлористого натрия, подается под давлением 8-16 атм в зазор А между инструментом и деталью. Величина зазора ð = 0,1-0,5 мм.

3. Анодно-механическая обработка.

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Анодно-механическую обработку можно применять в ремонтных предприятиях для обработки закаленных деталей, деталей, наплавленных чугуном и твердыми сплавами. С помощью анодно-механической обработки можно выполнять резку металлов, заточку инструментов, обдирку, шлифовку и доводку деталей.

  1. Дисковый анодно-механический отрезной станок 4А821
  2. Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  3. Для питания применяется источник постоянного тока до 600—2000 а напряжением 22—30 в.
  4. Параметры анодно-механической обработки
Рабочее напряжение (в В) Рабочий ток (в А) Скорость перемещения инструмента относительно детали (в м/сек) Процесс обработки
20 75 24 обдирка
20 20 20 шлифовка
17 6 15 доводка

В качестве электролита применяется раствор жидкого стекла или глины. С помощью анодно-механической обработки можно получить поверхность чистотой от 2 до 9 классов чистоты. При использовании абразивных брусков в качестве инструмента, снимающего пленку анодного растворения, можно получить поверхность чистотой до 10-го класса.

Принципиальные схемы Магнито — электрического шлифования (МЭШ)

Электрохимическая обработка металлов: методы, станкиЭлектрохимическая обработка металлов: методы, станки

  • Магнито – электрическое шлифование можно применять для обработки труднообрабатываемых материалов, например, твердосплавных валков.
  • При этом значительно повышается производительность процесса обработки при сохранении высоких качества и точности поверхности
  • НПО МИНЭТЭК производит установки магнито-электрического шлифования

Источник: https://minetek.donetsk.ua/posts/19-elektrofizicheskie-i-elektrohimicheskie-metody-obrabotki-materialov.html

Электрохимическая размерная обработка (стр. 1 из 3)

  • СОДЕРЖАНИЕ
  • Введение
  • 1 Историческая справка
  • 2 Методы размерной электрохимической обработки
  • 3 Теоритические основы электрохимического процесса формообразования
  • 4 Особенности рабочих процессов физико-химических методов
  • Используемая литература
  • ВВЕДЕНИЕ

В современном машиностроении возникают технологические проблемы, связанные с обработкой новых материалов и сплавов (например, жаро и кислотостойкие, специальные никелевые стали, тугоплавкие сплавы, композиты, неметаллические материалы: алмазы, рубины, германий, кремний, порошковые тугоплавкие материалы и т.п.) форму и состояние поверхностного слоя которых трудно получить известными механическими методами.

  1. К таким проблемам относится обработка весьма прочных или весьма вязких материалов, хрупких и неметаллических материалов (керамика), тонкостенных нежестких деталей, а также пазов и отверстий, имеющих размеры в несколько МКМ; получение поверхностей деталей с малой шероховатостью, и очень малой толщиной дефектного поверхностного слоя.
  2. В этих условиях, когда возможность обработки резанием ограничены плохой обрабатываемостью материала изделия, сложностью формы обрабатываемой поверхности или обработка вообще невозможна, целесообразно применять электрофизические и электрохимические методы обработки. Их достоинства следующие:
  3. 1) механические нагрузки либо отсутствуют, либо настолько малы, что практически не влияют на суммарную погрешность точности обработки;
  4. 2) позволяют изменять форму обрабатываемой поверхности заготовки (детали);
  5. 3) позволяют влиять и даже изменять состояние поверхностного слоя детали;
  6. 4) не образуется наклеп обработанной поверхности;
  7. 5) дефектный слой не образуется;
  8. 6) удаляются прижоги поверхности, полученные при шлифовании;
  9. 7) повышаются: износостойкость, коррозионная стойкость, прочность и другие эксплуатационные характеристики поверхностей деталей.
  10. Кинематика формообразования поверхностей деталей электрофизическими и электрофизическими методами обработки, как правило, проста, что обеспечивает точное регулирование процессов и их автоматизацию.

Цель работы: доказать преимущества, а в некоторых случаях незаменимость электрохимической размерной обработки. Понять механизм действия методов электрохимической обработки.

1
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Разработка основ электрохимического метода и технологического его применения принадлежит талантливому ученому В.Н.Гусеву (1904…1956 г.г.). В 1929 г. он получил патент на электрохимическую обработку. Первые опыты по размерной электрохимической обработке металлов были проведены в 40-х годах прошлого столетия. В 1954 г. он получил патент на заточку сверл с вершинами из карбидов.

Начальный период развития метода характеризуется тем, что наряду с его использованием в производстве (для получения профиля пера турбинных и компрессорных лопаток, ковочных штампов, пресс форм, кольцевых деталей, прошивки отверстий и щелей, заточки инструмента, удаления заусенцев и др.) происходило накопление экспериментальных и статических данных; делались попытки теоретических обобщений, которые позволили бы заранее, без испытаний, предсказать конечные результаты обработки.

  • Химические методы, кроме способов травления, включают электрохимическую обработку.
  • Этот метод можно использовать для обработки особо твердых и вязких электропроводных материалов. При этом достигается:
  • а) высокая скорость съема металла (более 1000 мм/мин);
  • б) высокий класс точности;
  • в) отсутствует износ инструмента;
  • г) отсутствуют остаточные напряжения;
  • д) отсутствуют повреждения материала детали;
  • е) отсутствуют заусенцы на кромках реза.

Известный русский химик Е.И.Шпитальный в 1911г. разработал процесс электролитического полирования. В 1928 г. В.Н.Гусев применил этот процесс для размерной обработки станин крупных металлорежущих станков. Электролит не прокачивался.

Катод-плиту на время убирали и ручным инструментом удаляли слой продуктов растворения. Процесс был трудоемким и медленным. В.Н.Гусев и Л.А.

Рожков предложили уменьшить зазор между электродами до десятых долей мм, а электролит принудительно прокачивать через межэлектродный промежуток.

Это было рождением нового вида обработки — размерной электрохимической обработки (ЭХО) – за счет анодного растворения металла.

В 1948г. была создана электрохимическая установка для изготовления отверстий в броневой стали. Тогда же были проведены первые опыты по обработке турбинных лопаток. Значительные успехи в развитии теории и совершенствовании технологии были достигнуты благодаря работам Ю.Н. Петрова, И.И.Мороза, Л.Б. Дмитриева и др.

2
МЕТОДЫ РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

2
.1
Обработка с неподвижными электродами

По этой схеме получают местные облегчения в деталях, отверстия в листовых материалах, наносят информацию (порядковые номера, шифры изделий и др.), удаляют заусенцы. [Схема обработки с неподвижными электродами показана на рисунке 1]

Требуемая форма углубления или отверстия получается за счет нанесения на заготовку 2 слоя диэлектрика 3. Электрод-инструмент 1 не перемещается к обрабатываемой поверхности – межэлектродный зазор по мере съема металла с заготовкой 2 возрастает, а скорость прокачки электролита снижается. Процесс будет неустановившимся с нестационарным по времени режимов обработки.

  1. Схема обработки с неподвижными электродами:
  2. Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  3. Рисунок 1
  4. 1 – электрод — инструмент;
  5. 2 – заготовка;
  6. 3 – диэлектрик.
  7. 2.
    2
    Прошивание полостей и отверстий

При такой схеме электрод-инструмент 1 имеет одно рабочее движение — поступательное движение со скоростью к детали 2. Межэлектродный зазор S — постоянный, т.е. режим стационарный. Электролит прокачивается со скоростью .

  • По этой схеме изготовляют рабочие полости ковочных штампов, пресс — форм, прошивают отверстия, пазы, перья лопаток турбин, вырезают заготовки различного профиля. [Схема прошивания полости показана на рисунке 2]
  • Схема прошивания:
  • Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  • Рисунок 2
  • 1 – электрод-инструмент;
  • 2 – заготовка.

2
.2.1
Получение отверстий струйным методом

Электрод-инструмент состоит из токопровода 1, омываемого потоком электролита. Токопровод находится внутри корпуса 3 из диэлектрика. Электролит создает токопроводящий канал между токопроводом 1 и заготовкой 2.

[Схема прошивания струйным методом показана на рис ] В месте контакта жидкости с обрабатываемой поверхностью материал заготовки растворяется и образуется углубление. Процесс идет достаточно быстро только при высоких напряжениях (до нескольких сотен вольт).

Так получают отверстия диаметром 1,5…2,0 мм и вырезают контуры деталей сложной формы.

  1. Схема прошивания струйным методом:
  2. Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  3. Рисунок 2.1
  4. 1 — электрод-инструмент (токопровод);
  5. 2 – заготовка;
  6. 3 – диэлектрический корпус.

1.3 Точение наружных и внутренних поверхностей.

По такой схеме электрод-инструмент 1 исполняет роль резца, без контакта. В зазор S прокачивается электролит со скоростью . [Схема обработки наружной поверхности показана на рис 3]

  • Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  • Рисунок 3
    Схема точения наружных поверхностей
  • 1 – электрод-инструмент;
  • 2 – заготовка.

При точении внутренней поверхности электрод-инструмент 1 перемещается вдоль заготовки 2 со скоростью . Межэлектродный зазор S может поддерживаться диэлектрическими прокладками 3. [Схема показана на рис3.1 на странице 6]

  1. Схема точения внутренних поверхностей:
  2. Электрохимическая обработка металлов: методы, станки
  3. Рисунок 3.1
  4. 1 – электрод — инструмент;
  5. 2 – заготовка;
  6. 3 – прокладки диэлектрические.
  7. 2
    .4
    Протягивание наружных и внутренних поверхностей в заготовках

Заготовки должны иметь предварительно обработанные поверхности, по которым можно базировать электрод-инструмент. Его устанавливают относительно заготовки с помощью диэлектрических прокладок. Электрод-инструмент продольно перемещается (иногда вращается). По такой схеме выполняют чистовую обработку цилиндрических отверстий, нарезание резьбы, шлицев, винтовых канавок.

2
.5
Разрезание заготовок

При разрезании заготовок используется профилированный инструмент (вращающийся диск) или непрофилированный — проволока. [Схема разрезания профилированным инструментом показана на рисунке 4]При этой схеме зазор между инструментом-электродом и заготовкой должен быть постоянным.

Для выполнения в заготовках различных фигурных пазов, щелей особенно в нежестких материалах применяется непрофилированный инструмент-электрод в виде проволоки из латуни, меди или вольфрама. [Схема разрезания непрофилированным инструментом показана на рисунке 4.1 на странице 7]

Для устранения влияния износа проволоки на точность обработки проволока непрерывно перематывается с катушки на катушку, что позволяет участвовать в работе все новым ее элементам.

Источник: https://mirznanii.com/a/191926/elektrokhimicheskaya-razmernaya-obrabotka

Электрохимическая обработка металлов: методы и станки

  • Электрохимическая обработка металлов: методы, станкиЭлектрохимическая обработка металлов основана на использовании эффекта растворения «тел» электродов, участвующих в процессе электролиза.
  • Причем разрушительной силы этого физико-химического процесса вполне достаточно для обработки не только обычных металлов, но и чрезвычайно твердых токопроводящих сплавов.
  • Под электролизом понимают физико-химический процесс, в результате которого происходит перенос вещества (на атомарном уровне) с поверхности токопроводящего электрода в электролит и в обратном направлении.
Читайте также:  Как расплавить медь в домашних условиях: температура, сосуд

Используя в качестве электродов (или одного из электродов) обрабатываемые заготовки, погруженные в электролит, можно спровоцировать процесс изменения их формы и размеров. Причем скорость процесса и направление движения частиц контролируется с помощью изменения напряжения и полярности на электродах.

То есть, попеременно превращая обрабатываемую деталь то в катод, то в анод, можно «прибавлять» или «убавлять» габариты изделия. А если поверхность детали покрыть диэлектриком, который препятствует ионному обмену, то наращивание или убывание металла произойдет только в «нужных» местах.

Электрохимическая обработка металлов: методы, станкиПо способу воздействия на деталь электрохимические процессы подразделяются на:

  • Анодную обработку, когда заготовку подключают к положительному полюсу.
  • Катодную обработку, когда заготовку подключают к отрицательному электроду.
  • Попеременную обработку, когда заготовка может включаться в цепь, и в роли анода, и в виде катода.

К типовым разновидностям анодной обработки относятся такие процессы, как:

  • Электрохимическое травление.
  • Полировка.
  • Обработка по размеру.

Формообразование детали осуществляется за счет локализованного растворения металла на аноде или окисления верхних слоев заготовки с последующим удалением мягких оксидов.

Самые распространенные «анодные» технологии:

  • Электрохимическое травление (эхт).
  • Полирование (эхп).

Причем ЭХТ используется для глубокой очистки детали перед покраской или сборочными операциями. Кроме того, с помощью ЭХТ на поверхность заготовки можно нанести декоративный рельеф, защитив часть внешней плоскости диэлектрическими составами. А еще с помощью травления можно поднять адгезию металла и подготовить деталь к оклеиванию или сварке давлением.

Технология ЭХП (электрохимической полировки) предполагает травление шероховатостей на поверхности заготовки. Причем деталь можно «разгладить» до состояния «зеркала» (глянцевания).

Еще одна сфера применения ЭХП – дезактивация побывавших в зоне радиоактивного заражения изделий.

Технология ЭХП позволят в относительно короткие сроки «снять» с поверхности детали слой толщиной до 80-100 микрометров.

Кроме растворения с помощью анодных технологий можно реализовать еще и процесс формообразования, когда на анод «растворяется» до габаритов шаблона-катода. Кроме того, с помощью анодных технологий на поверхности детали можно вырастить очень тонкую оксидную пленку, защищающую изделие от всевозможных «неприятностей».

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Попеременная обработка, предполагающая переключение полярности электродов, дает возможность воспользоваться всеми преимуществами и анодной и катодной технологии.

Станки электрохимической обработки

С помощью станков и обрабатывающих комплексов, ориентированных на использование электрохимических технологий металлообработки можно реализовать достаточно сложные операции.

Однако такие станки используются только в узкоспециализированных технологических процессах. То есть, можно утверждать, что электрохимическое оборудование рассчитано на исполнение одного-двух пунктов из технологической карты.

И чаще всего с помощью такого оборудования выполняется уплотнение или наклеп поверхности, термоуплотнение труднодоступных участков, повышение квалитета качества плоскости детали, высокоточная шлифовка и резка. Причем последняя операция – резка заготовки – осуществляется без механического воздействия на тело изделия, поэтому качество и точность электрохимического среза, просто вне конкуренции.

Кроме того, очень популярны и копирно-прошивочные станки, используемые в инструментальном производстве. Такие агрегаты применяются в процессе изготовления сверхпрочных режущих инструментов, матриц, пуансонов и прочих деталей.

Источник: https://steelguide.ru/obrabotka-metalla/elektroximicheskaya-obrabotka-metallov.html

Электрохимическая обработка

Электрохимическая размерная обработка основана на локальном анодном растворении материала заготовки в растворе электролитов при интенсивном движении электролита между электродами.

Обрабатываемость металлов и сплавов электрохимическим методом зависит от их химического состава и не зависит от их механических свойств и структурного состояния.

К преимуществам метода относятся высокое качество поверхности при увеличении производительности обработки, отсутствие теплового воздействия на деталь, а также отсутствие износа электрода-инструмента.

Благодаря этому при электрохимической обработке не образуется слоя измененной структуры и исключается образование на поверхности прижогов, трещин, остаточных напряжений и т. д.

Целесообразность применения

Применение электрохимической обработки оказывается высокоэффективным и экономически целесообразным в следующих основных случаях:

  1. для обработки деталей из особо твердых, хрупких или вязких материалов (жаропрочные, твердые и титановые сплавы, нержавеющие и закаленные стали);
  2. для обработки конструктивно сложных узлов и деталей (лопатки газовых турбин, штампы, прессформы, литформы, внутренние каналы и полости и т. п.) даже из материалов, поддающихся резанию;
  3. для замены особо трудоемких (в том числе ручных) операций (удаление заусенцев, скругление кромок и т. п.);
  4. для получения высококачественной, в том числе полированной поверхности без дефектов в поверхностном слое.

Известные разновидности электрохимической обработки целесообразно классифицировать по двум определяющим признакам — механизму самого процесса разрушения металла и способу удаления из рабочей зоны продуктов реакции.

Исходя из этого можно назвать три основных направления, по которым идет развитие и внедрение электрохимических методов обработки: электрохимикогидравлическая (анодно-гидравлическая) обработка, электрохимикомеханическая обработка и комбинированные методы обработки.

Электрохимикогидравлическая обработка

Электрохимикогидравлическая обработка (называемая также электрохимической обработкой в проточном электролите) основана на анодном растворении металла и удалении продуктов реакции из рабочей зоны потоком электролита.

При этом скорость движения потока электролита в межэлектродном зазоре поддерживается в пределах 5-50 м/сек (при помощи насоса, обеспечивающего давление 5-20 кгс/см2, или благодаря вращению катода-инструмента, непрерывно смачиваемого электролитом).

Рабочее напряжение поддерживается в пределах 5-24 в (в зависимости от материала и технологической операции), зазор между электродами от 0,01 до 0,5мм; величина зазора регулируется автоматическими следящими системами.

В качестве материала для изготовления электрода-инструмента используют нержавеющую сталь, латунь, графит (последний при обработке на переменном или импульсном напряжении).

Энергоемкость этой группы процессов зависит от химического состава обрабатываемого материала и выхода по току. Для большинства технологических операций она составляет 10-15 квт-час/кг. Наиболее распространенными в настоящее время являются следующие виды электрохимикогидравлической обработки.

Копировально-прошивочные операции, осуществляемые при поступательном движении катода-инструмента, форма которого копируется на изделии одновременно по всей поверхности (рис. 5).

Эти операции применяются при изготовлении лопаток турбин, ковочных штампов и т. д. При скорости удаления металла 0,1-0,5 мм/мин достигается чистота поверхности 6-7; с ростом скорости обработки до 1-2 мм/мин чистота поверхности повышается до 8-9.

Наибольшая производительность, получаемая при обработке полостей на станке модели МА-4423, составляет 15000 мм3/мин при токе 5000 а. Скорость подачи инструмента в направлении съема металла составляет 0,3-1,5 мм/мин при обработке штампов, прессформ и лопаток и 5-6 мм/мин при прошивании отверстий. Чистота поверхности 6-9; точность обработки 0,1-0,3 мм.

Обработка ведется при минимальных зазорах (0,1-0,15 мм); наибольшие зазоры (5-6 мм) — при одновременной обработке больших поверхностей.

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Рис. 5. Схема прошивания отверстия электрохимическим методом

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Рис. 6. Обработка вращающимся дисковым инструментом

Обработка вращающимся дисковым инструментом

Обработка вращающимся дисковым инструментом (рис.

6), которая позволяет осуществлять профильное, плоское и круглое наружное шлифование безабразивным инструментом с получением чистоты поверхности 7-9 при производительности по нержавеющим сталям до 150-200 мм3/мин с рабочей площади 1 см2 и 60-80 мм3/мин по твердым сплавам, применяется для получения профиля твердосплавных резьбовых плашек, фасонных резцов, накатных роликов, изготовления наружных шлицевых пазов, прорезания узких щелей, разрезания заготовок (ширина реза 1,5-2,5 мм; чистота поверхности 6-7), а также для обработки постоянных магнитов. Обработка ведется при зазорах в 0,01-0,1 мм; точность обработки 0,01-0,05 мм, чистота поверхности 6-9. Скорость подачи в зависимости от глубины обработки колеблется от 1 до 40 мм/мин, напряжение 6-10 в. При обработке твердого сплава применяется переменный или импульсный ток.

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Рис. 7. Схема электрохимического удаления заусенцев: 1 — инструмент; 2 — изолирующая втулка; 3-заготовка (анод); 4 — удаляемый заусенец

Проволочное сложноконтурное вырезание по копиру изделий из закаленных, нержавеющих сталей и других труднообрабатываемых материалов позволяет изготовлять матрицы штампа, шаблоны, сквозные и глухие пазы.

Производительность обработки до 40 мм2/мин при чистоте поверхности 8 — 9. Точность обработки при прямолинейном резании 0,02 мм, при резании по контуру 0,06 мм.

Максимальная толщина разрезаемой заготовки 20 мм (приведенные данные получены на станке МА-4429).

Удаление заусенцев с шестерен (рис. 7), деталей гидроаппаратуры, мелких радиотехнических изделий и т. п.

Изготовление канавок в специзделиях.

Фигурная обработка тел вращения как по торцу изделия, так и снаружи и внутри. Точность обработки при применении фасонного катода 0,05-0,1 мм.

Электрохимикомеханическая обработка

Электрохимикомеханическая обработка основана на анодном растворении металла и удалении продуктов реакции с обрабатываемой поверхности и из рабочей зоны при помощи абразива и потока электролита.

К этому виду обработки относятся электрохимическое шлифование (электроабразивная или электроалмазная обработка), электрохимическая обработка с нейтральным абразивом (шлифование, хонингование и полирование) и анодно-абразивная обработка.

При электроабразивной и электроалмазной обработке съем металла осуществляется не только за счет реакции анодного растворения, но также и зернами абразива или алмаза.

Производительность при электроалмазном шлифовании твердых сплавов в 1,5-2 раза выше, чем при алмазном шлифовании, а износ алмазного круга меньше в 1,5-2 раза (при работе кругами на бронзовой связке Ml, на связках М5, МВ1 и МО13Э износ круга приблизительно такой же, как при алмазном шлифовании); чистота поверхности такая же, как при алмазном шлифовании. При электрохимическом шлифовании мощность, расходуемая на привод шлифовального круга, уменьшается в несколько раз. При этом резко понижается температура поверхностного слоя, благодаря чему полностью исключается появление трещин и прижогов. Этот метод широко применяется для затачивания твердосплавного инструмента.

Электрохимическая обработка с нейтральным абразивом находит применение для плоского, круглого и профильного шлифования, хонингования внутренних цилиндрических поверхностей, супер- финишной обработки. Во всех случаях производительность этих операций в четыре — восемь раз больше, чем при механической обработке.

Читайте также:  Изделия из металла своими руками на продажу, для дома и дачи

Комбинированные методы обработки

К комбинированным методам обработки относятся электроэрозионнохимический и электрохимический — ультразвуковой.

Электроэрозионнохимический метод обработки основан на одновременном протекании процессов анодного растворения и эрозионного разрушения металла и удалении продуктов реакции из рабочей зоны потоком электролита.

При прошивочных операциях скорость подачи катода достигает 50-60 мм/мин для стали, 20- 30 мм/мин для жаропрочных сплавов и 10 мм/мин для твердых сплавов.

При этом износ катода-инструмента не превышает 2,5%; точность обработки 0,1-0,4 мм (по экспериментальным данным).

Этот метод может быть использован также для круглого, плоского и профильного шлифования, разрезания заготовок из труднообрабатываемых материалов. При разрезании заготовок из нержавеющей стали производительность составляет 550-800 мм2/мин; износ инструмента при этом достигает 4-5%; точность обработки 0,1-0,3 мм. Станки для этого метода обработки в настоящее время не выпускаются.

Электрохимический способ обработки основан на разрушении металла путем одновременного анодного растворения его и воздействия ультразвуковых колебаний. Этот способ применяется для обработки твердосплавных вытяжных штампов.

Похожие материалы

Источник: https://www.metalcutting.ru/content/elektrohimicheskaya-obrabotka

Обработка металла: 5 основных методов

Некоторые сравнительно простые методы обработки металла люди применяли еще в древности. Именно металл и всё новые методы его обработки стали залогом технического прогресса. Сейчас нам известно столь много различных методов, что в них очень легко запутаться. Давайте попробуем кратко и понятно разложить всё по полочкам.

К основным методам металлообработки можно отнести:

  1. Литье;
  2. Термическая обработка;
  3. Обработка давлением;
  4. Сварка;
  5. Электрическая обработка.

Процесс металлообработки для каждого метода уникален. Более того, каждый метод имеет свои вариации.

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Описание методов обработки металла

Литье

Этот процесс обработки металла известен человечеству уже много веков. Его суть заключается в нагреве металла до жидкого состояния с последующим разливом в заданные литейные формы. Затем металл остывает и твердеет.

Получается так называемая отливка, которая точно повторяет очертания заливочной формы.С развитием металлургии процесс литья постоянно совершенствовался. Теперь различают несколько видов литья, в том числе и литье с дополнительным применением давления.

Новейшие методы литья позволяют получать отливки очень маленьких размеров с небывалой точностью размеров.

Термическая обработка

Этот метод направлен на изменение  внутренней структуры металла, что достигается путем нагрева металла с последующим выдерживанием и охлаждением. Для придания металлу нужных свойств параметры термической обработки могут быть различные. Температура нагрева, выдержка металла в нагретом состоянии и скорость охлаждения – все эти параметры влияют на конечные свойства металла.

Различают 3 вида термической обработки:

  1. Термообработка – бывает трех основных видов: отжиг, закалка и отпуск;
  2. Химико-термическая обработка металла – применяется для насыщения поверхности металла другими элементами (например, углеродом). При этом методе наблюдаются самые высокие температуры нагрева металлов и значительные периоды выдержки для придания сплаву однородности;
  3. Термомеханическая обработка – этот метод позволяет добиться лучших механических свойств металла, чем классическая термообработка.

Обработка давлением

Один из видов обработки металла давлением (ковка) получил широкое применение еще несколько тысячелетий назад. С тех пор технология совершила несколько серьезных скачков вперед, и теперь на производстве применяются и другие технологичные методы обработки металла давлением.

Суть этого метода проста — придать заготовке необходимую форму и размер под действием физической силы (давления). Для достижения этих целей применяют различные станки для обработки металла, каждый из которых соответствует конкретному методу.

Всего различают 7 методов:

  1. Ковка – участки заготовки нагреваются и подвергаются механической деформации;
  2. Штамповка – форма и размер заготовки изменяются под давлением специального штампа;
  3. Листовая штамповка – обработка листового металла;
  4. Прокатка;
  5. Волочение;
  6. Прессование;
  7. Комбинации первых 6-ти.

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

Сварка

Существует несколько методов сварки, но всех их можно условно разделить на 2 большие группы:Сварка при помощи плавления металла – в месте сваривания соединяемые детали нагреваются до температуры плавления металлов.

Жидкие фазы металлов перемешиваются, образуя сварной шов. Такое соединение после остывания имеет высокую прочность;Сварка пластическим деформированием – при этом методе детали сдавливаются, образуя сварной шов.

Иногда детали предварительно местно нагревают.

В качестве источника нагрева применяют газ, электрический ток и другие источники.

Электрическая обработка

Электрическая обработка металла осуществляется при помощи электрического тока. Два наиболее распространенных метода – это:

Электроискровая обработка – создается искусственный разряд, который воздействует на металл. В результате это воздействия происходит местное повышение температуры металла до 8-10 тыс. градусов по Цельсию;

Электрохимическая обработка – этот способ позволяет придать поверхности металла блестящую форму.

Данные методы подходят для обработки самых твердых сплавов.

Помимо этих основных методов обработки металла часто применяют также резание металлов и ультразвуковую обработку. Выбор конкретного метода зависит от свойств, которые необходимо придать металлу, размеров заготовки или конечного изделия, а также многих других факторов.

Источник: https://www.in-vent.ru/notes/obrabotka_metalla_metody/

Электрохимическая обработка

Главная страница / Технология

Электрохимическая обработка (ЭХО, ЭХРО, ECM ) — это современный, высокотехнологичный прецизионный способ обработки электропроводных металлов и сплавов, который основан на растворении материала обрабатываемой детали с высокой скоростью, при одновременном воздействии импульсного тока в потоке электролита, поступающего через межэлектродный зазор (МЭЗ) между материалом обрабатываемой детали (анодом) и электродом-инструментом (катодом).

Схема электрохимической размерной обработки, реализованная в станках SFE

Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

  1. Обрабатываемая деталь является анодом (+) и в процессе обработки перемещается с рабочей подачей (S).
  2. Электрод-инструмент является катодом (-), в процессе обработки колеблется с частотой (F) и амплитудой (А).
  3. Источник импульсного технологического тока — импульсы тока синхронизированы с колебаниями электрода- инструмента.
  4. Электролит — водный раствор солей (NaCl, NaNO3 и др.).
  5. Система слежения (СС) за обрабатываемой поверхностью управляет рабочей подачей (S) и обеспечивает минимально необходимый межэлектродный зазор.

Электрохимическая обработка электрохимическое формообразование

В процессе ЭХО (ЭХРО) обработки, называемом также электрохимическое формообразование происходит копирование рабочих параметров электрода-инструмента (отрицательный катод) со скоростью анодного растворения в заготовку (положительный анод), которая получает в зеркальном отображении ту же самую форму и размеры, которые имеет копируемый в ней электрод-инструмент.

Процесс электрохимическая обработка проходит с минимально допустимым межэлектродным зазором в бесконтактном пространстве.

При этом, в соответствии с законом М.Фарадея, масса удалённого с обрабатываемой заготовки материала пропорциональна произведению время протекания тока (обработки) и силе тока.

Электрод-инструмент

Инструмент-электрод изготавливается из любого токопроводящего материала, в основном используется медь, латунь, бронза как наиболее легко обрабатываемые традиционным механическим способом и коррозионно-стойкие к агрессивной среде методами, как традиционного проектирования, так и с применением вычислительной техники.

В качестве электрода-инструмента может быть использован: специально спроектированный и изготовленный традиционным методом, такими как: механическая обработка в т.ч.

на фрезерно-гравировальных станках с УЧПУ; изготовление гравером, слесарем, методом фотохимии, стерео литографии и последующей металлизации поверхности методом гальванопластики, использованием образцов деталей из металла, использованием образцов деталей из неметаллических материалов с нанесенным токопроводящим слоем гальванопластики.

  • готовое изделие, изготовленное из токопроводящего материала (в основном медь, латунь, бронза, сталь).
  • готовое изделие, купленное или принесенное заказчиком из любого токопроводящего материала.

При изготовлении электрода из других материалов (стали и прочее) необходимо соблюдать разработанные правила консервации при их хранении. Электрод-инструмент в процессе электрохимической обработки не изнашивается, поэтому соблюдение правил хранения обуславливает идентичность формообразующих поверхностей в заготовках.

Для предотвращения воздействия естественной коррозии электродов, заготовок и деталей, обработанных методом ЭХО, после снятия со станка их необходимо промыть в теплой воде и просушить. При длительном хранении рекомендуется применением антикоррозионной смазки.

В качестве электрода-инструмента также можно использовать дерево, пластик и прочие не токопроводящие материалы. Для этого на них нужно нанести токопроводящий слой металла (меди) — например методом гальванопластики.

Обрабатываемые материалы

Источник: http://stankofinexpo.ru/tehnologiya/elektrohimicheskaya-razmernaya-obrabotka

Электрохимическая размерная обработка

Электрохимическая обработка осуществляется в среде электролита и заключается в изменении формы, размеров и (или) шероховатости поверхности заготовки вследствие анодного растворения ее материала в электролите под действием электрического тока.

Механизм удаления металла с поверхности заготовки при электрохимической обработке основан на процессе электролиза.

Удаление металла происходит по закону Фарадея, согласно которому количество удаленного металла пропорционально силе тока и времени обработки.

Один из электродов (заготовка) присоединяется к положительному полюсу источника тока и является анодом, а второй электрод (инструмент) — к отрицательному и является катодом.

При электрохимической обработке выполняют:

  • ? безразмерную обработку (электрохимическое полирование);
  • ? размерное формообразование при высокой плотности тока, достигаемой размещением инструмента (катода) и заготовки (анода) на расстоянии десятых и сотых долей миллиметра путем локализации процесса (трафаретами, диэлектрическими покрытиями);
  • ? прошивание отверстий (если отверстия имеют малое сечение, то в качестве инструмента может использоваться непосредственно сам электролит, подаваемый струей через сопло);
  • ? точение наружных и внутренних поверхностей;
  • ? протягивание наружных и внутренних поверхностей;
  • ? разрезание заготовок (может выполняться прошиванием пластиной, вращающимся диском или проволокой);
  • ? шлифование;
  • ? гравирование (выполняют торцом трубки или стержня, перемещаемым вдоль заготовки без касания электродов).

Межэлектродный зазор поддерживается постоянным путем сближения электродов на глубину, равную толщине удаленного металла.

По структуре станки для электрохимической обработки близки к агрегатным станкам.

Читайте также:  Резцы со сменными пластинами

Они включают стандартные узлы: источник питания, насос, ванны для сбора электролита и промывочно-пассиви- рующих жидкостей, устройство для очистки электролита, элементы управления.

Механическая часть станка содержит элементы для установки деталей, механизмы подачи электродов-инструментов, системы подвода напряжения и электролита.

Большинство электрохимических станков выпускается малой серией или по заказам предприятий и имеет характеристики, представленные в табл. 2.12.

Модель Назначение Наибольшие размеры обрабатываемых заготовок, мм Скорость съема металла Сила тока, А, не более Напряжение, В Масса, кг
ЛСВХ-2 Прошивание отверстий 0 5… 12 мм, глубина 800 мм 100x100x800 1,5…60 мм/мин 3000 6…12
4422 Формообразование полостей 250x300x160 0,3…12 мм/мин 3200 16 4500
4А423ФЦ Формообразование полостей 480x350x400 12000 мм3/мин 3200 16 4500
ЭХО-2 Обработка пера лопаток Длина до 300 0,2…1,0 мм/мин 10000 12 3000
4412ФЦ Обработка тел вращения Длина до 250 3000 мм3/мин 3200 6…12 1800
ЭХТ-1500 Протягивание (возможно вращение заготовки) Отверстия 0 10…80, длина детали 300… 1600 1…5 мм/с 3200

Источник: https://studref.com/630893/tehnika/elektrohimicheskaya_razmernaya_obrabotka

Оборудование электрохимической обработки металлов

  •      ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 
  •      Государственное образовательное 
    учреждение
  •      высшего профессионального 
    образования
  •      Сибирский государственный 
    аэрокосмический 
    университет

     имени академика М.Ф. Решетнева 
   

  1.      реферат 
  2.      по 
    дисциплине
     
  3.      «Машины и оборудование» 
  4.      На 
    тему
     
  5.      «Оборудование электрохимической 
    обработки металлов»
     
  6.      Железногорск 2011  
  7.      Содержание
  1. Введение          3
  2. Электрохимическая обработка металлов    4
  1. Оборудование электрохимической обработки металлов  11
      1. Оборудование немецкой фирмы Дегусса (“Degussa”) и швейцарской “OMI”, и “LABORATOIRE PINO ALIPRANDINI”        11
      1. Электрохимические Станки с ЧПУ     13
      2. Электрохимический станок SFE     14
      3. Станки для электрохимической маркировки   17
  1. Заключение         20
  2. Содержание         21

      
   

     Электрохимической обработке металлов уже 98 лет!  
Первые опыты датируются 1911-м годом, опыты по ЭХО в проточном электролите — 1928 -м. Первая промышленная установка была изготовлена во время ВОВ, 1943-м году.

     И только в последнее время она 
получила небывалый толчок развития.

 
Причин такой популярности несколько: Возможность обрабатывать металлы практически любой прочности с высокой точностью, без заметного износа обрабатывающего инструмента, возможность применения ЭХО от настольных домашних станков до авиастроения и космической отрасли, простые принципы обработки, возможность изготавливать высокопрочные формы для массового производства других деталей.

     В данной работе описано, что же такое 
электрохимическая обработка металлов, какой она бывает и приведены 
примеры современных станков 
данного вида.   
      

  1. Электрохимическая обработка металлов

 

     Электрохимическая обработка металлов — группа методов, предназначенных для придания обрабатываемой металлической детали определенной формы, заданных размеров или свойств поверхностного слоя.

Осуществляется в электролизерах (электролитических ваннах, электрохимических ячейках специальных станков, установок), где обрабатываемая деталь является либо анодом (анодная обработка), либо катодом (катодная обработка), либо тем и другим попеременно.

Основной вид катодной электрохимической обработки металлов — гальваностегия. 

     Анодными 
методами электрохимической обработка металлов являются различные виды электрохимического травления, полирование, формообразование, размерная обработка, оксидирование и другие.

Во всех анодных процессах происходит либо растворение металла (локализованное в определенных местах или равномерное по всей поверхности), либо превращение поверхностного слоя металла в оксидный или другой слой.

     Электрохимическое травление (ЭХТ). Термин объединяет несколько технологий, основанных на анодном растворении металла. ЭХТ применяют для очистки поверхности всевозможных деталей, проволоки, лент, труб от разнообразных загрязнений (оксидных, жировых и других) в качестве предварительной обработки перед нанесением покрытий, прокаткой и др.

ЭХТ для очистки от загрязнений производят в растворах кислот, обычно содержащих различной добавки (например, ингибитор коррозии), в щелочных растворах или расплавах при постоянном или переменном токе. ЭХТ подвергают практически любые металлы и сплавы.

ЭХТ используют для осуществления так называемого электрохимического фрезерования с целью получения заданного «рисунка» на поверхности детали локальным анодным растворением металла. Места, которые не должны подвергаться растворению, покрывают слоем фоторезисторного материала или специальным трафаретом.

Таким образом можно производить обработку деталей типа печатных плат, перфорирование, а также травление в декоративных целях. Анодным травлением удаляют заусенцы и скругляют острые кромки.

     Важная 
область использования ЭХТ – 
развитие поверхности (увеличение удельной площади поверхности).

Наиболее широкое 
промышленное применение имеет травление 
алюминиевой фольги в хлоридных 
растворах для электролитических 
конденсаторов; этот процесс позволяет 
повысить удельную поверхность в 
сотни раз и увеличить удельную емкость конденсаторов, уменьшить 
их размеры.

Развитие поверхности методом 
ЭХТ применяют для улучшения адгезии металла к стеклу или керамике в электронной технике, копировального слоя к печатным формам в полиграфии, усиления сцепления покрытия с металлом при эмалировании металлических изделий и других. Анодным травлением снимают дефектные гальванические покрытия с деталей с тем, чтобы возвратить их в производство.

     ЭХТ применяют в практическом металловедении; широко известно анодное травление 
металлографических шлифов для выявления 
микроструктуры сплавов. При этом травление 
проводят в таких условиях, когда 
достаточно резко проявляется различие скоростей растворения разных по хим.

и фазовому составу компонентов 
сплава. В результате избирательного ЭХТ могут быть выявлены границы 
фаз, сегрегация фосфора в стали, дендритная структура титановых 
сплавов, сетка трещин в хромовом гальванопокрытии, оценена склонность нержавеющей стали к межкристаллитной коррозии.

     Электрохимическое полирование (ЭХП) заключается в преимущественном анодном растворении выступов на шероховатой поверхности и приводит к достижению низкой шероховатости (электрохимическое сглаживание) или зеркального блеска поверхности (глянцевание).

Глянцевание улучшает декоративные свойства изделия, придает поверхности высокую отражательную способность. ЭХП и сглаживание поверхности применяют для повышения эксплуатационной надежности, долговечности и других эксплуатационных свойств деталей.

Положительное влияние ЭХП на изделие объясняется несколькими причинами: 1) удаление дефектного (деформированного, имеющего трещины, повышенное содержание вредных элементов) поверхностного слоя, образовавшегося при механической, термической, электрической обработке изделия; 2) уменьшение шероховатости поверхности и сглаживание профиля поверхности; 3) образование тонкой поверхностной оксидной пленки, предохраняющей металл от коррозионного воздействия среды.

     Анодное растворение в режимах ЭХП тонкого поверхностного слоя металла, загрязненного радиоактивными веществами, — один из основных методов радиохимической дезактивации оборудования.

При ЭХП обычно удаляется слой металла от 2,5 до 80 мкм.

Конечная шероховатость поверхности определяется исходной шероховатостью, продолжительностью ЭХП, условиями проведения процесса (температура, плотность тока), составом электролита (растворы щелочей, солей, но чаще всего смеси кислот).

     Анодное формообразование (ЭХФ) используют для изготовления деталей с заданными формой, размерами и качеством поверхности. При ЭХФ деталь получают в условиях, когда форма катода-инструмента копируется на аноде-заготовке.

Процесс проводится в потоке электролита (обычно растворы солей, например NaNO3) при плотностях тока в десятки А/см2, межэлектродном расстоянии порядка 0,1 мм. По мере растворения анода-заготовки катод с помощью специального механизма продвигается в направлении растворения.

В отличие от традиционной механической обработки, ЭХФ характеризуется отсутствием механического контакта между инструментом и деталью, низкими температурой и давлением в рабочей зоне, отсутствием износа инструмента и заусенцев на обработанной детали.

ЭХФ пригодно для обработки легкодеформируемых деталей, хрупких и твердых материалов, обработки в труднодоступных местах.

     Электрохимическим растворением с помощью вращающегося дискового электрода или другого 
катода-инструмента производят разрезание заготовок из различных металлов и сплавов, тонкостенных труб, металлических 
монокристаллов, полупроводниковых 
материалов.

     Разновидность электрохимической обработка металлов – электролитный нагрев с целью термической или химико-термической обработки деталей (нагрев с последующей закалкой в электролите, науглероживание, азотирование поверхностного слоя).

Этот вид обработки проводится в таком режиме, когда растворение металла крайне мало, а сильный нагрев происходит при прохождении тока через парогазовый приэлектродный слой, который возникает из-за вскипания электролита около электрода при высоких значениях плотности тока и напряжения.

     Электрохимическое оксидирование имеет две основных разновидности: получение барьерных тонких (толщиной до мкм) и пористых толстых (до нескольких сотен мкм) анодных оксидных пленок. Барьерные пленки получают в растворах электролитов типа Н3ВО3, не растворяющих оксиды, обычно в два этапа.

На первом этапе — в гальваностатических условиях; при этом напряжение увеличивается во времени, а толщина оксидной пленки пропорциональна прошедшему количеству электричества. После достижения заданного напряжения режим изменяют на вольтостатический: ток снижается во времени, диэлектрические свойства оксидной пленки повышаются.

Одна из наиболее важных областей применения барьерных оксидных пленок — получение диэлектрического слоя электролитических конденсаторов.

     Пористые 
анодные оксидные пленки выращивают в агрессивных по отношению к 
оксиду электролитах, например в 15%-ной H2SO4, при постоянном напряжении. Такие пленки состоят из двух слоев: тонкого барьерного и значительно более толстого пористого. Они широко применяются в качестве декоративно-защитных покрытий.

Для улучшения защитных свойств после оксидирования пористые пленки подвергают операции «наполнения» («уплотнения»), чаще всего обработкой в горячей воде.

Для повышения декоративных свойств пористые пленки на алюминии окрашивают в разные цвета, подвергая обработке растворами красителей или дополнительной электрохимической обработке переменным током в электролитах, содержащих соли Сu, Ni, Sn.

     Новое направление электрохимическая 
обработка металлов – микродуговое оксидирование, то есть формирование анодной оксидной пленки в условиях протекания электрических микроразрядов на аноде, что расширяет возможность получения оксидных покрытий с различными полезными свойствами.

     Электрохимическая обработка металлов применяют для маркирования изделий.

Нужные знаки на металлической поверхности получают локальным изменением цвета в результате очень неглубокого травления (или оксидирования) либо в результате рельефного травления.

Получили развитие комбинированные методы обработки, в которых электрохимической воздействие на металл совмещено с какими-либо другим (например, механическим, эрозионным, лазерным).  

    1. Катодный  метод —гальваностегия и гальванопластика.

     Гальванопластика 
– электрохимический способ изготовления разнообразных изделий, в процессе которого выделяющийся при электролизе 
металл достигает значительных толщин и пластически воспроизводит 
форму поверхности, на которой осаждается.

     Гальванопластическим 
способом выполняют множество работ, например, превращают обычные кружева 
в металлические и ими украшают рамы для картин или шкатулки, изготавливают 
филигранные ажурные изделия — броши, серьги, браслеты. Кроме этого, гальванопластикой 
получают в металле различные 
рельефы, снимают копии с памятных медалей и, наконец, создают круглую (объемную) скульптуру.

     Гальванопластика 
в принципе не отличается от гальваностегии, области гальванотехники, занимающейся получением тонких, прочно сцепленных с основой металлических слоев 
для декоративных и защитных целей. Однако технология гальваностегических 
и гальванопластических процессов 
отличается многими особенностями, прежде всего методами подготовки поверхности 
перед осаждением на нее металла.

Источник: https://www.stud24.ru/metallography/oborudovanie-jelektrohimicheskoj-obrabotki-metallov/29539-92096-page1.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector