Электрохимические технологии

Размерная электрохимическая обработка.

 

Размерная электрохимическая обработка – это процесс получения из заготовки какой-либо детали требуемой формы и размера с использованием явления анодного растворения металла.

 

 

Технологические схемы

 

Обработка с неподвижными электродами. Схема технологического представлена на рис.

Рис.

1 – электрод – инструмент неподвижный;

2 – заготовка (обрабатываемое изделие);

3 – диэлектрик с открытыми участками.

- направление и скорость движения электролита.

 

При такой обработке на месте открытого участка появляется отверстие или углубление. Рабочий зазор – изменяется в процессе обработки (увеличивается) и процесс получается нестационарным. Это является недостатком.

Такая схема применяется для получения отверстий, удаления заусенцев, нанесения надписей.

 

Схема для прошивания отверстий, углублений, полостей сложной конфигурации (рис.).

Рис.

1 - электрод – инструмент; 2 - обрабатываемое изделие.

Электрод – инструмент имеет поступательное перемещение со скоростью в указанном направлении, причем таким образам, что . Электрод – инструмент иногда выполняется полым, в нем делаются мелкие отверстия для подачи и отвода электролита.

 

Точение наружных и внутренних поверхностей (аналогия токарной обработки рис.).

Рис.

 

Электрод – инструмент может иметь перемещение как поперек, так и вдоль, соответственно и .

 

 

Разрезание заготовок.

Рис.

 

Производительность не очень высокая. Применяется, когда нельзя использовать механическое воздействие, например, когда материал вязкий или хрупкий (крошится).

 

 

Шлифование поверхности (рис.).

Рис.

 

Во всех схемах “+” всегда подается на обрабатываемую поверхность.

 

Размерная электрохимическая обработка обязательно применяется тогда, когда недопустимы механические усилия.

 

 

Механизм размерной электрохимической обработки.

 

Удаление металла происходит в среде электролита под действием электрического тока без непосредственного контакта между инструментом и заготовкой. В этом случае удаляемый металл претерпевает химическую реакцию соединения с продуктами разложения воды. При этом образуются нерастворимые в воде соединения – гидрооксиды металлов в виде мелких твёрдых частичек. Эти соединения уносятся потоками электролита. Попутно, в результате разложения молекул воды, на аноде появляется кислород, на катоде водород. На катоде наблюдается только разложение воды, и он не изнашивается. В качестве электролита наиболее часто используются раствор поваренной соли (NaCl) и раствор нитрата натрия. Электрод – инструмент изготавливают из меди, бронзы или графита.

По первому закону Фарадея:

- масса растворенного металла,

- количество электричества

(Кл),

- электрофизический эквивалент

(кг/Ас)

- число Фарадея,

A – атомная масса,

n – валентность,

I – величина электрического тока,

τ – время обработки.

 

Окончательнополучаем:

.

Значения электрохимического эквивалента

Материал
Сталь 4, 5 Титан Алюминий Медь Никель Цинк	0, 223 ~0, 16 ~0, 091 0, 329 0, 304 0, 34

 

На практике чаще пользуются скоростью линейного растворения – это фактически скорость перемещения электрода – инструмента в процессе обработки. Эта скорость дает значение о производительности процесса.

,

,

- плотность тока,

- площадь обрабатываемой поверхности,

,

- смещение электрода – инструмента,

- плотность обрабатываемого материала,

,

- напряженность электрического поля,

- удельная проводимость электролита.

 

Тогда скорость линейного растворения определится по формуле

,

Параметр - называется коэффициент выхода по току и учитывает отклонения от закона Фарадея, которые имеют место на практике. Численное значение этого коэффициента колеблется в пределах и зависит от вида электролита, формы и размеров электродов, величины напряжения. Если , это означает, происходит дополнительное удаление металла вследствие побочных химических реакций.

Для большинства расчетных схем напряжение берется в пределах . Для титанового сплава напряжение может достигать . Такое же напряжение используется при резке металлов. При шлифовке . Скорость электролита составляет .