Лекція №6 Розмірна електрохімічна обробка. Теоретичні основи процесу формоутворення.

1. Коротка історія розвитку.

2. Основні схеми електрохімічної обробки.

3. Механізм анодного розчинення.

4. Вибір електроліту.

1. Коротка історія розвитку.

Честь відкриття майже всіх відомих у даний час процесів, в яких використано електрохімічний вплив на заготовку, належить російським і радянським вченим. Відомий російський хімік Є.І. Шпитальний ще в 1911 р. розробив процес електролітичного полірування. У 1928 р. В.Н. Гусєв застосував цей процес для розмірної обробки станин великих металорізальних верстатів. Катодом служила шабрувальна плита, встановлена над оброблюваною поверхнею. Проміжок між катодом і анодом (заготовкою) заповнювався електролітом. Анодна поверхня в процесі обробки покривалася шаром продуктів розчинення, і швидкість знімання металу з анода швидко падала. Катод-плиту на час забирали і ручним інструментом видаляли шар продуктів. Такий спосіб обробки був дуже трудомістким і повільним. В.Н. Гусєв і Л.А. Рожков запропонували зменшити відстань між електродами до десятих часток міліметра, а електроліт примусово прокачувать через міжелектродний проміжок. Це було народженням нового виду обробки – розмірної електрохімічної обробки (ЕХО).

Під розмірною електрохімічною обробкою розуміють процес одержання із заготовки деталі необхідної форми і розмірів за рахунок анодного розчинення, металу.

Отримані в роки війни результати по вивченню основних фізико-хімічних закономірностей процесів не втратили свого значення і дотепер. У 1948 р. була створена електрохімічна установка для виготовлення отворів у броньованій сталі.

Значний вклад в розвиток електрохімічної обробки внесли вчені Ю.Н. Петров, І.І. Мороз, Л.Б. Дмитрієва, В.Д. Кащеєва, В.В. Любимова та інші.

4. Вибір електроліту.

Від складу електроліту залежать його електропровідність і швидкість розчинення металу. Для одержання високих технологічних показників процесу необхідно, щоб:

• в електроліті не протікали зовсім або протікали в мінімальній кількості побічні реакції, що знижують вихід по струму;

• розчинення заготовки відбувалося тільки в зоні обробки;

• на всіх ділянках оброблюваної поверхні протікав розрахунковий струм.

Таких універсальних електролітів не існує, тому при підборі складу електроліту в першу чергу враховують ті вимоги, що є визначальними для виконання даної операції. Так, якщо необхідно збільшити швидкість розчинення, беруть електроліти з більшою питомою провідністю, а для підвищення точності краще використовувати електроліт зі зниженою провідністю.

Вимоги до електролітів:

1. Електроліти підбирають в залежності від оброблюваного матеріалу. Перша й основна вимога при підборі електролітів полягає в тому, що аніони, що утримуються у водному розчині електроліту, і катіони повинні добре диссоціювать при будь-яких комбінаціях. При дотриманні цієї вимоги електроліт має високу електропровідність.

2. При виборі складу електроліту, необхідно, щоб потенціал матеріалу електрода-інструмента був більш позитивним, чим потенціал осадження катіонів. Це перешкоджає осадженню металевих катіонів на електрод-інструмент. Дана умова виконується, якщо катіони електроліту мають великий негативний стандартний потенціал.

3. Наявність в електроліті аніонів, що активують, що руйнують під дією струму поверхневі оксидні плівки. Це забезпечує переважне протікання на аноді реакції розчинення і високу продуктивність процесу.

4. Необхідно, щоб спорідненість компонентів оброблюваного сплаву до аніонів електроліту і їхня спорідненість до кисню були близькі між собою. Це забезпечує вибірковість розчинення сплавів, висока якість поверхні і точність обробки.

5. Відповідність концентрації аніонів, що мають близьку спорідненість до того або іншого компоненту оброблюваного сплаву, змістові цього компонента в сплаві. Це дозволяє досягти рівномірного анодного розчинення всієї поверхні заготовки.

6. Забезпечення в ході реакцій в електроліті переходу продуктів реакції анодного розчинення в нерозчинний стан. Це дає можливість постійно видаляти продукти обробки з розчину (наприклад, відстоєм, фільтруванням) і підтримувати необхідний склад електроліту.

7. Необхідно, щоб електроліт мав невисоку в'язкість. Ця умова полегшує прокачування і прискорює процеси теплообміну і перенесення маси матеріалу в проміжку.

8. Електроліт повинний володіти невисокою корозійною активністю до устаткування, бути нешкідливим для здоров'я людей, пожежо- і вибухобезпечним.

Для більшості сталей в якості електролітів використовують розчини хлориду натрію (8...18%) чи нітриду натрію (15...20%).

Для низьколегованих сталей в якості антикорозійної добавки використовують 0,02...0,03% нітриду натрію.

Титанові сплави обробляють в розчинах хлориду натрію (5...15%) з добавкою 3...10% броміду калію при нормальній чи підвищеній (40...60 ^оС) температурі.

При обробці алюмінієвих сплавів використовують розтвори нітрату натрію (10...25%) з добавкою 1...3% лимонної кислоти.