Физические и механические свойства поверхности

После ЭХО в поверхностном слое не наблюдается снижения содержания углерода и изменения твердости. В отличие от механической обработки отсутствует наклеп. Внутренние напряжения возрастают из-за растравливания, так как малые радиусы являются концентраторами напряжений.

Выделяющийся водород может достичь поверхности заготовки, наводораживая ее. Это повышает хрупкость и снижает усталостную прочность. Особенно наводораживание характерно для титановых сплавов.

Низкая шероховатость поверхности после ЭХО, отсутствие следов инструмента на поверхности, одинаковое качество поверхности во всех направлениях повышают механические свойства материала. Отсутствие наклепа снижает сопротивление усталости.

Предел прочности после ЭХО:

стали _В^ЭХО=_В^{МЕХ.ОБР.},

Ti и Ni сплавы _В^ЭХО=(0,8…0,9)_В^{МЕХ.ОБР.}.

Чтобы компенсировать снижение предела прочности после ЭХО необходимо снять припуск на глубину растравливания (0,15…0,3мм).

Ударная вязкость KCU^ЭХО= KCU^{МЕХ.ОБР.}

Для восстановления усталостной прочности после ЭХО детали полируют и наклепывают, применяя дробеструйную, виброобработку и т.д.

Производительность эхо

Производительность процесса можно выразить через скорость подачи Э-И.

Производительность при обработке неподвижным Э-И можно оценить через среднюю скорость растворения металла:

, где z – припуск на обработку, τ – время обработки.

В зависимости от припуска и начального значения МЭП средняя скорость растворения V_СР=0,001…0,01мм/с.

При схемах прошивания, разрезания, точения и шлифования скорость подачи в зависимости о вида обрабатываемой поверхности

V_Э-И=0,005…0,1мм/с, время обработки .

Основные схемы и технологические возможности процесса эхо.

Требования к деталям, подвергаемым ЭХО:

1. поверхность перед ЭХО должна быть очищена от окалины и других диэлектрических веществ,

2. ЭХО проводится после термической обработки (не нарушается точность из-за коробления, предотвращается появление обезуглероженного слоя),

3. Необходимо определить минимально необходимый припуск с учетом возможного растворения на соседних поверхностях,

4. Нет необходимости предусматривать операции по удалению заусенцев и закруглению кромок.

Основные схемы ЭХО:

1. Обработка с неподвижными электродами

По такой схеме обрабатывают отверстия в листовых материалах, получают местные облегчения в деталях, наносят надписи. Требуемая форма углубления получается за счет диэлектрика, нанесенного на поверхность (трафарета 3, рис.25). Глубина маркирования – 10…50мкм, глубокое маркирование для деталей, подверженных износу– 0,2…0,3мм.

Рис.25. Электрохимическая обработка

Э-И 1 не перемещается к заготовке 2, МЭП возрастает. Это усложняет технологические расчеты, но при этом отсутствует износ Э-И.

2. Прошивание – получение углублений, полостей, отверстий. Э-И 1 перемещается со скоростью V_И к детали 2. Через МЭП прокачивают электролит со скоростью V_Э. По этой схеме изготавливают рабочие полости штампов, пресс-форм и т.д.

Рис. 26. Прошивание полостей

К этой же схеме относится получение отверстий струнным методом (рис.27). Э-И состоит из токопровода 1 и корпуса 3, выполненного из изоляционного материала. В месте контакта жидкости и обрабатываемой поверхности 2 материал заготовки растворяется, и образуется углубление. По мере увеличения глубины отверстия Э-И сближают с заготовкой.

Рис.27. Прошивание струйным методом

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

3. Точение наружных и внутренних поверхностей (рис.28, 29)

Э-И выполняет роль резца, который не имеет механического контакта с заготовкой. Электролит подается поливом. Э-И 1 может двигаться как вдоль, так и поперек оси заготовки 2. МЭП возможно поддерживать диэлектрическими прокладками 3.

Рис.28. Наружное точение

Рис.29. Растачивание

4. Протягивание наружных и внутренних поверхностей.

Э-И 1 устанавливают относительно заготовки 2 с помощью диэлектрических элементов 3. Протягивание ведется при продольном перемещении (иногда с вращением) Э-И (рис.30).

Рис.30. Протягивание

5. Разрезание – это процесс разделения заготовок на части, когда электродом-инструментом является вращающийся диск (рис.31) или проволока (рис.32). Инструмент 1 подают к заготовке 2. Э-И может быть абразивным кругом на токопроводящей связке. Тогда обработка идет еще и за счет абразивного воздействия.

П о этой схеме выполняют пазы, щели и т.д. Толщина разрезаемых заготовок может достигать 25мм. Скорость подачи заготовки V_З=20…30мм/мин.

Рис.31. Разрезание диском

Рис.32. Разрезание проволокой

6. Шлифование. Электрод-инструмент вращается и перемещается вдоль заготовки (рис.33). Шлифование применяют как окончательную операцию, если недопустимы механические усилия, при обработке вязких и прочных материалов.

Рис.33. Электрохимическое шлифование

Размерная электрохимическая обработка значительно расширяет технологические возможности изготовления деталей. С ее помощью можно получать поверхности, создание которых другими способами невозможно или невыгодно.

1. По схеме с неподвижными электродами 1 и 2 можно удалять заусенцы 4 в труднодоступных для подвода инструмента местах (рис.34). Процесс растворения заусенцев занимает 1-2 минуты. Для исключения растворения внутренних поверхностей Э-И покрывается диэлектриком 3.

Рис.34. Удаление заусенцев

2. Часто в технике применяются детали с внутренними полостями из труднодеформируемых материалов с очень узким горлышком (рис.35).

Рис.35. Обработка внутренних полостей

Для их обработки Э-И вставляют в предварительно просверленное отверстие. Электролит прокачивают через отверстие в Э-И.

3. Прошивание отверстий с криволинейной осью (рис.36).

Рис.36. Прошивание криволинейных отверстий

Э-И 2 подают к заготовке 3 по окружности радиусом R. Для устранения конусности отверстия Э-И покрывают слоем изоляции 1. Скорость прошивания таких отверстий V_И=0,03мм/с, глубина может в 30 раз превышать диаметр.

4. Точение части нежесткой заготовки (например, чтобы оставить сварной шов в трубе) (рис.37). ЭХО выполняют инструментом, через который подается электролит. Заготовка совершает качательное движение так, чтобы рабочая часть Э-И 1 не достигала выступа 3 на детали 2.

Рис.37. Обработка внутренних поверхностей

Снижение высоты неровностей внутренней поверхности позволяет сократить потери давления при движении жидкостей, газов, повышает КПД и стабильность работы установки. Таким способом можно получить детали диаметром до нескольких метров при толщине стенки в доли миллиметров.