Электрохимическая обработка

Честь открытия почти всех известных в настоящее время процессов, в которых использовано электрохимическое воздействие на заготовку, принадлежит русским и советским ученым. Известный русский химик Е. И. Шпитальный еще в 1911 г. разработал процесс электролитического полирования. В 1928 г. В. Н. Гусев применил этот процесс для размерной обработки станин крупных металлорежущих станков. Катодом служила шабровочная плита, установленная над обрабатываемой поверхностью. Промежуток между катодом и анодом (заготовкой) заполнялся электролитом. Анодная ловерхность в процессе обработки покрывалась слоем продуктов растворения, и скорость съема металла с анода быстро падала. Катод - плиту на время убирали и ручным инструментом удаляли слой продуктов. Такой способ обработки был очень трудоемким и медленным. В. Н. Гусев и Л. А. Рожков предложили уменьшить расстояние между электродами до десятых долей миллиметра, а электролит принудительно прокачивать через межэлектродный промежуток. Это было рождением нового вида обработки - раз­мерной электрохимической обработки (ЭХО).

Под размерной электрохимической обработкой понимают процесс получения из заготовки детали требуемой формы и размеров за счет анодного растворения металла.

Полученные в годы войны результаты по изучению основных физико-химических закономерностей процессов не утратили своего значения и до сего времени. В 1948 г. была создана электрохимическая установка для изготовления отверстий в броневой стали. Тогда же были проведены первые опыты по обработке турбинных лопаток. В. Н. Гусев трижды удостаивался звания лауреата Государственной премии СССР.

Значительные успехи в развитии теории и совершенствовании технологии были достигнуты благодаря работам Ю. Н. Петрова, И. И. Мороза, Л. Б. Дмитриева, В. Д. Кащеева, Д. Я. Длугача, В. В. Любимова и др. Существует несколько основных схем ЭХО.

1.Обработка с неподвижными электродами. По этой схеме (рис.1) получают местные облегчения в деталях, отверстия в листовых материалах, наносят информацию (порядковые номера, шифры изделий и др.), удаляют заусенцы, скругляют острые кромки. Требуемая форма углубления или отверстия получается за счет нанесения на электроды слоя диэлектрика 3.

Электрод-инструмент 1 не перемещается к обрабатываемой поверхности - межэлектродный зазор по мере съема металла с заготовки 2 возрастает, а скорость v_э прокачки электролита снижается. Процесс будет неустановившимся с нестационарным по времени режимом обработки. Это резко усложняет расчеты технологических параметоров, регулирование и управление процессом.

2.Прошивание углублений, полостей, отверстий (рис.2, а). При такой схеме электрод-инструмент 1 имеет одно рабочее движение - поступательное перемещение со скоростью v_и, к детали. Система регулирования зазора поддерживает постоянным межэлектродный зазор s (т. е. имеет место стационарный режим). Через межэлектродный промежуток прокачивают электролит со скоростью v_э. В заготовке иногда предусматривают технологические отверстия для подвода и отвода электролита и продуктов обработки.

По этой схеме изготовляют рабочие полости ковочных штампов, пресс-форм, прошивают отверстия, пазы, перья лопаток турбин, вырезают заготовки различного профиля.

К такой схеме относят и получение отверстий струйным методом. Электрод-инструмент состоит из токоподвода 1 (рис.2, б), омываемого потоком электролита. Токоподвод находится внутри корпуса 3 из изоляционного материала. Электролит создает токопроводящий канал между токоподводом 1 и заготовкой 2. В месте контакта жидкости с обрабатываемой поверхностью материал заготовки растворяется и образуется углубление. По мере увеличения глубины отверстия корпус 3 сближают с заготовкой 2. 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.

3.Точение наружных и внутренних поверхностей (рис.3). При такой схеме электрод-инструмент 1 выполняет роль резца, но в отличие от обработки на токарных станках он не имеет механического контакта с заготовкой 2, а находится от нее на расстоянии s. Электрод-инструмент может двигаться как поперек заготовки со скоростью v_и (рис.3, а), так и вдоль нее со скоростью v_и' (рис.3, б). Межэлектродный зазор s может поддерживаться диэлектрическими прокладками 3.

4. Протягивание наружных и внутренних поверхностей (рис.4) в заготовках, имеющих предварительно обработанные поверхности, по которым можно базировать электрод-инструмент 1. Его устанавливают относительно заготовки 2 с помощью диэлектрических элементов 3, Электрохимическое протягивание осуществляют при продольном перемещении (иногда с вращением) инструмента со скоростью v_и. По такой схеме выполняют чистовую обработку цилиндрических отверстий, нарезание.резьб, шлицев, винтовых канавок.

5. Разрезание заготовок. Инструментом может быть вращающийся диск 1 (рис.5, а) или проволока 1 (рис.5, б). Инструменты подают к заготовке 2 со скоростью v_и. При этом необходимо сохранять постоянным зазор s. По этой схеме выполняют пазы, щели, подрезку нежестких деталей, например пружин.

6. При шлифовании (рис.6) используют вращающийся металлический инструмент ) цилиндрической формы, который поступательно движется вдоль заготовки 2 со скоростью v_и. Электромимическое шлифование используют в качестве окончательной операции при изготовлении пакетов пластин из магнитомягких материалов, когда при обработке недопустимы механические усилия, а также для изготовления деталей из вязких и прочных сплавов.