2. Електрохімічна обробка
2.1. Різновиди електрохімічної обробки
У основі електрохімічної обробки (ЛУНА) металів і сплавів лежить принцип анодного розчинення оброблюваної заготівки в розчині електроліту. Для здійснення процесу необхідно мати два електроди, з яких один - заготівка (анод), інший - інструмент (катод), електроліт між ними, а також джерело живлення. Сукупність двох електродів (анода, катода) і електроліту між ними називається електролітичним осередком. Різновиди ЛУНУ можна умовно розділити на дві різні групи:
1.Електрохімічна обробка в стаціонарному електроліті або поволі перемішуваному.
2. Електрохімічна розмірна обробка в проточному електроліті (ЭХРО).
До 1 групи можуть бути віднесені такі операції, як очищення поверхонь металів від оксидів, іржі, жирових плівок і інших забруднень; загострення і заточування ріжучого інструменту; електрополірування; гравірування і маркіровка по металах і ін.
Відмітною особливістю операцій 1 групи є те, що:
обробка здійснюється при низькій щільності струму (не більше 2 А/см );
забезпечуються порівняно невеликі швидкості розчинення (10 - 10 мм/мін);
загальний об'єм матеріалу, що видаляється, невеликий;
у міжелектродному просторі відсутні (або є лише мала кількість) нерозчинених продуктів процесу;
міжелектродна відстань достатньо велика і може складати сотні міліметрів.
На мал. 2.1 показана принципова схема електрохімічної обробки в стаціонарному електроліті для найбільш типової операції - електролітичного полірування, яка широко застосовується при виготовленні різних деталей приладів (наприклад, сильфонов, зубчатих коліс, пружних елементів, напівпровідникових підкладок для інтегральних схем і ін.). Проходження електричного струму через електроліт 3 і електроди 1 і 5 супроводжується розчиненням поверхні анода 5 в електроліті 3 і утворенням продуктів розчинення 6, які затримуючись в поглибленнях шорсткої поверхні, ізолюють останні від струму, що проходить, сосредотачивая силові лінії 2 на незахищених виступах поверхні анода. Виступи розчиняються значно швидше за западини і згладжуються. Процес протікає при режимах: напруга на електродах U =7-15 У, температура електроліту (20-90) °С, щільність струму (2,5-100) А/дм . З багатьох електролітів для полірування найбільш споживаними є розчини на основі ортофосфорной, сірчаної кислоти і хромового ангідриду, які застосовуються при обробці чорних і кольорових металів.
З метою інтенсифікації процесу анодного розчинення в 1928г. радянські інженери В.Н.Гусев і Л.П.Рожков запропонували безперервно оновлювати електроліт в міжелектродному проміжку. Їх роботи послужили основою для розвитку способів групи, які об'єднані загальною назвою електрохімічна розмірна обробка в проточному електроліті (ЭХРО) (див. мал. 2.2).
Ця обробка здійснюється при напрузі на електродах (5-35) В і характеризується:
інтенсивною циркуляцією електроліту в міжелектродному просторі (швидкість електроліту 5-50 м/с);
малим міжелектродним зазором (0,8-0,1 мм);
великою анодною щільністю струму ( від 10 А/см до 500 А/см );
високою швидкістю розчинення (знімання) металу (до 10 мм/мін);
великим об'ємом металу, що видаляється, в одиницю часу в порівнянні з обробкою в стаціонарному електроліті.
Виготовлення виробів з використанням способів ЭХРО має ряд переваг в порівнянні з іншими відомими видами розмірної обробки:
принципова можливість обробки майже всіх струмопровідних матеріалів - незалежно від їх хімічного складу і механічних властивостей;
продуктивність ЭХРО деталей складних форм в 5-15 разів вища, ніж при обробці різанням, а собівартість операції - в 2-7 разів нижче;
електрод-інструмент не зношується;
забезпечується висока якість поверхні: шорсткість виробленої поверхні Ra=2,5-0,32 мкм, відсутні залишкова напруга і зміцнений поверхневий шар після обробки. Існують, проте, наступні недоліки використання цього процесу, які декілька обмежують область його застосування:
висока енергоємність процесу (8-25 кВт-ч/кг), обумовлена переходом металу в якісно новий (іонне) стан, на що витрачається велика кількість енергії;
необхідність надійного антикорозійного захисту елементів устаткування;
у ряді випадків відносно низька точність обробки.
Таким чином, при визначенні доцільності використання ЭХРО необхідно враховувати не тільки переваги, але і недоліки процесу, при цьому остаточне рішення про вибір методу обробки повинне грунтуватися на економічному порівнянні різних варіантів технологічного процесу виготовлення деталі.
Мал. 2.1 Схема електролітичного полірування (обробка в стаціонарному електроліті):
катод, 2- силові лінії струму, 3- електроліту, 4- ванни, 5- заготівки (анод), 6- продуктів розчинення.
