2. Лабораторно-практическая работа №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ПО СХЕМЕ С НЕПОДВИЖНЫМ КАТОДОМ

Цель работы: освоение методики определения оптимальных технологических режимов электрохимической размерной обработки по схеме с неподвижным катодом с последующей экспериментальной проверкой результатов расчета.

Оборудование, приборы, инструменты.

1. Станок модели СЭХО – 901 с источником питания и пультом управления.

2. Микрометр.

3. Секундомер.

4. Микрокалькулятор.

2.1. Общие положения

Электрохимическая размерная обработка является процессом локального удаления металла под действием электрического тока в среде проточного электролита. В основе процесса лежат электрохимические реакции. Анодное растворение может протекать в электролитах различного состава, в том числе в неагрессивных электролитах – водных растворах хлорида натрия, нитрата натрия и др. Эти соли дешевы и безвредны для обслуживающего персонала.

Под действием тока в электролите материал анода растворяется и в виде продуктов обработки выносится из промежутка потоком электролита. В результате реакции образуются газообразные продукты, которые удаляются в атмосферу. Катод , который служит инструментом , не изнашивается, что является одной из положительных особенностей процесса ЭХРО.

Съем металла оценивается законом Фарадея:

m = ηּεּЈּτ, (2.1)

где m – масса удаленного с анода металла;

η – выход по току;

ε – электрохимический эквивалент металла анода;

Ј – сила тока;

τ – время обработки.

Масса удаленного металла может быть также выражена через его объем и плотность:

m=Fּ yּζ, (2.2)

где F – площадь обработанной поверхности;

y -- глубина обработки;

ζ – плотность металла анода.

Из закона Ома сила тока

J= (2.3)

где U₁ - напряжение без учета потерь:

U₁ = U – ΔU (2.4)

где U – полное напряжение;

ΔU - потеря напряжения в приэлектродных слоях на нагрев электролита, образование газообразных продуктов реакции и др.:

R – сопротивление слоя электролита в межэлектродном зазоре

R= , (2.5)

где ρ – удельное сопротивление электролита;

s – межэлектродный зазор.

Подставляя в уравнение (2.3) выражения (2.4) и (2.5) , получим:

J= (2.6)

Вместо удельного сопротивления удобно пользоваться удельной теплоемкостью æ = Ι∕ ρ , численные значения приведены в справочниках. После замены ρ на æ

J= , (2.7)

Подставляя выражения (2.2) и (2.7) в исходное уравнение (2.1), получим:

Отношение характеризует скорость растворения металла заготовки v. Тогда

Следовательно, скорость анодного растворения заготовки зависит от свойств материала, плотности, электрохимического эквивалента, свойств электролита, электропроводности, величины напряжения (U - ∆U), величины межэлектродного зазора и выхода по току. Кроме того, на скорость анодного растворения влияет скорость прокачки электролита.

При обработке с небольшими припусками возможно применение станков с неподвижными электродами. В этом случае, зазор постоянно растет от начального значения до конечного . Его текущее значение обозначить через Х.

За малый отрезок времени ΔТ съем металла с заготовки составляет ΔХ.

Тогда уравнение (2.8) примет вид:

После ряда математических преобразований получим:

где - время окончания обработки.

Тогда время, необходимое для удаления припуска в среде проточного электролита при неподвижных электродах составит:

В станке модели СЭХО – 901 время электрохимической размерной обработки регулируется в функции изменения электропроводно электролита.