ММК Спецтехнология ЛА 2013
.pdf
Рисунок 8.14. Съем металла с плоскости:
1 – электрод-инструмент; 2 – заготовка; 3 – источник питания; 4 – подвод рабочей жидкости
Рисунок 8.15. Прошивка трубчатым электродом:
1 – электрод-инструмент; 2 – заготовка; 3 – подача рабочей жидкости
8.6. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ РАЗМЕРНАЯ ОБРАБОТКА
Сущность электрохимической обработки (ЭХО) заключается в анодном растворении металла в среде проточного электролита при малых зазорах между деталью и инструментом (рис. 8.16).
Рисунок 8.16. Схема ЭХО:
а – начало процесса; б – конец процесса; 1 – катод-инструмент; 2 – анод-деталь; 3 – прокачиваемый электролит
Анодом в процессе обработки является деталь 2, а катодом инструмент 1, подключаемые соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника питания постоянного или импульсного тока (6...48 В). Образующиеся в результате реакции продукты анодного растворения (гидраты окислов металлов) уносятся из межэлектродного зазора потоком прокачиваемого электролита.
Различные металлы обрабатываются в электролитах определенного химического состава, обеспечивающих заданную точность обработки при высокой производительности процесса за счет обеспечения соответствующего характера химического процесса растворения.
Операции электрохимической обработки можно разделить на группы:
1)при невысокой плотности тока в стационарном электролите;
2)при высокой плотности тока в проточном электролите.
ЭХО в стационарном режиме делят на полирование, профилирование (копирование), затачивание и доводку.
Электрополирование имеет многообразное применение. Например, полирование турбинных лопаток двигателей из легированных и труднообрабатываемых материалов. Электрокопирование обеспечивает требуемую точность обработки и качество обработанной поверхности при высокой производительности процесса.
Наиболее широкое применение нашли водные растворы солей, кислот и щелочей с различными добавками (активирующие, пассивирующие поверхностно-активные вещества и др.).
В процессе эксплуатации происходит изменение свойств электролита, поэтому периодически проводится контроль его состава, температуры и плотности.
ЭХО деталей проводится при малых межэлектродных зазорах (от 0,05 до 0,80 мм), что позволяет осуществить наиболее точное копирование профиля катода-инструмента на поверхности обрабатываемой детали.
ЭХО применяется в случаях, когда механическая обработка затруднена или невозможна, например, при обработке вязких, жаропрочных, труднообрабатываемых сталей и сплавов; деталей сложной формы; нежестких деталей, а также для получения глубоких отверстий.
Производительность ЭХО определяется химическим составом материала детали и применяемого электролита, плотностью тока и скоростью прокачки электролита.
При ЭХО шероховатость обработанной поверхности Ra=2,5...0,16 мкм, при этом в поверхностном слое отсутствуют остаточные напряжения и наклеп.
Преимуществом ЭХО является высокое качество обработанной поверхности и отсутствие износа катода-инструмента в процессе обработки.
К недостаткам ЭХО относятся:
•громоздкость оборудования;
•высокая трудоемкость изготовления электродов;
•не очень высокая точность обработки (0,05... 0,15 мм при прошивке отверстий и 0,2... 0,5 мм при изготовлении полостей сложной конфигурации);
•невозможность изготовления форм с острыми углами.
В производстве двигателей ЭХО нашла применение при изготовлении лопаток турбин, снятии заусенцев с различных деталей, разрезке заготовок, снятии дефектного слоя после ЭЭО и др. Наиболее широко электрохимический метод применяется в серийном производстве для обработки лопаток длиной 100... 300 мм.
ЭХО осуществляется на специальных станках и позволяет в 3... 5 раз снизить трудоемкость (по сравнению с механической обработкой), в 50... 100 раз сократить расходы на инструмент и в 3... 4 раза уменьшить количество потребляемого оборудования. Для обработки некоторых типов высокоточных лопаток в массовом производстве иногда целесообразно применять сочетание электроэрозионного и электрохимического методов. Электроэрозионным методом осуществляется выравнивание припуска под последующую ЭХО.
Электрохимический метод применяют также при изготовлении лопаток в лопаточных колесах. При этом ЭХО осуществляется электродом-проймой. Например, при обработке лопаточного колеса диаметром 600 мм из стали 2Х13 с двумя рядами лопаток (288 шт.) длительность обработки составляет 25 ч при точности +0,05 мм.
Удаление заусенцев электрохимическим способом заключается в анодном растворении металлов в неравномерном электрическом поле. Металл удаляется преимущественно с острых кромок и заусенцев. Качество обработки в этом случае значительно выше, чем при механической обработке. Этот способ используется для удаления заусенцев и притупления острых кромок в труднодоступных местах (например, в корпусных деталях автоматики с пересекающимися каналами).
Технологический процесс состоит из следующих основных операций:
•анодная обработка в водном растворе нейтральной соли;
•промывка проточной водой;
•промывка или обдувка.
Продолжительность обработки зависит от материала заготовки, размера заусенцев, требуемого радиуса скругления и колеблется от 5 до 100 с. Для снятия заусенцев применяются станки мод. 4405, 4406 и 4407.
Разновидностями ЭХО является ЭХ-полирование и ЭХ-шлифование. Электрохимическое полирование обеспечивает растворение только микровыступов. Поверхность приобретает зеркальный вид с шероховатостью Ra=0,8…0,2 мкм. При этом снимается дефектный слой, повышается усталостная прочность и коррозионная стойкость. Время обработки 5…10 мин, скорость съема припуска 0,05…0,15 мм/с.
Электрохимическое шлифование ведется по обычной схеме, но в связке круга есть графит. Выступающие зерна образуют зазор между инструментом и заготовкой, в который подается электролит. Образующаяся при анодном растворении пленка легко снимается кругом. Скорость обработки повышается в 2 раза и более.
Схемы ЭХО представлены на рис. 8.17, 8.18, 8.19.