Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

290

Глава 2.5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

(показано штриховой линией на рисунке).

материала для трафарета используют поли­

Если же размеры заготовки 3 отличаются от

этиленовую или лавсановую пленку, специ­

размеров рабочей

части инструмента

7, огра­

альную бумагу, гетинакс, органическое стек­

ниченной изоляцией 2 (рис. 2.5.5, б), то элек­

ло, винипласт толшиной 0,1 ... 0,5 мм. Разме­

трическое поле в зазоре будет неравномерным

ры отверстий в трафарете должны быть

и форма детали около границ обрабатывае­

меньше, чем размеры обрабатываемых участ­

мого контура искажается (штриховая линия

ков, чтобы компенсировать боковое растворе­

на рисунке).

ние углублений на заготовке:

Если наносить диэлектрик на заготовку

3 (рис. 2,5.5, б), то плотность тока возрастает

bj = bj^

(0,1... 0,5)//

вблизи границ изолятора 2

В

этих

местах

независимо от размеров инструмента

7 будет

где b^ — ширина отверстия в трафарете; />д —

увеличиваться съем металла (штриховая ли­

ния на рисунке) — возникает погрешность по

ширина отверстия в детали по чертежу; h —

глубине обработки.

глубина растворения металла (если отверстие

Для большинства операций ЭХО непод­

сквозное, берут толшину заготовки).

вижными электродами погрешность по глу­

Трафареты изготовляют различными ме­

бине не является определяюшей. Поэтому

тодами. Наиболее распространено гравирова­

целесообразно наносить изоляцию на заго­

ние отверстий по копирам фрезой с высокой

товку. Покрытия наносят на заготовку с по­

скоростью резания.

покрытия можно нано­

мощью масок или фотолитографии. После

Изоляционные

ЭХО покрытия удаляют шлифованием, поли­

сить на инструмент или заготовку с использо­

рованием или химическим травлением. Одна­

ванием технологии фотолитографии или фо­

ко при этом покрытие используется только

тохимии.

один раз и усложняется подготовка заготовок

Электроды-инструменты для прошивания

к ЭХО. Чтобы избежать чрезмерного повы­

изготовляют в зависимости от вида обработки:

шения трудоемкости

операции,

изготовляют

изготовление отверстий металлическим инст­

диэлектрический

трафарет

обрабатываемой

рументом или струйным методом; образова­

поверхности,

который

плотно

накладывается

ние углублений с постоянными и изменяю­

на деталь. Толшина трафарета должна быть не

щимися параметрами, конических, сфериче­

более 20 ... 60 % от размера начального межэ­

ских и других поверхностей; кольцевая вы­

лектродного зазора. При большей толшине

резка (трепанация) и др.

ухудшаются условия течения электролита и

Отверстия при прошивании могут быть

снижается

точность

обработки.

В качестве

цилиндрическими, коническими, сквозными

292

Форма

рабочей

поверхности

электрода

инструмента при схеме обработки с непод­

может быть найдена графически. Тогда метод

вижными электродами. При удалении значи­

расчета будет относиться к графоаналитиче­

тельных припусков этот метод может исполь­

скому. Здесь вычисленные значения зазоров

зоваться для предварительной обработки.

откладывают в выбранных сечениях по нор­

Окончательную

доводку рабочего про­

мали к поверхности детали и получают уча­

филя электрода-инструмента выполняют ме­

сток профиля электрода-инструмента.

тодом последовательных

приближений путем

Для

определения

формы

инструмента

уточнения формы после обработки пробной

используют метод моделирования. В случае

партии деталей. Уточнение ведут до получе­

идеального процесса форма и положение об­

ния деталей, соответствующих

требованиям

рабатываемой поверхности в любой момент

чертежа.

электродов-инструментов

времени

совпадают

с

эквипотенциальной

Изготовление

поверхностью поля. Положение этих поверх­

для прошивания полостей ведется в такой

ностей

определяется

градиентом

потенциала.

последовательности:

Следовательно,

возможно однозначное

реше­

1. По результатам расчетов изготовляют

ние задачи.

шаблоны с профилем, обратным профилю

Для нахождения формы электрода-

рабочей части электрода-инструмента. Коли­

инструмента

рассматривают

статические и

чество шаблонов выбирают таким, чтобы

стационарные (неподвижные и не изменяю­

можно было контролировать все сечения.

щиеся по времени) электрические поля, поле

2. По шаблонам (как по модели) выпол­

скорости жидкости, движущейся в капилляр­

няют литейные формы, отливают заготовку с

но-пористом теле и т.д.

модели­

каналами для подвода электролита. Если ка­

Известен

метод

непрерывного

налы в электроде-инструменте не предусмот­

рования, при котором берут капиллярно-

рены, заготовку выполняют из стандартного

пористое

тело,

например, фильтровальную

проката или из поковки.

бумагу, которую накладывают на подставку,

3. С помощью механической обработки

пронизанную капиллярами. Часть капилляров

изготовляют посадочные поверхности и дово­

можно

перекрыть

заслонкой,

повторяющей

дят рабочий профиль электрода-инструмента

по форме начальную обрабатываемую поверх­

по шаблонам.

ность. Подставку помещают в жидкость, ко­

4. Формируют щели и отверстия. Ши­

торая через свободные капилляры смачивает

рина щели 1 ... 2 мм, длина на

10 ... 12 мм

фильтровальную бумагу. Процесс

смачивания

меньше длины электрода-инструмента. Диа­

и последующего

распространения

жидкости

метр отверстий 1,5 ... 3 мм.

по фильтровальной бумаге фиксируют с по­

5. Изготовляют

на

электрохимическом

мощью видеокамеры, киноили фотоаппара­

станке полость в образце из материала заго­

та. Получаемая картина подобна изменению

товки и контролируют точность профиля уг­

формы

обрабатываемой

поверхности

при

лубления.

ЭХО.

6. Скругляют кромки щелей и отверстий

Методы моделирования не находят ши­

и полируют рабочую поверхность. Если уг­

рокого применения из-за слишком грубого

лубление в образце не соответствует проекту,

приближения к результатам реального про­

то рабочий профиль изготовляют методом

цесса ЭХО.

рассмот­

обратного копирования и доводят его слесар-

Производственный метод. Все

но-механической обработкой.

ренные выше методы нахождения формы

7. Покрывают изоляцией нерабочие уча­

электрода-инструмента не учитывают гидро­

стки. При серийном производстве нецелесо­

динамики потока электролита, изменения его

образно уточнить профиль шаблонов по

температуры и других факторов, поэтому рас­

окончательной форме электрода-инструмента

чет и моделирование дают приближенные

и использовать их в дальнейшем для изготов­

результаты. Их уточняют путем эксперимен­

ления рабочей части.

получить отверстия

тов на промышленном оборудовании. В про­

Если необходимо

изводстве используют два метода: обратного

большего диаметра или обработать снаружи

копирования

и

последовательных

приближе­

крупную заготовку, то из листа изготовляют

ний.

методе

обратного

копирования

трепанирующий электрод-инструмент. Лист

При

изгибают по форме обрабатываемого контура

электрод-инструмент изготовляют методом

в детали. Нерабочие поверхности покрывают

ЭХО, где в качестве инструмента использует­

слоем изоляции. Для предохранения такого

ся выполненная слесарно-механическим ме­

покрытия от разрушения потоком электроли­

тодом модель детали. Метод дает хорошие

та с рабочего торца предусматривают бурт,

результаты при небольшой толщине слоя ме­

аналогичный тому, который используют для

талла, удаляемого с рабочей части

электрода-

прошивания отверстий.

298

Глава 2.5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

обычные методы вторичной переработки ме­

таллов для гражданского и промышленного

таллов не дают удовлетворительных результа­

строительства, производства бетона, изделий

тов. Осадок, получаемый при разделении сус­

стекольной промышленности. При этом в

пензий, имеет очень низкое содержание ос­

ряде случаев возможно применение необога-

новного металла (до 8 ... 10 %). Кроме того,

щенного влажного шлама, неотмьггого от

высокое содержание влаги и соли в шламе

ионов хлора и натрия, что облегчает процесс

исключает его прямую пирометаллургическую

утилизации и представляет практический ин­

переработку, при которой происходит интен­

терес для производства. Шлам обьшно прохо­

сивное и почти полное выгорание металла.

дит фильтрацию'на фильтр-прессах, высуши­

Утилизация возможна по двум типовым

вается на воздухе или при 370 К, затаривается

направлениям. Первое связано с окончатель­

и отправляется на вторичную переработку.

ной переработкой шлама и вьщелением из

В качестве добавок при получении чис­

него исходных металлов. Но оно может быть

тящих средств используется шлам алюминие­

проведено

только

на

специализированных

вых сплавов (до 5 ... 10 % по объему).

обра­

заводах вторчермета.

Шлам после

электрохимической

В условиях машиностроительного завода

ботки хромоникелевых сплавов направляется

может

проводиться

первичная

обработка

на металлургические заводы для вторичного

шлама, т.е. получение практически сухого

переплава.

обогащенного

концентрата,

свободного от

Шлам из титановых материалов является

хлористых

и

азотнокислотньгх

соединений,

прекрасным сырьевым материалом для полу­

удобного для транспортировки и пригодного

чения титановых белил в лакокрасочной про-

для окончательной утилизации. При этом

мыш1пенности и для выпуска новых видов

отходы сплавов на никелевой основе подвер­

абразивных материалов - легированных элек­

гают первичной переработке путем растворе­

трокорундов.

ния шлама в серной кислоте, фильтрации

Применение титанового шлама (в коли­

полученной

суспензии,

нейтрализации

от­

честве 3 ... 6 %) позволяет наладить производ­

фильтрованного

раствора

солей,

повторной

ство бесфтористых шлакоситаллов. Его ис­

фильтрации, сушки осадка никелевого кон­

пользование позволяет заменить кремнефто-

центрата.

1 кг шлама расход

ристый натрий, что снимает вьщеление вред­

При выщелачивании

ных газообразных примесей и значительно

серной кислоты составляет 275 г, расход воды

улучшает экологию окружающей среды. Шла-

2 л. При нейтрализации расход соды 240 г,

коситаллы позволяют получить качественные

температура реакции 350 ... 360 К, сушка

облицовочные материалы, обладающие

высо­

концентрата

выполняется

при

температуре

кими декоративными свойствами после шли­

470 К.

фования и полирования. Они применяются

Для отходов сплавов на основе титана их

для облицовки внутренних и наружных частей

подвергают

предварительной

сушке, высали­

зданий, покрытий для полов, футеровки ем­

ванию, фильтрации, сушке полученного кон­

костей в химической, угольной, горнорудной

центрата.

сушка исходного

шла­

промышленности. По внешнему виду и физи­

Предварительная

ко-химическим свойствам созданные составы

ма выполняется при температуре 470 К, выса­

близки к природным облицовочным материа­

лам (граниту и мрамору), но дешевле их в 2-3

ливание при соотношении жидкости к сухому

раза.

осадку 50 : 1, отмывка при температуре 290 К,

фильтрация,

сушка

готового

продукта

при

2.5.6. УЧАСТКИ И ЦЕХА

температуре 470 К.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

В случае переработки шламов по указан­

ной технологии никель и титан на 90 ... 95 %

Станки для ЭХО состоят из автономных

извлекаются

в

концентрат.

Относительная

блоков (источника питания, ванны, насоса,

простота методов не требует специального

агрегата очистки электролита и др.), которые

дорогостоящего

оборудования.

Содержание

можно установить в различных помещениях.

никеля в получаемом концентрате повышает­

Желательно изолировать источники питания,

ся до 40 ... 45 % против

10

%

в исходном

системы регулирования и другие блоки, со­

шламе. Содержание двуокиси титана возрас­

держащие электронные схемы, от гидравличе­

тает до 30 ... 35 % против 5 % исходных, кон­

ских arper^zr*^., так как под действием влаги и

центраты не содержат вредных хлорных со­

паров электролита электрические цепи могут

единений и имеют низкую влажность.

выйти из строя.

Другим

направлением утилизации

шла­

Используется

несколько вариантов раз­

ма является его использование в качестве

мещения оборудования.

сырьевых

компонентов

при

изготовлении

1 вариант. При включении электрохи­

красок,

различных паст, абразивов, шлакоси-

мических станков в поточную линию их уста-