лаб 2

Цель: приобрести навыки расчета характеристик процесса электрохимического травления.

Задание:

1. Согласно варианту задания, приведенному в таблице, с помощью таблиц назначить режимы электрохимического травления для детали.

2. Вычислить площадь S поверхности, объем материала и его массу, подлежащую электрохимической обработке.

3. Найти время протекания процесса, учитывая коэффициент выхода по току.

4. Найти линейную скорость растворения.

5. Рассчитать производительность по массе и удельную энергоемкость процесса обработки.

6. Определить силу тока, обеспечивающую скорость анодного растворения и время обработки, приняв анодный выход по току.

Теоретическая часть

1. Какие классические законы используют при описании процесса ЭХО?

Законы М.Фарадея.

2. Как следует выбрать электролит?

От состава электролита зависят его электропроводность и скорость растворения металла. Для получения высоких технологических показателей процесса необходимо, чтобы:

а) в электролите не протекали вовсе или протекали в минимальном количестве побочные реакции, снижающие выход по току;

б) растворение заготовки происходило только в зоне обработки;

в) на всех участках обрабатываемой поверхности протекал расчетный ток.

Таких универсальных электролитов не существует, поэтому при подборе состава электролита приходится в первую очередь учитывать те требования, которые являются определяющими для выполнения данной операции.

3. Как выбрать напряжение на электродах?

Для того, чтобы процесс анодного растворения шел интенсивно, необходимо повысить напряжение на электродах по сравнению с потенциалом разложения электролита. (φa-φк). Однако при >15…18 В начинают возрастать потери в при электродных слоях – подводимая мощность растет быстрее, чем полезная. При напряжении свыше 30 В могут возникнуть пробои межэлектродного промежутка. Для большинства схем обработки используют диапазон напряжений 9…18 В. Для титановых сплавов — =25…30 В, при разрезке материалов тоже 25…30 В, а при шлифовании — 6…8 В.

4. Какова последовательность построения технологического процесса?

5. Назовите основные технологические показатели процесса ЭХО и их взаимосвязь.

Анодные процессы. Процессы, протекающие на поверхности анода (обрабатываемой заготовки) при прохождении тока через границу раздела фаз электролит – электрод, определяют весь комплекс технологических характеристик ЭХО, а также режимы обработки.

6. Какие материалы используются для изготовления рабочей части электрода-инструмента?

Оловянный сплав.

7. Какова сущность явления пассивации?

Пассивация металлов - переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии. Виды пассивации: Анодная и Катодная

МЕХАНИЗМ ПАССИВАЦИИ:

При взаимодействии металлов с теми или иными компонентами растворов (расплавов) в определённом диапазоне потенциалов на поверхности металла образуются адсорбционные или фазовые слои (плёнки) . Эти слои образуют плотный, почти непроницаемый барьер, благодаря чему коррозия сильно тормозится или полностью прекращается. Пассивация проводится химически или электрохимически. В последнем случае создаются условия, когда ионы защищаемого металла под действием тока переходят в раствор, содержащий ионы, способные к образованию очень малорастворимых соединений.

ПАССИВАЦИЯ МЕТАЛЛОВ В ТЕХНИКЕ:

Пассивация является одним из методов защиты металлов от коррозии. Часто используется образование на поверхности металла (металлические изделий) защитных слоев - пленок оксидов при действии окислителей.

Одним из технологических вариантов пассивирования является воронение.

Для пассивации многих металлов используют растворы на основе окисляющих агентов, способных к образованию труднорастворимых соединений (хроматы, молибдаты, нитраты в щелочной среде и др. )

Пассивирование применяется для защиты от внутренней коррозии трубопроводов, котельного и теплообменного оборудования. Для этого, приложив к трубопроводу направленное радиально (т. е. поперек оси трубы) электрическое поле, возможно электрически оттянуть свободные электроны металла, находящегося на внутренней поверхности трубы, по направлению к внешней поверхности. В результате металл на внутренней поверхности трубопровода не может вступить в химическую реакцию.

8. От чего и как зависит линейная скорость растворения при ЭХТ?

Для эффективности растворения важно, чтобы силы сцепления между молекулами растворителя и частицами вещества, растворяется, были больше силы взаимного притяжения этих частиц между собой. Вода по сравнению с другими растворителями имеет большую полярность (самое высокое значение

диэлектрической постоянной).

9. От чего и как зависит удельная энергоемкость процесса?

От тока зависит энергоемкость.

10. От чего и как зависит производительность процесса ЭХТ?

Частота влияет так-все операции происходят быстрее, естественно. С увеличением частоты. Влияет так же и технология. Чем меньше - тем больше можно поднять частоту. Чем меньше процессор в физическом виде, тем быстрее он работает.

11. От чего и как зависит точность при процессе ЭХТ?

От точности зависит процесс ЭХТ.

12. От чего и как зависит шероховатость при процессе ЭХТ?

Шероховатость поверхности зависит от обрабатываемого материала, его структуры, состояния его поверхностного слоя, деформации металла и прочих факторов, участвующих в процессе.

Задание

Известно:

Материал – Д1;

Вид операции – формообразование гравюр, штампов и пресс-форм;

Плотность тока – ρ = 15…200 (А/см²);

Напряжение – U = 6…24 (В);

Межэлектродный зазор – V = 10…35 (м/с);

Температура – t = 20…45 (°C);

Скорость подачи – 0,2…3,5 (мм/мин);

Точность – 0,05…0,5 (мм);

Ra – 0,2…2,5 (мкм);

Алюминиевый сплав – Kη(нитрат натрия) – 1,1…1,35;

Ρ_m = 2800 (кг/м³);

K_эх = 0,93×10^-7 (кг/Кл).

1. Площадь поверхности:

S=2∙π∙r(h+r)

где S – площадь поверхности;

π – постоянная 3,14;

r – радиус;

h – высота.

S=155,43 (м²)

2. Объем материала:

где V – объем материала.

V = 127,17

3. Время протекания процесса:

где - время протекания процесса, (с);

- плотность материала анода, (кг/м³);

- площадь анода, подлежащая травлению, (м²);

- толщина слоя, растворенного на аноде, (м);

- электрохимический эквивалент материала анода, (кг/Кл);

- сила тока, (А);

- коэффициент выхода по току.

= 1,825 (с).

4. Сила тока:

где - плотность тока (А/см²)

I=2.33 (А).

5. Линейная скорость растворения:

где V_р – линейная скорость растворения (м/с).

6. Масса:

где m – масса;

- плотность (2,79 г/см³)

m=354,8 (кг).

7. Удельная энергоемкость процесса обработки:

где U – напряжение на электродах (В);

- удельная энергоемкость (Дж/кг);

- масса металла, растворенного на аноде.

5,86(Дж/кг)