31).Физико-химические методы размерной обработки. Электрохимическая обработка.

Электрохимическая обработка

Электрохимическая обработка основана на явлении анодного растворения: при прохождении электрического тока через электро­лит на поверхности заготовки, включенной в цепь источника постоянного тока в качестве анода, происходят химические реак­ции и поверхностный слой переходит в окислы и гидраты металла. На границе металл — электролит протекают электрохимические реакции: в реакциях окисления электрон передается от ионов в растворе к металлу, а в реакциях восстановления — от металла к ионам в растворе. При электрохимической обработке, например, никель-хромо­вых сплавов в водном растворе NaCl процесс анодного растворе­ния поверхностных слоев заготовки происходит в следующей последовательности. Ионы хлора, находящиеся в растворе, всту­пают в реакцию с никелем и хромом:Диссоциированные соединения хлористых никеля и хрома вступают в реакцию со щелочью с выделением в осадок гидрата окиси хрома и гидрата закиси никеля:Гидраты металлов соединяются в коллоидные частицы размером 0,1—10 мкм и располагаются на поверхности анода. На катоде выделяется водород. Все разновидности электрохимической обработки представ­ляют собой развитие процесса электролитического полирования. Схема электрополирования простая: деталь помещают в электро­лит и подключают к положительному полюсу источника тока напряжением 3—12 В. Катодом служит пластина из материала, не вступающего в химическую реакцию с электролитом. При прохождении тока поверхность анода избирательно растворяется, происходит уменьшение микронеровностей и появляется блеск, т. е. достигается эффект полирования. Анодное растворение сопровождается образованием пленки (плохо проводящей ток), которая заполняет впадины микронеровностей, защищая их от растворения, а гребешки ускоренно растворяются. Электрополи­рование снижает шероховатость поверхности на два — три класса. Состав электролита, его температуру, плотность тока на аноде выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала и требований к качеству поверхности. Плотность тока обычно не превышает 1 А/см². Электрополирование ведется со сравнительно небольшой скоростью удаления металла (0,1—-10 мм/мин).

Наряду с электрополированием применяется и чисто химический процесс — размерное травление («химическое фрезерова­ние»): сплошное и избирательное. При избирательном травлении места, не подлежащие обработке, защищают. Размерное травление проводится в водных растворах щелочей и кислот. Глубина трав­ления обычно не превышает нескольких миллиметров, а произво­дительность примерно такая же, как и при электрополировании. Электрохимическое формообразование слагается из комплекса взаимосвязанных процессов: электродных и газодинамических, массо- и теплопереноса, движения зарядов в электрическом поле и электрохимических реакций в потоке электролита. Если элек­тролиты образуют на аноде прочные пленки, то для их удаления используют движущийся металлический инструмент — диск или ленту (анодно-механическая обработка). Анодно-механическая обработка применяется обычно для разрезки заготовок из труд­нообрабатываемых сплавов. Наконец, если на поверхности детали образуются очень прочные анодные пленки, то для их удаления применяют абразивный или алмазный инструмент с электропрово­дящей связкой (электроабразивная, электроалмазная обработка). Наибольшее применение по­лучила электрохимическая обра­ботка в проточном электролите, которая обладает высокими тех­нологическими возможностями: формообразование деталей слож­ной формы, обработка сквозных и глухих отверстий (рис. XI.7), фасонных пазов и щелей и других операций. ЭХО имеет несколько. В настоящее время, применяются различные кинематические схемы и операции ЭХО: прямое и обратное копирование, обработка тел вращения (рис. XI.8), снятие заусенцев (рис. XI.9),

Рис. XI.6. Схема электрохимиче­ской обработки турбинных лопа­ток:

1 —. корпус; 2 — крышка; 3 — обра­батываемая деталь; 4 — подвижные катоды-инструментыРис. XI.7. Схема электрохимиче­ской обработки отверстий:а — с наружным подводом электроли­та; б — с внутренним подводом элек­тролита Производительность ЭХО деталей сложной формы из трудно­обрабатываемых материалов выше обработки резанием в 5 и более раз, себестоимость операций при этом снижается от 2 до 7 раз. Однако при обработке деталей простой формы ЭХО по производи­тельности и экономичности уступает процессу резания. Недостатки ЭХО: 1. Сравнительно невысокая точность обра­ботки, которая пока не превышает 0,2—0,3 мм. 2. Высокая энер­гоемкость процесса, достигающая 20—40 кВт -ч/кг снятого металла (при электроэрозионной обработке 6—12 кВт-ч/кг). 3. Острые кромки деталей получаются закругленными радиусом от 0,2 до 1 мм. 4. При обработке некоторых материалов, например тита­новых сплавов, происходит растравливание по границам зерен, что вызывает снижение прочности деталей..