Файл: Де Барр, А. Е.pdf

торых требуется удалить неровности. Скорость, с которой металл

также и от формы электродов и расстояния, разделяющего их. Вообще плотность тока будет максимальной в точках инстру­ мента и детали, разделенных наименьшим зазором (рис. 1.5, о). Итак, в процессе обработки инструмент подается по направлению к детали, поверхность которой растворяется (рис. 1,5, б) и в итоге приобретает форму инструмента.

Максимальное количество металла, которое можно удалить с детали за данный отрезок времени, определяется током, проходя­ щим через ячейку согласно закону Фарадея, и описывается ра­ венством

где т — масса удаленного материала в г; / — ток в А; / — время

тока. Практически достигаются скорости съема 75—100% теоре­ тической скорости. Теоретическая скорость зависит только от величины тока и химического состава материала детали и состав­ ляет примерно 8—16 с м 3 - м и н - 1 на 10 000 А.

Обычно зазор между инструментом и деталью поддерживается 0,125 мм, но можно вести обработку при зазорах 0,025—0,75 мм; плотность тока 200 А с м - 2 , но может быть и больше; напряжение

раствор хлористого натрия (поваренная соль). Для поддержания расчетной скорости съема металла необходимо через зазор между инструментом и деталью прокачивать электролит со скоростью 3000—6000 см сек"1 , что соответствует давлению 10—30 кгс см" 2 . Если электролит и материал, из которого изготовлен инструмент, выбраны правильно, «износа» инструмента не наблюдается. Однако электролит не должен вызывать коррозию материала инстру­ мента, и условия обработки должны быть такими, чтобы на нем не было осаждения металла.

Катод (инструмент) обычно изготовляют из электропровод­ ного материала, например меди, хотя чаще используют материалы, подобные нержавеющей стали, которые устойчивы в агрессивном кислотном и солевом электролите. Стружки, как при обычной

обработке, не образуется, за исключением солей или гидроокисей элементов сплава. Гидроокиси следует удалять из электролита с помощью фильтрования или химического осаждения. Непре­ рывная или периодическая очистка электролита влияет на под­ держание постоянных условий обработки. В раствор также сле­ дует добавлять воду. Резервуары и трубопроводы желательно изготовлять из пластиков для предотвращения обычной коррозии.

При электрохимической обработке используют устройства, которые обеспечивают перемещение инструмента по направлению к детали с постоянной скоростью и останов его после прохождения заданного пути. После обработки поверхность детали должна быть чистой и ровной и иметь форму, аналогичную форме инстру­ мента. Съем металла с анода — процесс, противоположный обыч­ ному резанию. Следовательно, можно ожидать, что качество по­ верхности детали в этом случае будет отличаться от качества поверхности обработки резанием. При электрохимическом методе равномерно удаляется как напряженный, так и деформированный поверхностный слой металла, который влияет на свойства детали. Этим процессом, следовательно, можно либо улучшить, либо ухудшить или не оказать никакого влияния на свойства детали, которые определяются состоянием ее поверхности.

Для большинства металлов и сплавов электрохимическая обработка не влияет на такие механические свойства, как предел текучести, предел прочности при растяжении и т. д. Однако при обработке деталей из таких металлов, как бериллий и воль­ фрам, поверхность которых склонна к повреждению при обра­ ботке резанием, электрохимическая обработка заметно улучшает механические свойства. Свойства повышаются в результате удале­ ния поврежденных поверхностных слоев без введения новых напряжений или надрезов.

В некоторых случаях, если предел выносливости детали, обработанной электрохимическим методом, сравнивается с пре­ делом выносливости отполированного или начисто обработанного металла, оказывается, что электрохимическая обработка снижает предел выносливости примерно на 10—25% (рис. 1.6). Однако часто чистовая отделка резанием вызывает наклеп поверхностных слоев, и это повышает предел выносливости. В противополож­ ность этому электрохимическая обработка ликвидирует наклеп и оставляет свободную от напряжений поверхность, что позволяет измерить истинный предел выносливости металла, без влияния поверхностных дефектов, вызываемых операциями чистовой от­ делки.

Критический предел выносливости можно увеличить последу­ ющей механической чистовой обработкой (рис. 1.7). Операции механической обработки после электрохимической могут вызвать наклеп, что приводит к тому, что обработанная деталь приобре­ тает свойства, fсравнимые или лучшие, чем свойства деталей, обработанных резанием.

16

5. МАСШТАБЫ ПРИМЕНЕНИЯ И ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

На данной сравнительно ранней стадии развития электро­ химического метода обработки было бы ошибочно считать его универсальным. Существующее многообразие методов обработки необходимо принимать во внимание; из них можно выделить два

вые методы оправдают себя, но в настоящее время применение их составляет незначительный процент в общем объеме обработки. Предполагается, что со временем это отставание исчезнет, а тем временем во всех направлениях быстрыми темпами будут разви­ ваться новые методы.

Электрохимический метод можно использовать для сверле­ ния, обработки тел вращения, резания и т. д. Некоторые возмож­ ные схемы применения метода показаны на рис. 1.8. В некоторых из них изолируется часть поверхности инструмента для локали­ зации процесса на желаемых участках. Следует принять во вни­ мание возможность «скруглення» острых кромок, как, например, снятие заусенцев с зубчатых колес, обработка фасонных глухих отверстий или выемок с автоматически образующимися радиус­ ными переходами.

Преимущества этого процесса очевидны при обработке слож­ ных криволинейных поверхностей. Изготовив один комплект катодов-инструментов, например, из нержавеющей стали, можно

обработать партию деталей с высокой степенью точности и же­ лаемого контура; это объясняет ранее отмеченный повышенный интерес к применению этого метода для обработки лопаток газо­ вых турбин, а также для обработки большого количества лопаток паровых турбин.

Предполагая, что при этом удовлетворяются условия низкой стоимости, электрохимический метод следует применять для

является преимуществом, присущим электроискровой обработке, но электрохимической обработкой можно также получить поверх­

и отпущенных штампах. Во многих случаях обработанная по­ верхность после электрохимической обработки лучше, чем по­ верхность после чистовой электроискровой обработки; для послед­ него процесса характерно упрочнение поверхностного слоя.

Позднее, кроме электролитического или электрохимического шлифования, появилось усовершенствованное электрохимическое хонингование, при котором экономятся хонинговальные бруски вследствие увеличения их срока службы в 3 раза.

Некоторые конструкторы станков предлагают совместить элек­ трохимическую и электроискровую обработку, и одна японская фирма уже выпустила оборудование для предварительной обра­ ботки электрохимическим методом и «чистовой обработки» элек­ троискровым методом. Независимо от формы деталей оба метода будут развиваться и дальше, и без сомнения, применяться будет лучший из них. Электрохимическая обработка зарекомендовала себя положительно, и нельзя представить, что в последующие годы она не найдет себе определенного места в металлообработке.

Основными недостатками электрохимического метода является то, что электрохимическое оборудование относительно дорого и проблемы, возникающие при его применении, еще не знакомы тем, кто имеет дело с традиционными процессами металлообра­ ботки. Так как процесс относительно новый, можно предположить, что потребуется значительное количество исследований для опре­ деления оптимальных условий его осуществления. Тем не менее быстрый рост как теории, так и практики электрохимической обработки, о чем сообщается на страницах этой книги, уже привел к результатам, которые дают ответы на многие практические вопросы.

Цель данной книги — способствовать правильной оценке новой