- •1. Проектирование технологического процесса электроэрозионной обработки[1].
- •1.1 Исходная информация для проектирования
- •1.2 Выбор области технологического использования электроэрозионной обработки короткими импульсами
- •1.3. Порядок проектирования
- •1.4. Качество поверхностного слоя
- •1.5. Сила тока
- •1.6. Производительность
- •1.7. Точность обработки
- •1.8. Рабочая среда
- •Сравнительные характеристики сред приведены в таблице 1.2
- •1.9. Скорость подачи эи
- •1.10. Основное время обработки детали на станке
- •1.12. Обоснование выбора метода обработки
- •1.13. Разработка операционных карт
- •1.14. Базирование заготовок
- •1.15. Выбор и проектирование эи
- •1.16. Проектирование специальных приспособлений
- •2. Проектирование технологического процесса электрохимической размерной обработки [1]
- •2.1. Технологические возможности
- •2.2. Исходная информация для проектирования
- •2.3 Технологичность деталей при размерной электрохимической обработке
- •2.4. План проектирования технологического процесса
- •2.5. Основные этапы построения технологического процесса
- •2.7 Оборудование для эх протягивания
- •2.8. Расчет припуска на обработку
- •2.9 Последовательность расчета технологических параметров электрохимического протягивания
- •3. Технология ультразвуковой обработки
- •3.1.Общие сведения
- •3.2. Порядок проектирования технологических процессов при ультразвуковой обработке [1]
- •3.3. Обоснование целесообразности применения размерной ультразвуковой обработки
- •3.4. Производительность процесса
- •3.5. Рабочие среды, применяемые для узо.
- •Продолжение таблицы 3.3
- •3.7 Шероховатость
- •3.7. Проектирование инструмента
- •4. Проектирование технологического процесса комбинированной обработки [9]
- •4.1. Исходная информация
- •4.2. Схема эаш
- •4.3. Порядок проектирования технологического процесса эаш.
2.5. Основные этапы построения технологического процесса
ЭХО обычно включается как составная часть в процесс механической обработки или сборки деталей. При выполнении операций ЭХО следует предусматривать этапы, которые могут быть самостоятельными операциями или переходами: подготовительный, обработки на станке, промывки и консервации детали, ее контроля.
Подготовительный этап включает очистку заготовок от консервирующих смазок, создание базовых поверхностей для
установки заготовки и подвода тока, удаление неэлектропроводных участков и покрытий, проверку размеров.
Расконсервацию заготовок, например, после транспортировки, хранения на складе проводят, помещая их в горячее масло (t= 370...390 К) на 10...15 мин.
Если на детали не предусмотрены базовые поверхности, то их изготовляют на операциях, предшествующих ЭХО. Шероховатость таких поверхностей не хуже Ra = 5 мкм, точность- 8...10-й квалитет. Размеры участков для подвода напряжения рассчитывают в зависимости от силы тока, применяемого при обработке. Для этого вычисляют площадь участка как отношение силы тока к его плотности в местах контакта деталей: S=I/JK. Плотность тока (А/мм2) выбирают в зависимости от материала токопроводящего элемента станка:
Медь ....... <3
Бронза, латунь . .0,8
Алюминиевые сплавы 1,5... 2
Нержавеющие стали 0,3
Заготовки очищают от загрязнений и окалины пескоструйной обработкой, химическим травлением в ваннах, зачисткой металлическими щетками, абразивным инструментом. Затем заготовку подвергают химическому обезжириванию в ваннах с раствором каустической соды концентрацией 100...150 кг/м3, нагретым до температуры 350...370 К, в течение 15...20 мин. После обезжиривания заготовку промывают водой с температурой 350...360 К в течение 2 мин и сушат на воздухе. Места подвода тока протирают ветошью, смоченной бензином или другим органическим растворителем.
В процессе подготовительного этапа необходимо предусмотреть входной контроль заготовки. Выборочно на одном-двух экземплярах из партии контролер обязан проверить соответствие марки материала, указанной в чертеже.
На нескольких заготовках из партии в начале изготовления деталей и периодически в дальнейшем следует измерять размеры припусков по сечениям и наименьшее значение припуска. Для деталей, имеющих незначительный припуск, например для лопаток турбин и компрессоров, в процессе входного контроля приходится перераспределять припуск на обе стороны для каждой заготовки. Такую операцию выполняют на специальных оптических приборах с автоматической установкой положения детали.
Выборочно контролируют наличие неэлектро-проводных участков. Если они будут обнаружены, то необходимо подвергнуть контролю всю партию заготовок. Контролер обязан также выборочно проверить твердость материала. Измерение твердости следует выполнить только на участках заготовки не подлежащих ЭХО, так как углубления от наконечника твердомера могут копироваться на детали и вносить дополнительную погрешность при последующей ЭХО.
Перед обработкой партии заготовок следует проверить состояние электрода-инструмента, соответствие его цехового номера и размеров чертежу, отсутствие следов коротких замыканий, состояние диэлектрических покрытий. Эту работу выполняет оператор при установке инструмента на станок.
Если используется специальное приспособление, то следует проверить соответствие цехового номера оснастки чертежу, правильность закрепления приспособления на станке, правильность подключения полюсов источника питания, места подвода электролита, -отсутствие коротких замыканий между деталями. Этот контроль обязан выполнять оператор.
Перед началом смены оператор должен проверить состояние станка: измерить объем, плотность, температуру электролита в ванне, проконтролировать начальное и конечное положения электродов, герметичность гидравлических узлов, полярность, отсутствие коротких замыканий.
Обработка на станке включает установку заготовки, ее крепление и крепление токоведущих проводов к зачищенным участкам, установку электрода-инструмента в исходное положение, обработку в расчетном режиме, снятие и контроль детали. Механизмы станка приводят в действие в такой последовательности: 1) вентиляцию; 2) вспомогательные движения детали или электрода-инструмента (вращение, подвод и др.); 3) подачу электролита; 4) рабочее напряжение; 5) подачу электрода-инструмента.
Режим ЭХО контролируют по приборам, установленным на станке. Оператор обязан проверить соответствие напряжения требованиям операционной карты, следить за силой тока, давлением электролита, температурой и расходом электролита.
Первую деталь из партии контролируют настройщик и контролер или мастер. Это необходимо для настройки станка и корректировки режима. При контроле первой детали следует также иметь в виду, что из-за неудачного расположения мест подвода электролита и нерасчетной скорости его протекания может возникнуть волнистость поверхности, которая не снижает прочности детали, но ухудшает внешний вид.
Выключение подачи инструмента и напряжения обычно осуществляется концевыми выключателями. Подачу электролита и привод вращения заготовки или инструмента включает оператор с пульта управления станком. Электрод-инструмент следует периодически очищать от загрязнений, оседающих на нем из потока электролита.
Промывка и пассивация производится после обработки на станке. Детали из конструкционных сталей в течение 8...15 мин промывают и подвергают пассивации, чтобы избежать коррозии. Промывку выполняют проточной водой в течение 3—5 мин, при этом желательно удалить загрязнения с помощью щетки. Затем деталь промывают в течение 5—8 мин в горячей воде при t=330...350 К. Изделия пассивируют в слабом растворе каустической соды при температуре не ниже 330 К в течение 0,5...1 мин. Для пассивации можно применять также растворы мыла, кальцинированной соды, промывочные жидкости. После этого деталь сушат и смазывают маслом. Если деталь поступает на склад, то применяют более густые смазки.
В случае ЭХО нержавеющих сталей, меди, латуни применяют только промывку проточной водой для удаления остатков солей и загрязнений.
Окончательный контроль включает оценку соответствия линейных и угловых размеров детали чертежу, сравнение обработанных поверхностей с эталоном шероховатости, визуальный осмотр на отсутствие прижогов от коротких замыканий, коррозии, проверку качества консервации.
Кроме того, при освоении в производстве новых изделий может потребоваться специальный контроль эксплуатационных характеристик деталей после ЭХО. Это могут быть металлографические исследования материала, позволяющие выявить микрорастравливание и изменение химического состава поверхностного слоя, механические испытания при различных видах нагрузок, усталостные испытания стандартных образцов и натурных деталей. Эти виды контроля выполняют на специальном оборудовании в лабораториях завода.
2.6. Технологические параметры электрохимической размерной обработки
2.6.1. Выбор электролита
В качестве электролитов наиболее часто используют нейтральные растворы неорганических солей: хлориды, нитраты и сульфаты натрия и калия.
В растворы могут вводиться в качестве добавок:
буферные вещества для снижения защелачивания электролита (борная, лимонная, соляная кислоты);
ингибиторы коррозии, например нитрит натрия;
активирующие вещества, которые снижают пассивирующее действие оксидной пленки;
поверхностно-активные вещества для снижения гидравлических потерь и устранения кавитации. С этой целью применяют, например, моющую жидкость ОП-7;
ускорители осаждения продуктов обработки — коагуляторы. Для большинства сталей в качестве электролитов используют растворы хлорида натрия (8...18%) или нитрата натрия (15...20%). Для низколегированных сталей в качестве антикоррозионной добавки используют 0,02...0,03% нитрита натрия.
Титановые сплавы обрабатывают в растворах хлорида натрия (5...15%) с добавкой 3...10% бромида калия при нормальной или повышенной (310...330 К) температуре. В случае обработки алюминиевых сплавов используют растворы нитрата натрия (16...25%) с добавкой 1...3% лимонной кислоты.
Для каждого электролита удельная проводимость может быть самой различной и зависеть от концентрации, температуры. На этот показатель влияют содержание газообразных продуктов реакции в растворе, частота импульсного напряжения и крутизна фронта импульсов.
С увеличением концентрации электролита удельная проводимость растет, достигает максимального значения, а затем снижается. Это объясняется тем, что по мере увеличения концентраций все сильнее проявляется взаимное притяжение ионов, которое снижает их подвижность и возможность переноса зарядов.
Для хлорида натрия наибольшая удельная проводимость достигается при концентрации около 250 г/л, хлорида калия — 210 г/л.
С повышением температуры t возрастает подвижность ионов и растет удельная проводимость:
=0 [1 + (t —291)], (2.1)
где 0 — удельная проводимость электролита при Т = 291 К;
α — температурный коэффициент, в расчетах можно принять α= =0,0225.
Удельная проводимость χ (См/м) для растворов хлорида натрия и нитрата натрия различной концентрации (г/л) приводится в таблице 2.1
Таблица 2.1 Удельная проводимость электролитов.
Электролит |
Концентрация |
|||
50 |
100 |
150 |
200 |
|
Хлорид натрия |
6,7 |
12,1 |
16,4 |
19,6 |
Нитрат натрия |
4,36 |
7,82 |
11 |
13 |
2.6.2 Выбор напряжения
Напряжение, используемое на анодное растворение,
U=U0-U, (2.2)
где U0 – напряжение на источнике питания, выбирается исходя из возможностей оборудования;
U – потери напряжения, для рабочего диапазона режимов обработки составляет 2...5 В. Нижний предел напряжения U в расчетах ограничивают значением 5 В.
Для большинства схем обработки используют диапазон напряжений 9…18 В (для титановых сплавов U=25…30 В).