1. Основные принципы электрохимической размерной обработки. Способы размерной электрохимической размерной обработки в нейтральных водных электролитах. Область применения.

ЭХО—обработка, закл-я в измен-и формы, размеров, шероховатости поверх-ти заготовки (обладающей электропроводностью) вследствие растворения ее материала в электролите под действием электр.тока. Основа эл/хим. размерной обработки - растворение металла по закону Фарадея (масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрич. заряду Q, прошедшему через электролит). Эл/хим. размерная обработка основана на принципе локального анодного растворения металлической заготовки при высокой плотности постоянного тока в проточном электролите. Анодное растворение (формообразование) заготовки производится без контакта между электродами на некотором расстоянии друг от друга, т. е. межэлектродном зазоре (МЭЗ) путем воздействия эл. поля, конфигурация которого формируется электродом-инструментом. Процесс подчиняется законам электролиза. Электролиз — выделения на электродах составных частей растворённых вещ-в, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении эл. тока через раствор/расплав электролита. При выкл. источнике пост. тока электроды в электролите нах-ся в равновесном состоянии (нейтральном). Для созд-я условий непрерывного растворения анода (заготовки), происходит смещение потенциала от равновесного значения за счет подключения внешнего источника тока. Чем оно больше, тем интенсивнее скорость эл/хим. процесса и растворение анода. При эл/хим. обработке растворение анода происходит за счет его окисления и перехода в ионное состояние с образованием гидратов окислов металлов, которые удаляются потоком электролита. На катоде происходит процесс восстановления с выделением газообразного водорода. Процесс происходит в среде электролита. Электролиты - водные растворы кислот, щелочей и солей, обладающих ионной проводимостью. Чаще всего используются электролиты на основе нейтр.солей, (NaNO₃, Na₂SO₄, NaСl, NaClO₄, KNO₃), так как они более безопасны и менее агрессивны чем растворы кислот и щелочей. При подключении источника постоянного тока в электрическую цепь (источник пост. тока – электрод – электролит – второй электрод) происходит отвод электронов с поверхности положительного электрода (анода), устраняются электрические силы, удерживающие ионы металла, которые начинают переходить в раствор. Для электрохим. обработки стальных деталей применяется 15-18%-ный раствор натрия азотнокислого NaNO₃.

Способы электрохим.размерной обработки: 1) Стационарная - точность до 0,5 мм, обрабатывает бол площади; 2) Импульсная(до 0,1 мм); 3) Импульсно-циклическая(до 0,01 мм)- высок. плотности токов до 100 ампер.Площадь обработки до 120 кв.м. межэлектродный промежуток 0,005 мм, Параметры шероховатости 10-120нм.

Область применения: -инструментальное производство в различных отраслях промышленности для изготовления формообразующей оснастки; -изготовление формообразующих элементов штампов, пресс-форм, литейных форм используемых при производстве ювелирных изделий, фурнитуры, бижутерии, медалей; -изготовление лопаток газотурбинных двигателей, режущего инструмента.- изготовление деталей точных механизмов и приборов из высокопрочных сталей и сплавов деталей, малогабаритных деталей, требующих высокой точности и качества обработанной поверхности; -производство слесарно-монтажного и медицинского инструмента.

2. Особенности и преимущества электрохим. размерной обработки на примере высокоточного скоростного электрохим. формообразования. Недостатки. Оборудование для высокоточного скоростного электрохим. формообразования.

ЭХФ - обработка, закл-я в измен-и формы, размеров, шероховатости поверх-ти заготовки (обладающей электропроводностью) вследствие растворения ее материала в электролите под действием электр.тока.

Особенности ЭХФ: Сpавнительно малые давления электpолита не пpиводят к дефоpмации повеpхностного слоя. Пpи электpохимическом pаствоpении удаляется дефектный слой матеpиала, устpаняются изменения в повеpхностном слое, вызванные пpедыдущей обpаботкой. Это особенно важно для повышения эксплуатационных свойств деталей, чувствительных к неодноpодности свойств повеpхностного слоя. Пpи использовании в металлообpаботке метода ВСЭХФ пpоисходит копиpование на аноде фоpмы катода-инстpумента сpазу по всей повеpхности заготовки, поэтому детали сложной фоpмы могут быть получены в pезультате пpостого поступательного движения инстpумента. Одна операция ВСЭХФ может заменить несколько механических опеpаций. Уникальными свойствами ВСЭХФ являются пpак-тическое отсутствие износа инстpумента и то, что увеличение пpоизводительности пpоцесса, как пpавило, сопpовождается одновpеменным улучшением качества повеpхности изделия, а часто и повышением точности обpаботки.

Преимущества:Производительность ЭХФ >>производительности механической и электроэрозионной обработки; Бесконтактное формообразование: нет износа ЭИ; Обработка труднообрабат. материалов; Обработка тонкостенных и хрупких материалов; Обработка в труднодоступных метсах; Удаление дефектного слоя, вызванного предыдущей обработкой; Изготовление деталей сложной формы одной операцией; Высокое качество получаемой поверхности, не требующее ручной финишной доводки;

Недостаток: обработка малой площади.

Примениение: Высокоточное скоростное электрохимическое формообразование турбинных лопаток происходит целиком без использования механической обработки. Трудозатраты: на одновременное изготовление 8и лопаток и последующую резку – 1 ч.20 мин., т.е. на 1 лопатку – 10 мин. Трудозатраты на 1 такую лопатку, изготавливаемую методом вальцовки, составляют 90-100 мин. с худшим качеством поверхности.

Также изготов-е: литейных и выдувных фоpм, пpесс-фоpм, ковочных и чеканочных штампов, и дp. деталей авиационной, медицинской и дp. видов техники.

Оборудование: Электpохимический копиpовально-пpошивочного станок. Изготовление сбоpного коppектиpованного электpода инстpумента на фpезеpном станке с ЧПУ из латуни («+»:вpемя выполнения около 8 ч; повышение пpоизводительности металлообpаботки; уменьшение количества станочного обоpудования и pабочего пеpсонала; уменьшение потpебления электpоэнеpгии и матеpиалов).

3. Основные принципы электроэрозионной обработки. Способы электроэрозионной обработки – профилированным электродом-инструментом, непрофилированным электродом.

Произ-ть процесса, кач-во получаемой продукции определяются параметрами электрич. импульсов (их длит-ю, частотой следования, энергией в импульсе). Основана на вырывании частиц материала с пов-ти импульсом эл. заряда. Длительность импульсов не более 2-10 сек.

Процесс электроэрозионной обработки выглядит так: обрабатываемая деталь (заготовка) устанавливается на стол и является катодом. В кач-ве инструмента для обработки служит либо тонкая проволока (проволочно-вырезные станки), либо деталь из спец. материалов (графит, медь, латунь, алюминий) с предварительно обработанной поверхностью, повторяющей по форме (в инвертированном виде) поверхность, которую необходимо получить на заготовке (координатно-прошивочные станки). Инструмент закрепляется к подвижной части станка, на него подается импульсное напряжение, после чего инструмент начинает приближаться к заготовке. При достижении опред. расстояния между инструментом и поверхностью заготовки происходит «пробой» диэлектрика(уменьшение сопротивления,увеличение плотности тока) в виде электрической искры. В месте контакта искры и поверхности заготовки происходит выбивание частиц металла, образуется микроворонка, глубина кот. пропорциональна напряжению между инструментом и заготовкой. Следует отметить, что искра проскакивает между наиб. близкими между собой участками поверхности заготовки и инструмента. Миллионы маленьких искорок, крупинка за крупинкой, удаляют «ненужный» металл с поверхности заготовки, все больше и больше приближая эту поверхность по форме к поверхности инструмента. При этом, варируя напряжением на инструменте, межискровым зазором между инструментом и поверхностью заготовки, можно добиться очень высокой чистоты и однородности получаемой поверхности. В случае с инструментом-проволокой, заготовка, словно ножом, разрезается с высокой точностью, при этом можно получить очень сложные контуры, недоступные при других методах обработки.

Способы Электроэрозионной обработки:

Профилированным электродом-инструментом (ЭИ) - его размеры и форма рабочих поверхностей определяются в соответствии с заданной повторяемостью изготавливаемой деталью.

Непрофилированным электродом-инструментом-электрод-инструмент имеет простейшую конструкцию (проволока, диск или стержень), а его размеры лишь частично связаны с размерами электрода-детали.

Основные преимущества электроэрозионной обработки: чрезвычайно высокое качество получаемых поверхностей (точность, чистота, однородность), не требующее дальнейшей финишной обработки; возможность получения различных текстур поверхности; обрабатывать можно поверхности с очень высокой твердостью, свыше 60 единиц; тонкостенные детали не деформируются, т.к. нет механической нагрузки; износ анода (инструмента) сведен к минимуму (3-10% объема металла, убираемого с катода (заготовки)); обработка ведется на станках с ЧПУ, поэтому возможно получение самых разнообразных по геометрии форм поверхностей; отсутствие шума, свойственного для участков механической обработки. Для изготовления инструмента используются более дешевые, легко обрабатываемые материалы.

4. Особенности и преимущества электроискровой обработки. Недостатки. Оборудование.

Разновидность электроэрозионной обработки. Основана на специфическом воздействии искрового разряда на материал. Позволяет получать изделия с высокой точностью и малой шероховатостью поверхности. Электроискровая обработка заключается в использовании явления электролитической эрозии и переносе металла инструмента на наращиваемую поверхность детали при прохождении искровых разрядов между ними.

Принцип действия: Между электродами, находящимися под напряжением, происходит ионизация воздуха(расщепление его нейтральных молекул на ионы противоположных знаков и электроны), и тем самым создается узкий канал, проводящий ток. Электронная лавина (в виде искры), пробивая воздушный промежуток, переносит значительное количество электричества в короткий промежуток времени с катода(инструмента) на анод(деталь). При этом происходит нагрев небольшой части поверхности анода до очень высокой температуры (10 000-15 000°С), что приводит к расплавлению и даже испарению металла, который выбрасывается из искрового промежутка в виде жидких капель. Для того чтобы капельки металла не наращивались на инструменте и не изменяли его формы, процесс обработки ведут в жидкой среде (масло, керосин), не проводящей электрический ток (диэлектирке). Инструмент закреплен в ползуне, совершающем вертикальные движения вверх-вниз с помощью соленоидного регулятора. Когда катод опускается настолько, что между ним и изделием образуется небольшой зазор, проскакивает электрическая искра и происходит эрозия изделия. Затем электрод немного приподнимается, и цикл обработки, длящийся доли секунды, повторяется.

Применение: Метод используется в основном при прецизионной обработке небольших деталей, мелких отверстий, вырезке контуров твердосплавных штампов проволочным электродом. Получают сквозные отверстия любой формы поперечного сечения, глухие отверстия и полости, отверстия с криволинейными осями, вырезают заготовки из листа, выполняют плоское, круглое и внутреннее шлифование. Электроискровую обработку применяют для упрочнения поверхностного слоя металла. На поверхность изделия наносят тонкий слой металла или композиционного материала. Подобные покрытия повышают твердость, износостойкость, жаростойкость, эрозионную стойкость и так далее. Электроискровой обработке могут подвергаться все металлы и сплавы, обладающие электропроводностью, независимо от их твердости и термической обработки.

«+» Метод позволяет получить хорошую поверхность, но не обладает достаточной производительностью. «-« при этом методе износ инструмента относительно велик (достигает 100% от объёма снятого материала).

Оборудование: Все электроискровые станки оснащены системой числового программного управления (ЧПУ) с компьютерным управлением и генератором технологического тока, позволяющим производить обработку в обыкновенной водопроводной воде. Копировальные станки для ЭЭО.Компания Sodick первая в Японии и в мире по произ-ву наностанков – прецизионных машин с дискретностью подач в 0,001 мкм(1 нм). и имеющие лазерные линейки – разрешение 0,07 мкм. Возм-ть обработки отверстия менее 2,9 мкм в диаметре. Раб.органы станков перемещаются по воздушным подушкам , кот. позволяют свести к мин. инерцию.