Меню Рубрики

Электрохимическое оборудование и установки

Электрохимическая обработка металлов

Обработка металлов в электоролите

Изменять форму, размер, получать поверхность с малой шероховатостью позволяет электрохимическая обработка металлов на специальном оборудовании. Материал не подвергается при этом механическому воздействию. Происходит его растворение в электролитическом составе под действием тока заданной величины.

Преимущества способа

Методы электрохимической анодной обработки изделий из металлов разработаны для случаев, в которых применение других технологий не дает нужного результата или затруднено. Уникальность результата применения способа:

  • сохранение формы рабочего органа;
  • независимость от твердости/хрупкости материала;
  • отсутствие деформирующих усилий на тонкие стенки;
  • сохранение поверхности детали (термоупрочнение, оплавление, наклеп);
  • доступность воздействия в узких полостях, сложных переходах плоскостей, наклонных пазах, отверстиях малого сечения при большой глубине(соотношение 1:200);
  • регулировка интенсивности воздействия.

Составляющие процесса

Основывается электрохимическая обработка металлов на вымывании вещества анода в электролитическом растворе при определенной плотности тока между электродами. Станки для нее имеют узкую специализацию (1,2 операции), в зависимости от того, какая применяется технология обработки. Изготавливают индивидуальное оборудование под конкретное изделие.

Рабочая среда

Раствор составляют на водной основе из соответствующих компонентов:

  • солей натрия;
  • солей калия;
  • кислот (соляная, серная, азотная).

Концентрация солей от 5% до 15%, кислоты 5% — 10%.

Обработку отдельных мест заготовки проводят, локализуя процесс в нужной зоне накладыванием защитных масок на остальную часть детали.

Продукты процесса удаляются из зоны реакции потоком электролита.

В рабочих растворах содержаться активные реагенты, поэтому одновременно выполняют комплекс мер по защите оборудования и изделий от коррозии.

Разновидность обработки

Анодное подключение изделия выполняют при таких операциях:

  • Полировка. Получение гладкой поверхности, зеркала, защитной оксидной пленки;
  • Травление. Очистка перед покраской, сборкой, оклеиванием, точечной сваркой. Получение рельефа путем локализации действия;
  • Прошивание отверстий, резка с высокой точностью;
  • Обработка по размеру, копирование согласно образцу на электроде.

Совмещая анодный (растворение) и катодный (напыление) методы обработки, получают высокотехнологические изделия для различных областей применения.

Производительность

Станок имеет скорость процесса снятия слоя материала ниже, чем у механического оборудования. Выигрыш времени в том, что конечный результат по сложности, выдержке формы, сравним с работой 5 фрезерных станков.

Величина производительности определяется, как объем снятого материала (мм³) в единицу времени (мин) при подведенном токе в 1 А. Каждый состав электролита имеет свой показатель. Хлористый натрий, например, имеет значение 2,2 мм³/мин, азотнокислый натрий – 1,1 мм³/мин. Использование состав из нескольких реагентов увеличивает скорость растворения анода, повышает степень обработки.

Нужно выдерживать установленные зазоры (боковой, торцевой) между электродом и заготовкой. Учитываются напряжение, скорость подачи, конструкция рабочего органа, электропроводность раствора.

Производительность повышают, применяя методы многоэлектродного воздействия на площадь детали.

Резка

Увеличение плотности тока приводит к более интенсивному процессу съема металла с поверхности. Выравнивая скорость растворения с подачей катода, получают непрерывный процесс прорезывания канавок в материале. Удаление продуктов реакции обеспечивают непрерывным потоком прокачиваемой жидкости. В качестве электрода выступает проволока, перематываемая с одного барабана на другой.

Прошивание

Метод сходен резке, но электрохимический процесс происходит в основном на торце катода, который подается с равной скоростью. В этой операции электрод должен иметь достаточную жесткость, чтобы не воспринимать вибрацию, которая может передаваться через станок, не деформироваться при движении. Рабочая его часть способствует поддержанию устойчивого потока электролита в зазоре. Не рабочие края надежно изолируют.

Точность обработки плоскости металла составляет ±0,13 мм, отверстий 0,1 – 0,15 мм.

Станок может быть оборудован следящей за параметрами системой.

Копирование

Форма электродов в этом случае совпадает. Зазор выдерживают в расчетном значении. В результате электрохимической реакции, материал разрыхляется, вымывается в не совпадающих местах. В точках, где зазор меньше процесс идет интенсивнее, металл растворяется сильнее. В результате промежуток становится одинаковым, происходит электрохимическое копирование формы металлов обрабатываемых деталей (с допустимыми припусками из-за трудности контроля в малом зазоре). Точность достигаемого копирования от 0,5 мкм до 3 мкм, повторяемость параметров 0,5 — 10 мкм от электрода – эталона в партии.

Читайте также:  Оборудование для установки пробок

Распространены универсальные варианты станка для электрохимической обработки металлов – копировально-прошивочные с широкой номенклатурой изделий. Область применения – твердосплавная обработка: инструмент, штампы, пуансоны.

Размерная

Эта технология предназначена для получения у детали требуемой формы, размера. Процедура выполняется при условии скоростного, непрерывного обновления электролитической среды в зоне действия полюсов. Принудительную прокачку ведут под давлением, создаваемым насосом. Постоянный поток жидкости позволяет уменьшать величину зазора между обрабатываемыми металлами. Сопротивление среды снижается, плотность тока растет, электрохимическая реакция ускоряется.

Заточка

Использованы особенности электрохимических явлений при растворении кромки металлов. Получение острия происходит в неравномерном электрическом поле при постоянном перемещении. Регулируя угол наклона, получают заточку заданной формы (наконечники, иглы, электроды). Используют, в основном, соли натрия при плотности тока 4-7 А/см², напряжение 8 — 15В.

Технология электрохимической обработки

Эффективность

Методы электрохимической обработки металлов в производстве получают все большее распространение из-за сравнительно небольшого энергопотребления, низкого уровня шума, вибраций, высокой точности и повторяемости результата при соблюдении технологической карты обработки металлов. Допустима обработка любых токопроводящих материалов, устойчивых к химическим составляющим раствора.

источник

Электрохимические станки

Электрохимические станки и электрохимическая обработка.

Электрохимические станки предназначены для прецизионной электрохимической размерной обработки токопроводных термообработанных (и не термообработанных) сталей и сплавов, таких как: жаропрочные, быстрорежущие, нержавеющие, инструментальные, легированные, конструкционные, коррозионно-стойкие, высокоуглеродистые, хромистые стали, а также медь, бронза, латунь, никель, цветные сплавы, драгоценные металлы, магниты и магнитные сплавы, стеллиты, титан.

Электрохимические станки:

Электрохимические станки предназначены для прецизионной электрохимической размерной обработки токопроводных термообработанных (и не термообработанных) сталей и сплавов, таких как: жаропрочные, быстрорежущие, нержавеющие, инструментальные, легированные, конструкционные, коррозионно-стойкие, высокоуглеродистые, хромистые стали, а также медь, бронза, латунь, никель, цветные сплавы, драгоценные металлы, магниты и магнитные сплавы, стеллиты, титан.

Способ электрохимической размерной обработки основан на растворении материала обрабатываемой детали с высокой скоростью при одновременном воздействии импульсного тока в потоке электролита, поступающего через малый межэлектродный зазор между материалом обрабатываемой детали ( анодом ) и электродом-инструментом ( катодом ). При этом, в соответствии с законом Фарадея, масса удалённого с заготовки материала пропорциональна силе тока и времени обработки.

Для осуществления процесса электрохимической размерной обработки два металлических электрода (инструмент и заготовку), в пространстве между которыми находится электролит, подключают к противоположным полюсам источника тока. Отрицательный полюс источника, подсоединённый к электроду-инструменту (катоду), сдвигает его потенциал в отрицательную сторону вследствие увеличения концентрации электронов. Положительный полюс отбирает электроны от подключённого к нему электрода-заготовки (обрабатываемой детали, анода), что сдвигает его потенциал в положительную сторону. Такое отклонение потенциалов электродов от равновесных значений вызывает протекание электродных процессов: на катоде начинается восстановление катионов, на аноде — окисление металла.

Обработка ведется в однокомпонентном электролите (12% раствор азотнокислого натрия (NaNO3) и воды).

В качестве электрода- инструмента для электрохимического станка может быть использован:

  • – образец изделия, припаянный легкоплавкими припоями к электроду,
  • – электрод, специально спроектированный и изготовленный из токопроводящего материала традиционным методом (гальванопластика, фрезерно-гравировальный станок, лазерная резка, гравировка и прочие методы изготовления).

Электрод-инструмент изготавливается из легкообрабатываемых механическим методом (в основном медь, латунь, бронза, незакаленные типы стали) металлов. При этом электрод-инструмент не зависит от таких параметров, как твердость и прочность – они могут быть значительно ниже, чем у материала обрабатываемой заготовки. В дальнейшем, электродом-инструментом, на изготовление которого было потрачено время рабочего цикла только один раз, можно будет изготовить большую (практически без ограничений по количеству) партию рабочего инструмента (штамповой оснастки, матриц, клейм, вставок пресс-форм) или готовых деталей;

Читайте также:  Требования к оборудованию насосной установки

Имеющимся готовым электродом-инструментом можно восстановить до рабочих размеров изношенный в процессе штамповки рабочий штамп за минимальное время.

Технология электрохимической обработки имеет преимущества в сравнении с традиционными методами обработки такими как: электроэрозионная обработка, метод лазерной обработки, лазерной резки , использование фрезерно-гравировальных станков, использование многокоординатных скоростных обрабатывающих центров, механической обработки.

Преимущества электрохимических станков:

– гарантируется полное отсутствие какого-либо физического, структурного, механического износа электрод – инструмента,

средняя рабочая скорость обработки составляет 0,25 мм/мин. Скорость обработки электрохимического станка зависит от электрода-инструмента, а также от обрабатываемого в качестве заготовки материала, глубины рельефа и сложности,

– 100% точность копирования (0,5 мкм.-3 мкм.) и повторяемость (от 0,5 мкм. до 10 мкм.) всех параметров электрода – инструмента при изготовлении одного или большой партии изделий,

получение изделия с любым классом шероховатости, в т.ч и зеркальной поверхностью Ra =0,002 мкм,

Рис. 1. Пример детали, прошедшей электрохимическую обработку

– достигаемые рекордные показатели по шероховатости поверхности и точности копирования позволяют исключить традиционные финишные операции: чистового шлифования и полировки,

технология электрохимической обработки, является «холодной», то есть не сопряжена со сколько-нибудь значительным нагревом поверхности и изменением её структуры, при обработке отсутствует механический контакт инструмента и детали,

– отсутствие заусенцев и дефектного слоя после электрохимической обработки на обработанной поверхности изделия,

экономия рабочего времени на изготовление изделий,

– экономия электроэнергии на производстве ,

обработка осуществляется на низких напряжениях (4-12 Вольт) с использованием 12% водного раствора азотнокислого натрия (NaNO3), что является экологически чистым и электробезопасным,

– обработка заготовки производится по окончательно термообработанным сталям, закаленным до необходимой твердости. Растворение заготовки происходит при низких температурах, исключающих образование термических напряжений и микротрещин, что увеличивает длительность эксплуатации изделия,

электрохимические станки не требуют прокладки специальных коммуникаций и подключается к общей вытяжной системе и канализации,

– электрохимические станки соответствуют требованиям по шумовому воздействию и электромагнитной совместимости,

электрохимические станки достаточно компактны (занимают не более 4 кв.м.), удобны в монтаже и транспортировке,

– электрохимическому формообразованию подвергаются практически все токопроводящие материалы при правильно разработанном технологическом процессе обработки и подобранном электролите,

при серийном изготовлении изделий снижается себестоимость, время изготовления партии изделий в два и более раза,

– электрохимические станки имеют высокий уровень автоматизации процесса. Удобное программное обеспечение и интеллектуальный интерфейс позволяют работать со станком без специального обучения. Станок может настраиваться под производство любых деталей путем смены программы обработки и технологической оснастки. Возможен удаленный контроль технического состояния станка,

теоретически, при электрохимической обработке, кроме электроэнергии, расходуется только вода.

Структура современных электрохимических станков:

Электрохимические станки состоят из следующих основных компонентов:

2. Генератор импульсов и автоматизированная система управления технологическим процессом.

3. Гидравлическая система (для очистки, регенерации и подачи электролита на станок).

4. Система экологической чистоты процесса для обработки хромсодержащих сталей и сплавов (опционально).

Применение электрохимических станков:

– авиадвигателестроение. К типовым деталям современных газотурбинных двигателей, обрабатываемых или имеющих перспективы обработки методом электрохимической обработки, относятся:

  • компрессорные лопатки и лопатки турбины низкого давления из титановых, алюминиевых, интерметаллидных (Ti-Al, Ni-Ti-Al) и наноструктурных материалов, спроектированные на основе трёхмерного компьютерного моделирования нестационарных турбулентных течений, к которым предъявляются высокие требования к качеству поверхностного слоя;
  • кольцевые детали пальчиковых уплотнений, имеющие круговой массив узких (0,3…0,6 мм) криволинейных пазов и особые микрорельефы на подъёмных площадках пальчиков;
  • компрессорные и турбинные лопатки, имеющие регулярный микрорельеф как на поверхности пера, так и замковой части;
  • турбинные лопатки, имеющие сложнофасонные отверстия для высокоэффективного охлаждения;
  • детали жаровой трубы и турбины, имеющие массивы охлаждающих наклонных отверстий;
  • кольцевые детали, имеющие сложнофасонные радиальнорасположенные пазы, к которым предъявляются высокие требования по качеству поверхностного слоя (отсутствие термического влияния и заусенцев);
  • зубчатые колёса и шестерни выносной коробки агрегатов, имеющие сложный поперечный профиль и продольную линию зубьев;
Читайте также:  Установка газового оборудования на джип гранд чероки

– автомобилестроение. Для автомобилестроения актуальным является обработка следующих деталей:

  • высокоточных зубчатых колёс , имеющих сложный профиль (например, с гипоциклоидным зацеплением), торцевых муфт и деталей шлицевых соединений;
  • различных деталей, имеющих высокоточные отверстий малого диаметра (например, распылители форсунок, кольцевые детали подшипников);

– медицина. Применительно к медицине и медицинской технике электрохимические станки используются для изготовления следующих деталей:

  • медицинский инструмент для микрохирургических операций (скальпели, чоперы, пречоперы, рассекатели), имеющих очень острую кромку (менее 1 мкм);
  • медицинские инструменты и приборы (например, зонды, канюли для ирригации, микрозахваты), имеющие узкие пазы и отверстия малого диаметра;
  • стальные и титановые имплантаты, имеющие фасонные поверхности со специальным регулярным микрорельефом (на внутрикостных и дентальных имплантатах) или наоборот оптически гладкие поверхности;
  • имплантаты, имеющие различные по форме пазы и отверстия (например, пластины для черепно-челюстно-лицевой хирургии, хирургии позвоночника, медицинские штифты и пр.);
  • изготовление формообразующего инструмента (штампов, пресс-форм) для изготовления медицинского инструмента (ножниц, зажимов, иглодержателей, пинцетов и т.п.), имплантатов и других деталей;

– микроприборостроение. Электрохимические станки используются для изготовления следующих деталей:

  • микромодульные зубчатые колёса и шестерни;
  • магниты специальной формы и малых размеров;
  • тонкие мембраны сенсоров;

– производство инструмента, изготовление матриц, изготовление пуансонов;

– ювелирная промышленность и геральдика.

Российские производители электрохимических станков:

В России ведущим производителем электрохимических станков является Производственное предприятие «СТАНКОФИНЭКСПО» (г. Киров), производящая электрохимические станки SFE-5000M, SFE-8000M и SFE-12000M . Данные станки способны обрабатывать деталь общей суммарной площадью до 40 см 2 , до 80 см 2 и до 120 см 2 . Они способны обрабатывать элементы (поверхности) матриц, пресс-форм, штампов и других деталей, имеющих сложные фасонные поверхности. Управление станками осуществляется с применением современной промышленной рабочей станции FRONT/ADVANTECH. Система управления предусматривает вывод информации о состоянии станка и проходящих процессах обработки на жидкокристаллический монитор.

реферат на тему импульсная анодная электрофизическая электрохимическая размерная обработка металлов материалов деталей станки воды схемы реферат руды лопаток презентация своими руками
материаловедение размерные электрофизические и электрохимические методы обработки материалов станки деталей
процесс виды режимы способы технология сущность метода оборудование электролит для графики принцип работы электрохимической обработки металлов
станок электрохимического шлифования
продам тех документация на специальный электрохимический станок для электрохимического образования нарезов set 1005 2d sfe 4000m цена gfe 5000m форум своими руками
станки для электрохимической и электрофизической обработки глубоких отверстий
станки с электрофизическими и электрохимическими методами обработки
электрохимические эрозионные станки для импульсной обработки уфа россия
электрод инструмент в услуги по электрохимической обработке
генераторы технологического тока электрохимического станка
механо электрохимическая обработка мэх принцип действия перед выщелачиванием
сульфат натрия электролит для электрохимической размерной обработке
станок электрохимический внутрипрофилешлифовальный с чпу
электрохимическим и электрофизическим способам обработки материалов относят

источник