Устройство для электрохимического полирования металлических трубок

Устройство для электрохимического полирования предназначено для доводки внутренних и наружных поверхностей деталей, используемых в приборостроении и машиностроении. Устройство содержит корпус (1) с вертикальной осевой перегородкой (2) из диэлектрического материала, разделяющей корпус на анодное и катодное пространство; обрабатываемая деталь (3), соединенная с источником вибрации (6), устанавливается в пазу перегородки; электроды (5) симметрично расположены в катодном и анодном пространстве корпуса на расстоянии от обрабатываемой детали, причем рабочая поверхность электродов повторяет форму обрабатываемой поверхности детали, а длина электродов l меньше длины обрабатываемой детали l на удвоенную величину зазора между электродом и обрабатываемой поверхностью (2). Предлагаемое устройство позволяет производить полирование деталей при напряжении на электродах примерно в два раза меньше чем в прототипе, тем самым снизить энергозатраты в 2 и более раз.

Полезная модель относится к устройствам для электрохимической обработки металлов и может быть использовано в машиностроении и приборостроении, например при доводке внутренних и наружных поверхностей деталей.

Известны устройства для электрохимического биполярного полирования наружной и внутренней поверхностей труб [Атанасянц А.Г. Электрохимическое изготовление деталей атомных реакторов. - М.: Энергоиздат, 1987. - 176 с.].

Устройство содержит два полых цилиндрических электрода установленных снаружи и внутри обрабатываемой трубы. Недостаток -сложность установки электрода внутри трубы при малом ее диаметре.

Известно устройство, описанное в способе электрохимического полирования [Патент RU 2229543, МПК: C25F 3/16]. Устройство состоит из корпуса, в котором симметрично относительно обрабатываемой детали расположены два плоских электрода. Ширина электрода равна трем и более диаметрам обрабатываемой детали. Недостаток данного устройства заключается в значительной величине удельных энергозатрат (от 3 до 4,5 Вт·мин/см ²·мкм), т.к. при обработке деталей вращения около 50% тока «протекает» мимо поверхности обрабатываемой детали.

Задача полезной модели - снижение удельных энергозатрат.

Решение задачи достигается тем, что в известном устройстве для электрохимического полирования, содержащем корпус с двумя электродами, установленными симметрично относительно обрабатываемой трубки, соединенной с источником вибрации, согласно полезной модели, корпус разделен вертикальной осевой диэлектрической перегородкой, в пазу которой размещена обрабатываемая трубка, снизу к которой присоединена диэлектрическая насадка, имеющая сквозное отверстие для прокачивания электролита по внутренней полости трубки, а рабочие поверхности электродов повторяют форму обрабатываемой поверхности, причем длина электродов и длина обрабатываемой трубки связаны зависимостью:

l=l_ä -2,

где l - длина электродов; l_ä - длина обрабатываемой трубки; - расстояние между обрабатываемой трубкой и рабочей поверхностью электродов.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого устройства.

На фиг.2 - поперечный разрез.

Устройство состоит из корпуса 1 с вертикальной осевой перегородкой 2 из диэлектрического материала, разделяющей корпус на анодное и катодное пространство. Обрабатываемая деталь - трубка - 3 устанавливается в пазу 4 перегородки 2. Электроды 5 симметрично расположены в катодном и анодном пространстве корпуса на расстоянии от обрабатываемой детали. Расстояние между электродом и обрабатываемой поверхностью выполняется минимальным, и определяется из конструктивно-технологических соображений (например, отсутствия короткого замыкания). Обрабатываемая деталь соединена с источником вибрации 6 через приспособление 7 с технологическими отверстиями. Рабочая поверхность электродов повторяет форму обрабатываемой поверхности детали. Для усиления прокачки электролита по внутренней полости обрабатываемой детали снизу к детали присоединена диэлектрическая насадка 8, имеющая сквозное отверстие. В корпус 1 заливается электролит. Длина электродов l меньше длины обрабатываемой детали на удвоенную величину зазора между электродом и обрабатываемой поверхностью (2). Превышение длины обрабатываемой детали к длине электродов на 2 связано с тем, что электрический ток за счет краевых эффектов растекается на длину д с каждого конца электрода.

Устройство работает следующим образом. Электроды 5 соединяют с плюсом и минусом источника питания (на фиг. не показан). В паз 4 диэлектрической перегородки 2 корпуса 1 устанавливается обрабатываемая трубка 3, заливается электролит, затем включается источник вибрации 6 и на электроды 5 подается электрическое напряжение. В заявляемом устройстве практически весь ток проходит через обрабатываемую поверхность. После окончания цикла обработки выключается источник питания. Выдерживается пауза, вновь подается электрическое напряжение и т.д. После определенного количества циклов трубку поворачивают на 180° и процесс повторяют.

Пример 1. Медная трубка, у которой наружный диаметр 10 мм, внутренний диаметр 8 мм, длина 90 мм, обрабатывалась в водном растворе хлорида натрия (150 г/л). Расстояние между обрабатываемой трубкой и рабочей поверхностью электродов =5 мм. Длина электродов l=90-2=80 мм. Напряжение, подаваемое на электроды, составляет 4 В. Ток в цепи равен 9 А. Общее время обработки =10 с. Шероховатость наружной поверхности изменилась с Ra 3,2 мкм до Ra 0,6 мкм. Шероховатость внутренней поверхности изменилась с Ra 3,2 мкм до Ra 1,8 мкм.

Удельные энергозатраты рассчитывали по формуле:

,

где U - напряжение на электродах; I - ток в цепи; - общее время обработки;

R - изменение шероховатости за общее время обработки; S _обр - площадь обработки.

Площадь обработки равна половине наружной поверхности трубки

, где ld - длина трубки.

Удельные энергозатраты составили 1,47 Вт·мин/см²·мкм, что в 2 раза меньше чем в прототипе.

Пример 2. Трубка из нержавеющей стали с наружным диаметром 10 мм, внутренним диаметром 8 мм, длиной 90 мм обрабатывалась в водном растворе хлорида натрия (150 г/л). Расстояние между обрабатываемой трубкой и рабочей поверхностью электродов =5 мм. Длина электродов l=90-2=80 мм. Напряжение на электродах 5 В, ток в цепи - 8 А. Общее время обработки =10 с. Шероховатость наружной поверхности изменилась с Ra 3,2 мкм до Ra 0,8 мкм. Шероховатость внутренней поверхности изменилась с Ra 3,0 мкм до Ra 1,2 мкм. Удельные энергозатраты составили 1,93 Вт·мин/см²·мкм.

Электрохимическое полирование металлов в предлагаемом устройстве позволяет подавать на электроды напряжение примерно в два раза меньше чем в прототипе, тем самым снизить энергозатраты в 2 и более раз.

Устройство для электрохимического полирования металлических трубок, содержащее корпус с двумя электродами, установленными симметрично относительно обрабатываемой трубки, соединенной с источником вибрации, отличающееся тем, что корпус разделен вертикальной осевой диэлектрической перегородкой, в пазу которой размещена обрабатываемая трубка, снизу к которой присоединена диэлектрическая насадка, имеющая сквозное отверстие для прокачки электролита по внутренней полости трубки, а рабочие поверхности электродов повторяют форму обрабатываемой поверхности, причем длина электродов и длина обрабатываемой трубки связаны зависимостью:

l=l _d-2,

где l - длина электродов; l_d - длина обрабатываемой трубки; - расстояние между обрабатываемой трубкой и рабочей поверхностью электродов.