Способ электрохимической обработки

оооо (ба (1 патен- но

Гбабй

"-(oJ)m те. (:2.Я (i i(717847

Союз Советскик

Соцквлмсткческих

Республик

ОП ИСАЙ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АОТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву ( (22) Заявлено 25.03.77 (21) 2466976/25-08 (51)M. Кл..

В 23 P 1/04 с присоединением заявки Ж

Гееудерстеенный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (28) Приоритет (Опубликовано 23.09 81 Б1оллетсиь М 35

Дата опубликования описания 23.09.81 (53) УДК 621.9..047 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. 3. Гимаев, А. П. Семашко и И. В. Максимов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к области размерйой электрохимической обработки металлов и сплавов и может быть использовано для получения сложноконтурных поверхностей, в частности по. лостей матриц штампов, пресс-форм и литейных форм с высокой точностью и качеством обработки.

Известен способ размерной электрохимической обработки с созданием принудительных колебаний одного из электродов, синхронизированных с импульсами напряжения, в процессе которого скважность импульсов регулируют от малых значений;"например равных 2 — 5 в начале обработай, до больших значений например

8 — 10 в конце обработки, причем саму последовательность импульсов смещают во времени, .

15 уменьшая минимальные мгновенные значения зазора, при которых протекает ток, от 0,5 мм и более в начале обработки до 0,01 мм и менее в конце обработки (1), Недостатком данного способа является то, что изменение в процессе обработки скважности импульсов (в начале обработки 2 — 5, а в конце обработки 8 — 10) и величины межэлект2 родного зазора (в начале 0,05 мм и более и

0,01 мм и менее в конце обработки) приводит к существенному изменению гидродинамических условий в процессе обработки, от которых в значительной степени зависит оптимальное протекание электрохимического растворений, а в частности производительность, точность и качество обработки.

Ведение:процесса при повышенных значенттях зазора (0,05 мм и более) по прототипу приводит к существенному увеличению скорости течения электролита через зазор при данном значении давления электролита на входе в межэлектродный зазор (МЭЗ). Обработка в этих условиях -вызывает турбулентность потока электролита и явления кавитации (парогазовыделение, обусловленное понйженкем давления в МЭВ), особенно в местах резкого поворота направления течения электролита.

Данное обстоятельство является причиной падения плотнойи элебктрического тока и, следовательно, снйжения производительносттт и качества обработки. При обработке же на малых . зазорах (0,01 мм и менее) при том же значе47 4

40,3 7178 нии давления электролита на входе в МЭЗ про исходит резкое уменьшение скорости течения

I электролита через зазор. Может оказаться, что в данньи условиях (в зависимости от площади обрабатываемой поверхности, материала, величины МЭЗ, напряжения на электродах и др.) первоначально заданное значение давления будет "недостаточййм, чтобы отвестй продукты электрохимического растворения из зазора, чтобы эффектйвно использовать приложенную эйергию импульса, и если, к моменту заполнения МЭ — продуктамн электрохнмического растворения

-цикл подачи импульса напряжения не закончен, о могут возникнуть. явления пробоя МЭЗ или

- кОротк6го замыкания, резко ухудшающие ка: чество обрабатываемой поверхности.

Целью изобретения является повышение производительности, точности и качества формооб-, разования путем поддержания оптимальных гидродинамических условий в зазоре.

Цель достигается тем, что в известном способе электрохимической обработки с применением источника с падающей вольт-амперной характеристикой и созданием принудительных колебаний одн6го из электродов, синхронизированных

c импульсами напряжения, в начале обработки положение пере него и заднего фронта импульса устанавливают симметричным относительно момента времени минимального мгновенного значения зазора, затем в процессе обработки измеряют отношение площадей частей импульса,, 50 разделенйых этим момейтом времени, и поддерI живают это отношение равным единице, изменяя давления электролита на входе в межэлектродный зазор; причем давленйе на входе в межэлектродный зазор уменьшают, если отношение З5 первой части ко второй больше единицы и увеличивают давление, если вышеуказанное отношение меньше единицы.

Такой способ электрохимической обработки позволяет повысить производительность, точность

l тока (I) в МЭЗ. При этом происходит перераспределение напряжения между внутренним сопротивлением источника и сопротивлением МЭВ.

Это проявляется в виде искажейия формы импульса напряжения (U) в МЭЗ. В данном случае (фиг. 1) эффективно используется"только незначительная часть импульса напряжения по заднему фронту в результате стабилизации потока. При этом площади частей импульса относительно его середины не равны, т.е.

U4t +5>= J Udt

Ьи hcp где тп, тзи t — моменты времени, соответ- . ствующие переднему и заднему фронтам и середине импульса, и технологические характеристики процесса (производительность, точность и качество обработки) невысокие.

Для оптимизации процесса с целью повышения технологических характеристик процесса необходимо активно воздействовать на процесс, чтобы привести. форму импульса напряжения путем изменения давления электролита на входе в МЭЗ, к такой; чтобы йлощади частей им;пульсов, разделенных моментом наступления минимального МЭЗ, были равны между собой.

На фиг, 2 показан случай, когда давление на входе в МЭЗ меньше оптимального, т.е.

Р,„ Р,ыВ данном случае происходит эапирание МЭЗ продуктами электрохимического растворения (шламом и газообразными элементами в конце импульса). При этом резко повышается сопротивление МЭЗ и уменьшается плотность тока, происходят микроскопические прооои МЭЗ, триводящие впоследствии к короткому замыканию. Ухудшается качество и снижается произ водительность обработки. При этом площади

"частей импульса относительно его середины также не равны, но картина меняется на обратную, т.е. и качество обработки при формоооразовании разлйчных полостей в результате то1о, Фо про цесс осуществляется всегда (от начала до конца) йри оптимальнйх гидродинамических условиях . в межэлектродном зазоре.

На фиг. 1 — 3 показанъ осциллограммы напря. жения и тока, получений при различных давлениях электролита на входе в МЭЗ.—-На фиг. 1 приведен случай, когда давление, электролита на входе в .МЭЗ больше оптимального, т.е. Р „> Р . В этом случае поток..

0Ïò электролита, протекая с большей скоростью при изменении нацравления течение (90 ), на входе в торцовой МЭЗ отръвается от поверхности катода-инструмента, вызывая тем самым завихрения в потоке электролита и кавитационные явления. В результате этого происходит увеличе,ние электрического сопротивления и падение!

55 сР 1=Х " а 14 . и +cp

В этом случае t z для оптимизации процесса необходимо давление на входе в МЭЗ увеличить путем активного вмешательства автоматической системъ управления процессом или оператора.

На фиг. 3 приведен случай, когда. Р „Р

В данном случае давление электролита на входе в межэлектродный зазор в процессе обработки

;подобрано; таким образом, что площади частей импульса разделенные моментом наступления . минимального мгновенного значения МЭЗ равны между собой, т.е. . ! ср ъ .

2 и ср

Искажение формы импульса и цроцесс его

; устранения в процессе обработки наблюдалось по осциллографу

Результаты замера обработанной полости предложенным способом показали высокие технологические характеристики процесса, а именно: производительность 0,3 мм/мин, точность обработки + 0,025 мм и шероховатость соответствует 0" 9.

Формула изобретения глу у р р ду р тываемой деталью и катодом-инструментом под- Способ электрохимической обработки с проводился 10%-ный раствор NANO>. Обработка 25 качкой электролита и применением источника производилась в следующих условиях: с падающей вольт-амперной характеристикой, Частота импульсов напряженная с созданием принудительных колебаний одного цряйоугольной формы от источ- из электродов, синхронизированных с регулиника с падающей вольт-амерной руемыми импульсами напряжения, о т л и ч ахарактеристикой и колебаний ю шийся тем, что, с целью повышения электрода, Гц 50 производительности, импульс напряжения устаДлительность импульса, мс 3,6 навливают симметричным относительно моменАмплитуда колебаний катода- та времени минимального зазора и в процессе инструмента, мм обработки поддерживают равенство площадей

Среднее значение напряжения импульса, разделенных моментом этого времени, на электродах, В 5 изменяя давление электролита на входе в,межНачальное давление электролита электродный зазор. на входе в МЭЗ кгс/см 2

0,15

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 472778, кл. В 23 Р 1/04, 1973.

5 7

При этом процесс электрохнмического растворения идет в оптимальных гидродинамических условиях и технологические характеристики процесса имеют наилучшие показатели.

Поддержка постоянства площадей частей импульсов, разделенных моментом наступления минимального мгновенного значения межэлектродного зазора путем изменения давления электро= лита на входе в межэлектродный зазор, при соблюдении симметричности положения переднего и заднего фронтов импульса относительно этого момента времени позволяет стабилизировать. гидродинамические условия в зазоре и обеспечивает получение высокой точности (+ 0025 мм) и качества обработки (Р8 -V9) при хорошей производительности процесса (0,2 — 1,0 мм/мин). Появляется воэможность автоматического поддержания оптимального режима в процессе обработки.

Пример. Проводилась электрохимйческая обработка стали 40Х13 в закаленном состоянии катодом-ииструментом шестигранной формы с площадью торцовой поверхности 200 мм на бин 20 мм. В абочий зазо меж об аба1

Температура электролита на входе в МЭЗ, С . 20

В процессе обработки по мере углубления катода-инструмента в обрабатываемую заготовку

17847 6 вблюдалось искажение формы импульсов напряжения аналогично картине, приведенной на фиг. 2. Это искажение формы импульса напряжения устранялось путем изменения деления электролита на входе в МЭЗ до тех нор (в данном случае до 2,5 кгс/см) пока не выравнялись площади частей импульсов, разделенных мбментом времени минимального мгновенноге. значения зазора.

717847

Щ ф pg 7 pyy фф 1 Рффи

tgp tp фиг. 3 л <ср

Фйа t

Фиг.8

: Р

Составитель В. Шадрина, Редактор Е. Месропова Техред A.A Коррекфрр A. беренд

Закаэ Зб24/47 Тираж 1151 .. Подписное

ВНИИПИ ГбсуКбфбФвенйого комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4