Электрические методы обработки материалов - Могорян Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
лет назад, однако приоритет открытия почти всех способов
электрохимической обработки принадлежит русским и советским ученым и
изобретателям. Свое начало ЭХО берет от процесса электрохимического
полирования, предложенного в начале XX в. известным русским ученым Е. И.
Шпиталь-ским [1].
Известно, что при электрохимическом полировании используется явление
локального растворения микровыступов поверхности за счет концентрации на
их вершинах электрических силовых линий. Эта особенность - локализация
концентрированных потоков энергии при электрохимическом полировании -
была использована В. Н. Гусевым и JI. А. Рожковым [2] при разработке ряда
методов и приемов электрохимической обработки металлов. В 1928 г. они
получили первое авторское свидетельство на способ электрохимического
локального растворения металлов при малом значении межэлектродного
промежутка и принудительном движении электролита в нем. Этот год и
считается годом рождения нового прогрессивного способа обработки
токопроводящих материалов, однако его широкое промышленное применение
началось в 50-х гг. для прошивки отверстий и формообразования сложных
геометрических поверхностей из материалов со специфическими свойствами
(например, турбинных лопаток, колес и др.).
Выдающийся вклад в развитие теоретических основ и установление общих
закономерностей, а также в проблему повышения производительности и
точности формообразования и улучшения качества обрабатываемой
12 Н. В Могорян
177
поверхности внесли советские ученые Б. Р. Лазаренко, Ю. Н. Петров, Ф. В.
Седыкин, Б. Н. Кабанов и др.
Широкое изучение процесса ЭХО привело к тому, что к 1950 г. определились
три группы явлений, характерных для электролиза при высокой плотности
тока (выше 10 А/см2) [3].
Первая группа использует условия обработки, при которых анодные процессы
сопровождаются выходом ионов металлов, образующих легкорастворимые
соединения. Процесс протекает при интенсивном движении электролита в
малом межэлектродном промежутке, что препятствует росту концентрационной
поляризации, а легкорастворимость соединений предотвращает пассивирование
поверхности.
Вторая группа характеризуется наличием в межэлектродном промежутке
высокой плотности тока. Но применяемые при этом электролиты образуют с
анодными продуктами весьма прочные анодные пленки (окисные или солевые),
для удаления которых пользуются движущимся относительно детали
металлическим инструментом.
При обработке металлов и сплавов, склонных к пассивности (титан,
хромоникелевые стали и сплавы и др.), возможны такие условия обработки,
когда на поверхности детали образуются очень прочные и тонкие анодные
пленки, существенно снижающие скорость процесса ЭХО. Для их удаления
приходится пользоваться абразивным инструментом.
Таким образом, получили развитие следующие виды обработки, основанные на
явлении анодного растворения: электрохимическая (рис. 106, а) (анодно-
гидравлическая), анодно-механическая (рис. 106,6) и анодноабразивная
(рис. 106, в).
Станки и установки для ЭХО используются для обработки лопаток турбин и
турбинных колес, штампов и пресс-форм; изготовления сквозных и глухих
полостей различной конфигурации; обработки деталей из твердых сплавов и
тугоплавких материалов; точения, шлифования и фрезерования деталей
различной конфигурации; электроалмазной и электроабразивной заточки
инструмента и др.
Основное достоинство электрохимического способа обработки - возможность
одновременного формообразо-
178
Рис. 106
вания сложных геометрических поверхностей независимо от физических
свойств металла с довольно высокими скоростями съема металла (до 40 000
мм3/мин). Это позволяет значительно ускорить и удешевить процесс
производства современных машин и узлов с высокими и знакопеременными
энергетическими параметрами, реактивных двигателей и других установок,
работающих при высоких давлениях и температуре, с рабочими элементами,
которые изготавливаются из специальных высокопрочных и жаростойких
сплавов.
Следует, однако, иметь в виду, что ЭХО не всегда может заменить
традиционные методы обработки металлов резанием. Например, при обработке
деталей простых геометрических форм из конструкционных сталей ЭХО, как и
другие электрические методы, не может конкурировать с обработкой резанием
по производительности, экономичности и другим показателям. Технолог,
располагая большим набором способов обработки, должен применять их
рационально и квалифицированно.
IV. 1. Физическая сущность процесса ЭХО
При протекании электрического тока через электропроводные жидкие растворы
(электролиты) происходит процесс электролиза, подчиняющийся законам
Фарадея. Электропроводность растворов электролитов обусловливается тем,
что при растворении кислот, щелочей и солей происходит распад молекул
электролитов под воздействием полярных молекул (несущих электрическое
поле) растворителя, например воды.
12*
179
Процессы, происходящие при этом, описываются теорией электролитической
