способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом
Классы МПК: | B23H3/00 Электрохимическая обработка, те удаление металла путем прохождения тока между заготовкой и электродом в присутствии электролита B23H7/38 влияние на металлообработку особых факторов, не участвующих непосредственно в удалении металла, например ультразвуковых волн, магнитных полей или лазерного излучения |
Автор(ы): | Никифоров Александр Владимирович, Волков Юрий Степанович, Горский Игорь Михайлович |
Патентообладатель(и): | Никифоров Александр Владимирович, Волков Юрий Степанович, Горский Игорь Михайлович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-02-11 публикация патента:
10.05.1997 |
Использование: электрохимическая резка деталей электродом-проволокой. Сущность изобретения: проволочный электрод-инструмент и деталь подключают к источнику технологического напряжения, подают в зону обработки электролит и осуществляют перемотку электрода и его рабочую подачу к детали. При этом через электрод-инструмент в зоне обработки дополнительно пропускают униполярный ток для создания дополнительного давления прокачки. При пропускании дополнительного тока, величина которого определяется по приведенной зависимости, вокруг проволочного электрода возникает магнитное поле, воздействующее на электролит и приводящее к повышению эффективности прокачки электролита через межэлектродный промежуток и эвакуации продуктов анодного растворения. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ электрохимической резки проволочным электродом-инструментом, при котором электрод-инструмент и деталь подключают к источнику технологического напряжения, подают в зону обработки электролит и осуществляют перемотку электрода-проволоки и ее рабочую подачу к детали, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и стабильности процесса, через электрод-инструмент в зоне обработки дополнительно пропускают униполярный ток для создания дополнительного давления прокачки, а величину тока определяют по формуле![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-18t.gif)
где
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078080/949.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078190/961.gif)
lп периметр профиля электрода-инструмента, м;
bз длина участка электрода-инструмента в рабочей зоне, м;
Pпр дополнительное давление прокачки электролита, Па;
vп скорость подачи электрода-инструмента, м/с.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области технологии машиностроения, к электрофизикохимической обработке деталей машин и касается способа электрохимической обработки деталей непрофилированным электродом-проволокой. Изобретение может быть использовано при электрохимической резке деталей в различных отраслях промышленности. Известен способ электрофизикохимической обработки деталей машин, когда к электрод-инструменту и детали подключают основной источник технологического напряжения и дополнительный источник. При этом работу источников осуществляют последовательно [1]Известны также устройства для электрохимической обработки деталей машин путем резки, которые включают непрофилированный электрод-проволоку, образующий совместно с деталью межэлектродный промежуток [2, 3] Устройство включает также источник технологического напряжения в соответствующей полярности, подключенный к межэлектродному промежутку. Имеются также механизм перемотки и рабочей подачи электрода-инструмента, система подачи в межэлектродный промежуток рабочей жидкости-электролита. К недостаткам известных технических решений относятся малая производительность, нестабильность процесса, особенно при электрохимической резке относительно толстых заготовок. Это обусловлено сложностью оптимального обеспечения рабочей жидкостью зоны обработки и трудностью эффективной эвакуации продуктов анодного растворения материала заготовки. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является техническое решение [4] выбранное авторами в качестве прототипа. В известном изобретении электрохимическую резку ведут непрофилированным электродом-проволокой, на межэлектродный промежуток подают технологическое напряжение, а рабочую жидкость-электролит подают в зону обработки через сопло. Устройство для осуществления известного способа обработки включает непрофилированный электрод-проволоку, источник технологического напряжения, механизмы перемотки и рабочей подачи электрода-проволоки и обрабатываемой детали, систему прокачки рабочей жидкости. Недостатки прототипа в целом такие же, какие были отмечены при рассмотрении аналогов изобретения. Целью изобретения является повышение производительности и стабильности процесса электрохимической резки непрофилированным электродом-проволокой, упрощение конструкции устройства. Поставленная цель достигается созданием оптимальных магнито-гидродинамических сил в межэлектродном промежутке, что сопровождается повышением эффективности обмена рабочей жидкости в зоне обработки и, как следствие, повышением производительности и стабильности процесса. При этом в известном способе, когда электрод-инструмент и деталь подключают к источнику технологического напряжения, подают в зону обработки электролит и осуществляют перемотку электрода-проволоки и его рабочую подачу к детали, предлагается через электрод-инструмент в зоне обработки дополнительно пропустить униполярный ток для создания дополнительного давления прокачки, а величину тока определять по формуле:
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-2t.gif)
где
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078080/949.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078190/961.gif)
lп периметр профиля электрода-инструмента, м;
bз длина участка электрода-инструмента в рабочей зоне, м;
Pпр дополнительное давление прокачки рабочей жидкости, Па;
vп скорость подачи электрода-инструмента, м/с. Проведенный литературный и патентный анализ показывает, что отсутствуют аналоги отличительных признаков заявляемого технического решения, которые квалифицируются как существенные. Изобретение поясняется фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого технического решения. Рабочая зона при электрохимической резке - межэлектродный промежуток поз. 1 заполнен рабочей жидкостью электролитом. Между обрабатываемой деталью поз. 2 и проволочным электрод-инструментом поз. 3 с радиусом rп имеется зазор a. При обработке между электродами поз.2 и поз. 3 протекает технологический ток плотностью J. Электрод-инструмент поз. 3 имеет рабочую подачу
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-3t.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-4t.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-5t.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-6t.gif)
Следовательно, в рабочей жидкости, окружающей проволочный электрод-инструмент поз. 3 создаются объемные силы
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-7t.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-8t.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-9t.gif)
где U технологическое напряжение источника питания поз. 6;
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078204/981.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078204/981.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078095/963.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-10t.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-11t.gif)
где
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078190/961.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078080/949.gif)
A выход по току. Магнитная индукция в межэлектродном промежутке согласно закону полного тока равна:
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-12t.gif)
где
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078194/956.gif)
r расстояние от оси инструмента (фиг. 1). В выражении (5) расстояние r от оси инструмента изменяется в пределах rп
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078034/8773.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078034/8773.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-13t.gif)
Среднее значение объемной силы с рабочей стороны электрод-инструмента равно:
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-14t.gif)
На длине межэлектродного промежутка bз создается давление прокачки электролита:
Pпр fсрbз. (8)
По полученным выражениям можно определить величину тока Iд, обеспечивающего необходимое давление прокачки:
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-15t.gif)
Направление тока Iд должно быть таким, чтобы дополнительное ускорение раствора совпадало с направлением перемотки проволоки и направлением принудительной прокачки. Для оценки эффективности заявляемого изобретения проведены теоретические исследования. Известно [3] что пороговое значение тока, при котором возможна эффективная прокачка, определяется критерием Гартмана:
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-16t.gif)
где
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078095/951.gif)
vэ.ср средняя скорость электролита. По полученным данным, чем меньше отношение Ja/vэ.ср, тем слабее гидродинамические ограничения скорости подачи. Прокачка интенсифицируется с ростом зазора a, снижением вязкости электролита, увеличением тока Iд. В реальных условиях электрохимической резки отношение Ja/vэ.ср 0,1.10 А.с/м2. Поэтому эффективность изобретения повышается при обеспечении условия:
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078654/2078654-17t.gif)
В общем случае электрода-инструмента любого профиля, например квадратного, прямоугольного (ленточного) и прочих, среднюю магнитную индукцию Bср можно также рассчитать по формуле (6). Поскольку согласно закону полного тока индукция Bср определяется длиной контура, то вместо радиуса в формуле (6), (7), (9) следует подставлять эквивалентную величину lп/2
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078032/960.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078008/183.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078008/183.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078008/183.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078008/183.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078008/183.gif)
![способ электрохимической резки проволочным электродом- инструментом, патент № 2078654](/images/patents/394/2078008/183.gif)
Класс B23H3/00 Электрохимическая обработка, те удаление металла путем прохождения тока между заготовкой и электродом в присутствии электролита
Класс B23H7/38 влияние на металлообработку особых факторов, не участвующих непосредственно в удалении металла, например ультразвуковых волн, магнитных полей или лазерного излучения