способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа "игла"
Классы МПК: | B23H9/08 заострение B23H3/00 Электрохимическая обработка, те удаление металла путем прохождения тока между заготовкой и электродом в присутствии электролита C25F5/00 Электролитические способы удаления металлических слоев или покрытий |
Автор(ы): | Галанин С.И., Рудовский П.Н., Шорохов С.А. |
Патентообладатель(и): | Костромской государственный технологический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-02-11 публикация патента:
10.12.2001 |
Изобретение может быть использовано при электрохимической размерной обработке фасонных поверхностей. Неподвижный катод располагают коаксиально с неподвижной цилиндрической заготовкой-анодом на расстоянии межэлектродного зазора. Профиль поверхности неподвижного катода повторяет профиль поверхности будущей детали. Величину межэлектродного зазора выбирают в зависимости от радиуса цилиндрической заготовки. Производят подачу на межэлектродный промежуток униполярных или биполярных импульсов тока прямоугольной формы при непрерывном прокачивании электролита через межэлектродный зазор. Амплитудно-временные параметры импульсов тока выбирают из условия достижения потенциала растворения материала анода на расстоянии от поверхности катода менее максимальной величины межэлектродного зазора
. Продолжительность обработки устанавливают равной времени достижения всем межэлектродным зазором величины
. Способ позволяет повысить точность воспроизведения на аноде профиля поверхности катода. 1 ил.
Рисунок 1
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
Формула изобретения
Способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа "игла", включающий использование неподвижного катода, профиль поверхности которого повторяет профиль образуемой детали, размещение его коаксиально с неподвижной цилиндрической заготовкой-анодом на расстоянии межэлектродного зазора, непрерывное прокачивание электролита через межэлектродный зазор, отличающийся тем, что на межэлектродный зазор подают униполярные или биполярные импульсы тока прямоугольной формы, амплитудно-временные параметры которых выбирают из условия достижения потенциала растворения материала заготовки-анода на расстоянии от поверхности катода менее максимальной величины![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176068/948.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176068/948.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки, а именно к способам электрохимической размерной обработки фасонных поверхностей. Известен способ электрохимической обработки с неподвижным катодом-инструментом с использованием источника питания со стабилизированным током [Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов/ М. В. Щербак и др.: Библиотека технолога - М., Машиностроение, 1981. - с.159-160] . Совпадающим признаком указанного технического решения и заявляемого технического решения является обработка с неподвижными электродами при постоянно удаляющейся границе раздела "анод-электролит". В известном техническом решении этот признак преследует целью упрощение конструкции электрохимического станка и избежание возможности короткого замыкания между заготовкой и катодом-инструментом, а в предлагаемом - дополнительное значительное повышение точности копирования поверхности катода. Недостатком известного способа является сравнительно невысокая точность обработки, так как при использовании постоянного тока происходит процесс растворения по всей поверхности заготовки, находящейся в контакте с электролитом, хотя и с различными скоростями. Известен способ электрохимической обработки твердых сплавов, при котором с целью повышения производительности, чистоты и точности, обработку осуществляют прямоугольными биполярными импульсами со скважностью 1,1-1,5 и амплитудным значением напряжения импульсов прямой и обратной полярности не более 8 В, причем среднее значение напряжения импульсов обратной полярности выбирают в пределах 20-50% от среднего значения напряжения импульсов прямой полярности [А. с. СССР 229155, B 23 H, 12.10.1968]. Совпадающим по сути признаком указанного технического решения и заявляемого технического решения является осуществление обработки прямоугольными биполярными импульсами. В известном техническом решении этот признак используют для растворения оксидной пленки на поверхности обрабатываемого электрода, а в предлагаемом - дополнительно для ускорения спада потенциала до стационарного состояния в момент паузы между анодными импульсами технологического тока. Недостатками известного способа являются малые диапазоны изменения амплитуды и скважности импульсов, невозможность независимых регулировок длительности и скважности импульсов, приводящие к невысокой точности обработки заготовки. Близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ размерной электрохимической обработки [А. с. СССР 891299, B 23 P 1/04, 23.12.1981], при котором с целью повышения точности процесс анодного растворения ведут прямоугольными импульсами тока с длительностью в микросекундном диапазоне, длительность импульсов тока устанавливают не менее времени заряжения емкости двойного электрического слоя на аноде в точках, расположенных на минимальном расстоянии от катода, и не более времени заряжения емкости двойного электрического слоя на аноде в точках, расположенных на расстоянии от катода, равном максимально допустимой величине межэлектродного зазора, характеризующей допустимую погрешность копирования размера электрода-инструмента. Указанный способ также имеет ряд недостатков. При определенных параметрах импульсов тока растворения материала анода не будет. Причина этого заключается в следующем. Кроме процесса заряжения емкости двойного электрического слоя на аноде протекает фарадеевский процесс растворения материала анода. Растворение начинается после достижения потенциалом анода порогового значения, равного потенциалу растворения. После достижения потенциала растворения процессы заряжения емкости двойного электрического слоя и фарадеевский процесс протекают параллельно. Длительность процесса заряжения двойного электрического слоя и величина потенциала электрода, сформированного к моменту окончания импульса тока, определяются амплитудно-временными параметрами импульсов - как амплитудой, так и длительностью. Чем выше амплитуда тока в импульсе, тем быстрее и до большего значения зарядится емкость двойного электрического слоя. Чем ниже амплитуда тока в импульсе, тем медленнее и до меньшего значения зарядится емкость двойного электрического слоя. При незначительных амплитудах и длительностях импульсов тока возможно не достижение потенциала растворения. При незначительных амплитудах длительность импульса может быть продолжительнее процесса заряжения емкости двойного электрического слоя, а потенциал растворения материала анода может быть не достигнут. При прецизионных способах электрохимической обработки поверхности используются незначительные амплитудные плотности тока. Способ не позволяет осуществлять прецизионную электрохимическую обработку с целью получения сложнопрофильной поверхности. Это объясняется тем, что при установлении длительности импульсов не более времени заряжения емкости двойного электрического слоя, на аноде, в точках, расположенных на расстоянии от катода, равном максимально допустимой величине межэлектродного зазора, характеризующей допустимую погрешность копирования размера электрода инструмента, не всегда возможно сформировать в этих точках анодный потенциал, меньше потенциала растворения, так как процесс заряжения емкости двойного электрического слоя может происходить как до, так и после достижения потенциала растворения. Наиболее близким аналогом заявленного способа можно считать способ аналогичного назначения, раскрытый в а.с. СССР 1484520, B 23 H 9/08, 07.06.1989. Однако, и он не обеспечивает высокой точности воспроизведения на заготовке-аноде профиля поверхности катода. Задача изобретения - повышение точности воспроизведения на аноде поверхности катода. Поставленная задача решается за счет того, что в отличие от прототипа, в котором используется неподвижный катод, повторяющий профилем своей поверхности профиль поверхности будущей детали и располагающийся коаксиально с неподвижной цилиндрической заготовкой-анодом на расстоянии межэлектродного зазора, через который непрерывно прокачивается электролит, на межэлектродный зазор подают униполярные или биполярные импульсы тока прямоугольной формы, амплитудно-временные параметры которых выбирают из условия достижения потенциала растворения материала анода на расстоянии от поверхности катода менее максимальной величины![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176068/948.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176068/948.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176068/948.gif)
Операция - электрохимическое формообразование поверхности игл машин текстильного производства. Материал игл - нержавеющая сталь 12Х18Н9Т и углеродистая сталь У8. Взаимное расположение анода и катода указано на чертеже. Материал катода - нержавеющая сталь 12Х18Н9Т. Величина минимального межэлектродного зазора
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176068/948.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176068/948.gif)
T = tимп + tп1 + tимп.отр + tп2. При подаче униполярных импульсов импульс отрицательной полярности и вторая пауза отсутствуют. В этом случае длительность периода следования импульсов тока Т следующая:
T = tимп + tп1. Пример 1. Электролит - нитрат натрия. Материал анода - 12Х18Н9Т. Для обработки используются униполярные импульсы тока следующих параметров:
Iимп = 8 А/см; tимп = 5
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176068/948.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176072/916.gif)
Iим = 8 А/см2; tимп = 5
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
tимп.отр = 5
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
Iимп = 6 А/см2; tимп = 8
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
Iимп = 6 А/см2; tимп = 8
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
tимп.отр = 5
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
![способ электрохимического формообразования сложнопрофильных цилиндрических деталей типа](/images/patents/295/2176020/8226.gif)
Класс B23H3/00 Электрохимическая обработка, те удаление металла путем прохождения тока между заготовкой и электродом в присутствии электролита
Класс C25F5/00 Электролитические способы удаления металлических слоев или покрытий