способ электрохимической обработки

Формула изобретения

Способ электрохимической обработки, включающий выполнение наклепа на обрабатываемой анодной поверхности заготовки подвижным электродом-инструментом и последующее ее растворение при отводе электрода-инструмента на величину межэлектродного зазора, отличающийся тем, что при обработке поверхности заготовки с биметаллическими участками наклеп выполняют на участках поверхности металла, имеющего меньшую скорость растворения, чередуя с последующим растворением всей обрабатываемой поверхности, длительность которого контролируют по достижении током наибольшей величины, при этом повторяют цикл обработки до полного удаления припуска.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при электрохимической размерной обработке мест стыковки конструкций из различных материалов, в том числе методом пайки и сварки.

Известен способ размерной электрохимической обработки, при котором обработку осуществляют импульсным током с циклическим сближением электродов до механического контакта с получением местного наклепа анодной поверхности и последующего ее растворения при отводе электрода-инструмента, при времени протекания тока, равном времени растворения слоя не более глубины наклепа (а.с. №1192917, В 23 Н 3/00). Недостатком данного способа является невозможность управления локальным растворением структурных составляющих изделия и появления неровностей на границах зерен, что нарушает микрогеометрию и точность обработанных деталей, невозможность размерной обработки мест стыковки с получением требуемого профиля поверхности биметаллов, что снижает ранее достигнутую точность при предшествующей обработке.

Целью данной технической разработки является повышение производительности обработки биметаллических участков заготовок и повышение точности обрабатываемой поверхности.

Данная цель достигается с помощью способа электрохимической обработки, включающего выполнение наклепа на обрабатываемой анодной поверхности заготовки подвижным электродом-инструментом и последующее растворение при отводе электрода-инструмента на величину межэлектродного зазора, причем при обработке заготовки с биметаллическими участками наклеп выполняют на участках поверхности металла, имеющего меньшую скорость растворения, чередуя с последующим растворением всей обрабатываемой поверхности. Длительность растворения контролируют по достижении током наибольшей величины, при этом цикл обработки повторяют до полного удаления припуска.

На фиг.1 показано положение электрода-инструмента и участка биметаллической заготовки в начале процесса электрохимической обработки.

На фиг.2 показано изменение профиля участка биметаллической заготовки в конце первого этапа электрохимической обработки.

На фиг.3 проведено положение электрода-инструмента и биметаллической заготовки в конце нерабочего цикла.

На фиг.4 дано положение электрода-инструмента и биметаллической заготовки в конце рабочего цикла.

На фиг.5 приведен график изменения силы тока за рабочий цикл.

Электрод-инструмент 1 установлен (фиг.1) на расстоянии межэлектродного зазора S против биметаллического участка 2 заготовки, включающего элементы 3 и 4 (например, стальные элементы, соединенные припоем 3). При этом скорость анодного растворения элементов 3 и 4 биметаллического участка 2 различная (в случае пайки повышенная скорость имеет место у припоя).

Электрод-инструмент 1 и биметаллический участок 2 подключены к источнику тока (на фиг.1-4 не показан), где электрод-инструмент является катодом, а биметаллический участок - анодом.

После удаления припуска на черновую обработку (фиг.2) за счет повышенной скорости анодного растворения элемента 3 образуется углубление высотой h. При выключенном блоке (фиг.3) электрод-инструмент по команде блока управления (на фиг.1-4 не показан) ускоренно подают к биметаллическому участку заготовки 2 с силой, обеспечивающей наклеп поверхности элемента 4, что вызывает повышение скорости его анодного растворения (фиг.4) и выравнивание поверхности биметаллического элемента 3 до глубины h₁, где h₁<h. На фиг.5 показано изменение силы тока за рабочий цикл, где после образования углубления "h" на первом этапе (фиг.2) ток составляет установившуюся величину (в начале рабочего цикла на фиг, 5), после чего в начале второго этапа (фиг.3) производят наклеп поверхности элементов 4 биметаллического участка 2. Элементы 4 приобретают большую скорость анодного растворения, т.е. ток на фиг.5 возрастает до тех пор, пока поверхность элемента 3 не сблизится с поверхностью элементов 4, имеющих большую по сравнению с элементом 3 площадь обработки. После анодного растворения наклепанной поверхности элементов 4 условия обработки начнут повторять конец первого этапа (фиг.2), хотя необходимо еще какое-то время, чтобы углубление h₁ (фиг.4) увеличилось до "h" (фиг.2). При этом ток (фиг.5) будет монотонно снижаться до величины в конце первого этапа.

Способ осуществляют следующим образом: устанавливают на станок (не показан) с подвижным электродом-инструментом 1 заготовку с биметаллическим участком 2 (фиг.1) и начальным межэлектродным зазором S. Включают технологический ток (катод-электрод-инструмент 1) и удаляют по принятой технологии черновой припуск с участка 2 (фиг.2), где из-за высокой скорости анодного растворения материала 3 относительно 4 образуется углубление величиной h. Технологический ток отключают. В начале второго этапа (фиг.3) электродом-инструментом 1 производят наклеп участка 2, где это возможно только для элементов 4, которые приобретают за счет способности ускоренного растворения углубление уменьшится до величины h₁ (фиг.4). Наклепанный слой составляет десятки микрон, после чего скорость анодного растворения элемента 4 затормозится и начнется рост углубления h₁ (фиг.4) до достижения величины h (фиг.2). Это изменение углубления можно регулировать по величине тока (фиг.5) и прекращать рабочий цикл сразу после достижения током предельного значения, затем отключать технологический ток, производить наклеп (фиг.3) и повторять циклы до удаления припуска. При этом уступ h₁ будет постоянно снижаться, т.е. точное формирование будет возрастать.

Пример осуществления способа. Обрабатывают спаянную высокотемпературным припоем ПСР заготовку из стали ЭП666 на глубину 5 мм прямоугольным электродом-инструментом размером 5×10 мм. Допуск на глубину задан по чертежу равным 0,3 мм. По [В.П.Смоленцев. Технология изготовления внутренних поверхностей. М.: Машиностроение, 1978 г. 156 с.] с.115 припуск на чистовую обработку должен быть не менее удвоенного допуска, т.е. 0,6 мм Устанавливают следующий режим обработки: рабочая среда - электролит 12%-ный раствор NaCl при температуре 290К, напряжении 12В, начальный межэлектродный зазор 0,35 мм. Циклы обработки назначаются блоком управления станка и контролируются по осциллографу.

Включают подачу электролита, технологический ток и подачу электрода-инструмента 1 со скоростью 0,45 мм/мин и по индикатору на станке углубляются на величину 4,4 мм. При этом время обработки на первом этапе составило 9,8 мин. Затем по команде блока управления технологический ток отключается, производится удар электрода-инструмента 1 по элементам 4 силой, развиваемой гидравликой узла подачи электрода-инструмента 1 станка, равной 4 МПа, после чего электрод-инструмент отводится на 0,35 мм, включается технологический ток, который по осциллографу в начале рабочего цикла составил 76А и в течение 0,9 с возрастал до 112 А, после чего начал снижаться. В начале снижения блок управления отключил ток, дал команду на удар по элементам 4 (нерабочий цикл составил 0,3 с) и рабочий цикл повторился. Время работы станка на втором этапе составило 1,3 мин. Общее машинное время 11,1 мин. Величина углубления на биметаллическом участке 0,03 мм.