- •Электротехнологические процессы и аппараты
- •Литература
- •Электротехнологические процессы и аппараты
- •Структурная схема электротехнической установки
- •1. Использование электрических полей и электрических разрядов
- •2. Электроаэрозольные технологии
- •3. Электрохимические технологии
- •Электролизные установки
3. Электрохимические технологии
Размерная электрохимическая обработка.
Размерная электрохимическая обработка – это процесс получения из заготовки какой-либо детали требуемой формы и размера с использованием явления анодного растворения металла.
Технологические схемы
Обработка с неподвижными электродами. Схема технологического представлена на рис.
Рис.
1 – электрод – инструмент неподвижный;
2 – заготовка (обрабатываемое изделие);
3 – диэлектрик с открытыми участками.
- направление и скорость движения электролита.
При такой обработке на месте открытого участка появляется отверстие или углубление. Рабочий зазор – изменяется в процессе обработки (увеличивается) и процесс получается нестационарным. Это является недостатком.
Такая схема применяется для получения отверстий, удаления заусенцев, нанесения надписей.
Схема для прошивания отверстий, углублений, полостей сложной конфигурации (рис. ).
Рис.
1 - электрод – инструмент; 2 - обрабатываемое изделие.
Электрод – инструмент имеет поступательное перемещение со скоростью в указанном направлении, причем таким образам, что. Электрод – инструмент иногда выполняется полым, в нем делаются мелкие отверстия для подачи и отвода электролита.
Точение наружных и внутренних поверхностей (аналогия токарной обработки рис. ).
Рис.
Электрод – инструмент может иметь перемещение как поперек, так и вдоль, соответственно и.
Разрезание заготовок.
Рис.
Производительность не очень высокая. Применяется, когда нельзя использовать механическое воздействие, например, когда материал вязкий или хрупкий (крошится).
Шлифование поверхности (рис. ).
Рис.
Во всех схемах “+” всегда подается на обрабатываемую поверхность.
Размерная электрохимическая обработка обязательно применяется тогда, когда недопустимы механические усилия.
Механизм размерной электрохимической обработки.
Удаление металла происходит в среде электролита под действием электрического тока без непосредственного контакта между инструментом и заготовкой. В этом случае удаляемый металл претерпевает химическую реакцию соединения с продуктами разложения воды. При этом образуются нерастворимые в воде соединения – гидрооксиды металлов в виде мелких твёрдых частичек. Эти соединения уносятся потоками электролита. Попутно, в результате разложения молекул воды, на аноде появляется кислород, на катоде водород. На катоде наблюдается только разложение воды, и он не изнашивается. В качестве электролита наиболее часто используются раствор поваренной соли (NaCl) и раствор нитрата натрия. Электрод – инструмент изготавливают из меди, бронзы или графита.
По первому закону Фарадея:
- масса растворенного металла,
- количество электричества
(Кл),
- электрофизический эквивалент
(кг/Ас)
- число Фарадея,
A– атомная масса,
n– валентность,
I– величина электрического тока,
τ – время обработки.
Окончательно получаем:
.
Значения электрохимического эквивалента
-
Материал
Сталь 4,5
Титан
Алюминий
Медь
Никель
Цинк
0,223
~0,16
~0,091
0,329
0,304
0,34
На практике чаще пользуются скоростью линейного растворения – это фактически скорость перемещения электрода – инструмента в процессе обработки. Эта скорость дает значение о производительности процесса.
,
,
- плотность тока,
- площадь обрабатываемой поверхности,
,
- смещение электрода – инструмента,
- плотность обрабатываемого материала,
,
- напряженность электрического поля,
- удельная проводимость электролита.
Тогда скорость линейного растворения определится по формуле
,
Параметр - называется коэффициент выхода по току и учитывает отклонения от закона Фарадея, которые имеют место на практике. Численное значение этого коэффициента колеблется в пределахи зависит от вида электролита, формы и размеров электродов, величины напряжения. Если, это означает, происходит дополнительное удаление металла вследствие побочных химических реакций.
Для большинства расчетных схем напряжение берется в пределах . Для титанового сплава напряжение может достигать. Такое же напряжение используется при резке металлов. При шлифовке. Скорость электролита составляет.