1 Теоретические основы электрохимической

ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Электрохимическая размерная обработка проводится при наличии межэлектродного промежутка между рабочей поверхностью электрод-инструмента и обрабатываемой поверхностью анода-заготовки, через который прокачивается электролит. Размеры обработанной поверхности заготовки отличаются в каждой рассматриваемой точке от размеров электрода-инструмента на значении межэлектродных зазорах.

Съем металла с обрабатываемой поверхности заготовки происходит в результате электрохимических реакций, протекающих на поверхности заготовки-анода. Снятый материал находится в виде гидроксидов металлов (шлама). Поток электролита смывает с обрабатываемой поверхности продукты анодного растворения и охлаждает электроды.

Исходные данные:

Вариант – №16;

Эскиз – №1;

Эскиз обрабатываемой детали изображен на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 - Эскиз обрабатываемой детали

Марка материала – 1Х12Н2ВМФ;

Сталь 1Х12Н2ВМФ жаропрочная высоколегированная (нержавеющая). Назначение - нагруженные детали, длительно работающие при температурах до 600 °С.; сталь мартенситного класса. Температурный интервал ковки 850-1250 °С. Прочие обозначения: 13Х11Н2В2МФ, ЭИ961. Плотность материала 7,8 г/см³.

Длина (А) – 32 мм;

Ширина (В) – 18 мм;

Высота (Н) – 7 мм;

Электролит – 15%NaCl + 5%NaNO₃;

Межэлектродный зазор (МЭЗ) – 0,18 мм;

Напряжение на клеммах источника (U) – 26 В;

Температура электролита – 24 °С.

Необходимо:

- рассчитать электрохимический эквивалент обрабатываемого материала;

- из справочной литературы в зависимости от состава, концентрации и температуры электролита выбрать электропроводность рабочей жидкости;

Учитывая размеры и форму обрабатываемой детали, выбранных или назначенных режимов обработки рассчитать:

- скорость анодного растворения;

- величину технологического тока, плотность тока;

- минимально необходимую скорость течения электролита;

- необходимый перепад давления при перемещении электролита в зазоре;

- расход электролита;

- размеры формообразующей части электрод-инструмента;

- площадь сечения токоподвода.

1.1. Расчёт электрохимического эквивалента обрабатываемого

материала

Электрохимический эквивалент – количество граммов вещества, которое должно выделиться на электроде, при прохождении через электролит единицы количества электричества. Электрохимический эквивалент материала зависит от химического состава данного сплава, от процентного содержания элементов и от их валентности.

Электрохимический эквивалент сплава рассчитывается по формуле:

, [1, стр. 11] (1.1)

где x_i – процентное содержание химического элемента в сплаве (табл. 1.1);

z_i – степень окисления химического элемента в сплаве;

А_i – атомная масса химического элемента в сплаве;

F – число Фарадея (F=96500 Кл=26,8 A/ч).

Таблица 1.1 – Химический состав материала 12Х18Н9Т

Химический элемент	Процентное содержание	Химический элемент	Процентное содержание
C	0,13	Cr	11,25
Si	0,6	Мо	0,425
Mn	0,6	V	0,24
Ni	1,65	W	1,8
S	0,03	Fe	83,005
P	0,03

Объёмный электрохимический эквивалент сплава определяется следующим образом:

, [1, стр. 11] (1.2)

где γ – плотность сплава, г/см³;

.

1.2. Выбор электропроводности рабочей жидкости

По справочнику определяем электропроводность электролита:

Электропроводность электролита: χ=1,728 Ом^-1·см^-1 .

1.3 Расчёт скорости анодного растворения

Скорость анодного растворения определяется выражением:

, [2, стр. 23] (1.3)

где η – выход по току материала заготовки (для стали 1Х12Н2ВМФ η=0,85), [2, стр. 73];

– объёмный электрохимический эквивалент сплава, ;

χ – удельная электропроводность электролита, Ом^-1·м^-1;

U – напряжение на зажимах источника тока, В;

ΔU – суммарная поляризация электродов, В (ΔU=4 В), [2, стр. 23];

a_min – минимальный межэлектродный зазор, мм.

1.4 Расчёт величины технологического тока и плотности тока

Величина технологического тока рассчитывается по формуле;

, [2, стр. 25] (1.4)

где U – напряжение на зажимах источника тока, В;

ΔU – сумма анодного и катодного потенциалов, В;

S – площадь обрабатываемой поверхности, мм² ;

χ – удельная электропроводность раствора, Ом^-1·см^-1;

a – межэлектродный зазор, мм;

Площадь обрабатываемой поверхности рассчитывается:

Плотность тока определяется выражением:

[2, стр. 25] (1.5)

где I – величина технологического тока, А;

S – площадь обрабатываемой поверхности, мм².