CS195901B1 - Sposob elektrochemického obrábania zmesným elektrolytom - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA (19) ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 195901 (11) (Bl) (51) Int. Cl.3 C 25 F 3/00 B 23 P 1/16 (22) Přihlášené 30 06 72(21) (PV 4671-72) (40) Zverejnené 20 08 74 (45) Vydané 15 06 82 (75) Autor vynálezu TREBICHAVSKÝ CTIBOR ing. a REDAJ FRANTIŠEK,NOVÉ MĚSTO nad Váhom (54) Sposob elektrochemického obrábania zmesným elektrolytom 1

Vynález sa týká spósobu elektrochemic-kého obrábania zmesným elektrolytom. V podstatě sú dva směry elektrochemic-kého obrábania. Pri prvom sa medzielektró-dový priestor udržovaný medzi nástrojom aobrábanou plochou obrobku změnou ichvzájomnej polohy preplachuje takzvanýmčistým elektrolytom. Čistý elektrolyt je io-nický vodič tvořený najčastejšie vodnýmroztokom anorganických solí. Pri druhomsa medzielektródový priestor preplachujetakzvaným zmesným elektrolytom.

Zmesný elektrolyt okrem už spomínané-ho čistého elektrolytu ako kvapalnéhoelektrického vodiča obsahuje i záměrnědo něho přidávaná plynná elektronevodivázložku. Ak sa rýchlosť vzájomnej změny po-lohy nástroja a obrobku nazve rychlosťouobrábania, potom v sáčastnosti je obrábaniečistým elektrolytom rychlejšie ako obrába-nie zmesným elektrolytom. Pre- áplnosť všaktřeba dodat, že aboslutná hodnota rýchlostiobrábania závisí ešte i na takých paramet-rech ako sá elektrické napatie medzi anó-dou a katódou, materiál obrobku, konštruk-cia nástroja (vonkajší tvar, vnátorné kaná-ly s výustnými štrbinami a přepážky prebrzdenie odtoku elektrolytu), vstupné tlakyčistého alebo zmesného elektrolytu na vstu-pe do medzielektródového priestoru. Elek- 195901 2 trochemické obrábacie zariadenia priemy-selne využívané sá schopné využívat inten-zitu pracovného! elektrického prádu, přívod-ně tlaky a prietočné množstva čistého ale-bo zmesného elektrolytu len po určitá ma-ximálnu hodnotu určujácu parametre stro-ja. Za sáčastného stavu techniky si obrába-cie zariadenia pracujáce s čistým elektroly-tom vyžadujú podstatné vyššie přívodně tla-ky a prietočné množstvá ionického vodiča— elektrolytu a v důsledku toho tieto stro-je čo do konštrukčného prevedenia sá mo-hutnejšie a robustnejšie ako im odpoveda-jáce stroje pracujáce so zmesným elektroly-tom. Je to sposobené tým, že plynná zložkav zmesnom elektrolyte spůsobuje zníženiecelkovej elektrickej mernej vodivosti elek-trolytu, ale sáčasne dovoluje pri nízkýchvstupných tlakoch obrábať pri malých hráb-kách medzielektródového priestoru, kým učistého elektrolytu na rovnako; kvalitně ob-rábanie je třeba vyššia rýchlosť a přetlakelektrolytu v celom medzielektródovompriestore. Pod kvalitou obrábanie sa rozu-mie kopírovateťnosť a akosť obrobenéhopovrchu.

Existujáce protiklady medzi rýchlostiamiobrábania, prívodnými tlakmi elektrolytu arobustnosťou elektrochemických obrábacíchzariadení využívajácich čistý elektrolyt na 195901 jednej straně a elektrochemickými obrába-cími zariadeniami využívajúcimi zmesnýelektrolyt na druhé j straně zmierňuje spů-sob elektrochemického obrábania zmesným ' elektrolytem pódia vynálezu, ktorého pod-statou je, že prietok kvapalnej zložky zmes-ného elektrolytu medzielektródovým pries-tor om je daný vztahom Q = (0,10 až 0,80) . z . q , kde značí Q — prietok kvapalnej zložkyzmesného elektrolytu (m3/s), q — prietokčistého elektrolytu (m3/s), z — obsah kva-palnej zložky v jednotkovom objeme zmes-ného elektrolytu, pričom z = 0,50 až 0,90.

Nový účinok sposobu elektrochemickéhoobrábania zmesným elektrolytem spočívá vtom, že umožňuje prevádzat obrábanie po-mocou zmesných elektrolytov rychlejšie akoobrábanie pomocou čistého elektrolytu. Prihodnotení tohoto účinku třeba však v obochprípadoch dodržať rovnaké podmienky, te-da zhodnosť konštrukcie nástroja, zhodnosťobrobku, rovnako velké pracovně elektric-ké napatie medzi anodou a katodou, rovna-ký materiál obrobku, rovnaký vstupný tlakčistého a zmesného elektrolytu. Táto· hlavnávýhoda vynálezu vyplývá z ciel'avedoméhovytvorenia vhodného charakteru prúdeniazmesného elektrolytu v kritických miestachmedzielekródového priestoru. K dalším vý-hodám sposobu podl'a vynálezu třeba počí-tal zachovanie dobrých technologickýchvlastností zmesných elektrolytov ako vý-• horná kopírovatelnosť v důsledku malýchhrúbok medzielektródového· priestoru, malýhydraulický odpor medzielektródového pries-toru a zníženie polarizačných strát. Důsled-ky uvedených výhod sa můžu odzrkadliť ipri stavbě strojov pre obrábanie, ktoré prepřípad tohoto vynálezu sa nemusia stavaťtak robustné ako je tomu pri používaní čis-tého elektrolytu, lebo pri spůsobe podlá vy-nálezu možno dosiahnuť potrebnú rýchlosťobrábania pri nižších prívodných tlakochzmesného elektrolytu ako sú potřebné pří-vodně tlaky pri obrábaní pomocou čistého elektrolytu.

Vysvetlenie a objasnenie podstaty sposo-bu elektrochemického obrábania zmesnýmelektrolytem podlá vynálezu je převedenéna ďalej uvedených príkladoch. Prvé tri pří-klady zahrňujú terajší stav, štvrtý a piatypříklad sa týká sposobu podlá vynálezu. Vovšetkých uvedených príkladoch nástroj maltvar hranola o čelnom rozmere 72 x 18 mm.V střede čelnej plochy nástroja bol štrbino-vý otvor dlhý 66 mm a široký 0,8 mm, kte-rým sa do medzielektródového priestoru pri-vádzal čistý alebo zmesný elektrolyt. Čistýmelektrolytom a elektrolytickým vodičomzmesného· elektrolytu bol vodný roztok du-sičnanu sodného NaNO3 majúci pri 20 °Cmernú električku vodivosť 0,13.105 S . m-1.Pri použití zmesných elektrolytov přídav-nou plynnou zložkou bol stlačený vzduch.

Pracovně elektrické napatie medzi anodoua katodou málo hodnotu U = 9,0 V. Prívod-ný tlak použitých elektrolytov bol p = 5 . . 105 Pa. Příklad 1

Obrábalo sa čistým elektrolytom bez prí-davnej plynnej zložky. Obsah kvapalnéhoelektrolytického vodiča teda bol z = 1,0.Prietok čistého elektrolytu cez medzielek-tródový priestor bol q = 8,3 . 10"4 m3. s-1.Rýchlosť obrábania bola v = 5,83.10"6 m .. s-1. V medzielektródovom priestore sa vytvo-řil jednofázový turbulentný tok. Rýchlosťobrábania bola určená rýchlosťou posuvunástroja a nebolo ju možné dalej zvyšovatbez vyšovania prívodného tlaku p alebo bezzvyšovania pracovného elektrického napá-tia U. Příklad 2

Obrábalo sa zmesným elektrolytom. Ob-sah kvapalného· elektrolytického vodiča vjednotkovom objeme zmesného elektrolytubol z = 0,50. Prietok tejto kvapalnej zložkyzmesného elektrolytu bol Q = .4,16.10-4m3. s-1. Rýchlosť obrábania bola v = 5,00 .. 10-6 m . s-1. Súčin z . q = 4,16 .10-4 m3. s-1(hodnota q je z příkladu č. 1) je rovnakovelký ako prietok Q. V medzielektródovompriestore sa vytvořil dvojfázový disperznýtok. Je totiž známe, že pri prúdení dvojfá-zového média cez kanál sa může vytvořitpodl'a panujúcich tlakových pomerov, obje-mového obsahu z a pódia rýchlostí prňde-nia plynnej a kvapalnej fázy viac typov dvoj-fázy viac typov dvojfázového prúdenia akoje tomu pri prúdení jednofázového média. Příklad 3

Obrábalo sa zmesným elektrolytom. Ob-sah kvapalného elektrolytického· vodiča vjednotkovom objeme zmesného elektrolytubol z = 0,25, teda menší ako vynálezom po-žadované rozmedzie. Prietok kvapalnej zlož-ky tohoto elektrolytu bol Q = 1,00.10"4m3. s-1 a rýchlosť obrábania v = 3,83.10-6m . s-1. Súčin z . q = 2,08.10-4 m3. s-1, kdeq je hodnota z příkladu č. 1. Příklad 4

Obrábalo· sa zmesným elektrolytom spo-sobom podťa vynálezu. Obsah elektrolytické-ho vodiča v jednotkovom objeme zmesnéhoelektrolytu vstupujúceho do medzielektró-dového priestoru bol z = 0,76. Prietok kva-palnej zložky zmesného elektrolytu bolQ = 0,83.10-4 m3 . s-4. Rýchlosť obrábaniabola v = 9,33.10-6 m . s-1. Prietok Q odpo-vedá asi 13 % zo súčinu z. q, ktorý je 6,33.. 10~4 m3.s-1, pričom hodnota q je z pří-kladu č. 1.

Claims (1)

195301 S Zvýšenie rychlosti obrábania o viac ako60 °/o oproti příkladu č. 1 sa docielilo vytvo-řením a udržováním dvojfázového anulár-nehoi toku zmesného elektrolytu v medzi-elektródovom priestore. Ovojfázové anulár-ne prúdenie je charakterizované prednost-ným prúdením kvapalnej zložky pri stěnáchkanála a prednostným prúdením plynnejzložky stredom kanála, cez ktorý prúdi dvoj-fázové médium. Pri elektrochemickom ob-rábaní je týmto kanálom medzielektródovýpriestor a stěnami sú prilahlé povrchy ano-dy a katody. Hrubka medzielektródovéhopriestoru sposobuje, že sa medzi dvomi pro-tilahlými vrstvami rýchlo prúdiaceho kvapal-ného elektrolytického vodiča vytvárajú styko-vé miesta, ktoré menta miesta svojho vznikua kterých existencia je krátkodobá. Cez tietoelektrovodivé mostiky prechádza elektrickýprúd a pretože u tohoto typu prúdenie jeprakticky celá plocha anody a katody ohra-ničujúca medzielektródový priestor zmáča-ná kvapalným ionickým vodičom, je poklesmernej elektrickej vodivosti zmesného elek-trolytu v medzielektródovom priestore men-ší než odpovedá obsahu elektrolytického vo-diča z v zmesnom elektrolyte. Vzhladom nato, žG.sa súčasne uplatflujú i dalžie priazni-vé dosledky známe z doteraz používanýchsposotoov elektrochemického obrábaniazmesným elektrolytom — zníženie hydrau-lických strát v medzielektródovom priesto-re, zníženie polarizačných strát a potlače-nie kavitačných javov — móže sa vplyvdvojfázového anulárneho prúdenia prejaviťvo vyššej rýchlosti obrábania. P r í k 1 a d 5 Obrábaloi sa zmesným. elektrolytom, spo-sobom podlá vynálezu. Obsah elektrolytic-kého vodiča v jednotkovom objeme zmes-ného elektrolytu vstupujúceho do medzi-elektródového priestoru bol z = 0,50. Prie-tok tejto kvapalnej zložky zmesného elek-trolytu bol Q = 1,16.10-4 m3 . s_1. Rých-losd obrábania holá v = 7,50.10~6 m3. s-1.Prietok Q odpovedá asi 28 % zo súčinu z .. q, ktorý je 4,16 . 10~4 m3 . s-1, pričom hod-nota q je z příkladu č. 1. I v tomto případe sa v medzielektródovompriestore vytvořil a udržoval dvojfázový anu-nárny tok zmesného elektrolytu. Zvýšenieprietoku plynnej i kvapalnej zložky zmes-ného elektrolytu však sposobilo, že sa opro-ti predchádzajúcemu příkladu obrábalo, svačšou hrubkou medzielektródového priesto-ru. Toto sa prejavilo vačším poklesom mer-nej elektrickej vodivosti zmesného elektro-lytu. Preto i oproti příkladu č. 1 stúplarýchlosť obrábania len o necelých 30 %. V príkladoch č. 4 a č. 5 sa prietok kva-palnej zložky zmesného elektrolytu pohy-boval v rozmedzí 10 % až 30 % odpoveda-júceho súčinu z. q. Je to sposobené jedno-duohosťou konštrukcie použitého nástrojea najma priamkovým tvarom výustnej štr-biny na čelnej ploché nástroja. Zložitosťkonštrukcie nástroja a najmá zložitosť vý-ustných otvorov pře vstup zmesného elek-trolytu do, medzielektródového priestoruvšak posúva prietok Q do hornej časti roz-medzia súčinu z. q udávaného vynálezom. PREDMET Spósob elektrochemického obrábaniazmesným elektrolytom vyznačujúci sa tým,že prietok kvapalnej zložky zmesného elek-trolytu medzielektródovým priestorom jedaný vzťahom Q = (0,10 až 0,80 j . z . q , Y N A L E Z U kde značí Q — prietok kvapalnej zložkyzmesného, elektrolytu (m3/s), q — prietokčistého elektrolytu (m3/sj, z — obsah kva-palnej zložky v jednotkovom objeme zmes-ného elektrolytu, pričom z = 0.50 až 0,90. Sevcrografia, n. p., zftvod 7, Most