RU2220031C1 - Method for electrochemical treatment of titanium and its alloys - Google Patents

Method for electrochemical treatment of titanium and its alloys

Info

Publication number
RU2220031C1
RU2220031C1 RU2003103461A RU2003103461A RU2220031C1 RU 2220031 C1 RU2220031 C1 RU 2220031C1 RU 2003103461 A RU2003103461 A RU 2003103461A RU 2003103461 A RU2003103461 A RU 2003103461A RU 2220031 C1 RU2220031 C1 RU 2220031C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
pulses
electrode
current
voltage
treatment
Prior art date
Application number
RU2003103461A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Л. Агафонов
С.В. Безруков
Н.З. Гимаев
А.Н. Зайцев
Т.Р. Идрисов
В.Н. Куценко
Р.Р. Мухутдинов
М.С. Смирнов
Original Assignee
Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/02Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H2300/00Power source circuits or energization
    • B23H2300/10Pulsed electrochemical machining

Abstract

FIELD: precision electrochemical treatment for making complex shaped surfaces of machine parts. SUBSTANCE: method comprises steps of treatment in electrolytes on base of single-component aqueous solutions of neutral salts with 3 - 9% concentration; synchronizing applying of trains of anode activating controlled high-frequency rectangular pulses from voltage or current source with time moment of maximum mutual approaching of oscillating tool-electrode and part-electrode; performing treatment with small working interelectrode gaps; controlling time period of pulse train and phase of applying pulse train relative to time moment of maximum mutual approaching of electrodes and feeding rate of tool-electrode; using pulse source with rate of lowering electric current density along rear edge of pulses in order to eliminate passivation of treated surface. EFFECT: significantly increased speed and accuracy of treatment in the result of controlled process, enhanced quality of surface. 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области прецизионной электрохимической обработки (ЭХО) металлов и сплавов импульсным током и может быть использовано для получения сложнофасонных поверхностей деталей машин с высокой производительностью, точностью и качеством обработки, в частности при размерной электрохимической обработке деталей из легкопассивирующихся материалов, например титана и титановых сплавов. The invention relates to precision of electrochemical machining (ECM) metals and alloys pulsed current and can be used to obtain slozhnofasonnyh surfaces of machine parts with a high productivity, precision and machining quality, in particular when the dimension of the electrochemical machining of legkopassiviruyuschihsya materials such as titanium and titanium alloys .

Известен способ электрохимической обработки титана и титановых сплавов в электролите на основе однокомпонентного водного раствора нейтральной соли с использованием анодных импульсов, которые имеют длительность от 1 до 50 мc и частоту 5 до 500 Гц. Known is a method of electrochemical machining of titanium and titanium alloys in an electrolyte based on one-component aqueous neutral salt solution using anodic pulses which have a duration of 1 to 50 ms and a frequency of 5 Hz to 500 Hz. Обработку осуществляют на межэлектродных зазорах 0,25 мм и более (патент США 6402931 В1, М.Кл 7 . В 23 Н 9/02, 2002). The treatment is carried out in interelectrode gaps of 0.25 mm or more (US Patent No. 6,402,931 B1, M.Kl 7. B 23 H 9/02, 2002).

Недостатком данного способа является то, что при обработке титана и титановых сплавов с использованием низкочастотных импульсов технологического тока с длительностью импульсов от 1 мс и более не удается исключить возникновения дефектов типа питтинга и точечных растравов на поверхностях заготовки, не подлежащих обработке, кроме того, использование больших зазоров для прокачки электролита через межэлектродный промежуток (МЭП) не позволяет исключить такой дефект, как струйность на обрабатываемой торцевой поверхности при размерной ЭХО. The disadvantage of this method is that the treatment of titanium and titanium alloys with the use of low frequency pulses technological current of a pulse width of 1 ms or more is not possible to eliminate occurrence of defects such as pitting and point rastravov on the surfaces of the workpiece not to be processed, in addition, the use of large clearances for pumping electrolyte through the interelectrode gap (IEP) does not allow to eliminate such a defect as struynost on the treated surface at the end of dimensional echo.

Известен также способ электрохимической обработки титановых сплавов с использованием анодных активирующих импульсов длительностью около 20 мс, когда обработку ведут на зазорах 0,1 мм и более (Давыдов А.Д., Клепиков Р.П., Мороз И.И. Электрохимическая обработка титановых сплавов с применением анодных активирующих импульсов. - Электронная обработка материалов. 1980, 6, с. 8-10). Another known method for electrochemical machining of titanium alloys using anode activating pulse duration of about 20 ms when the treatment is carried out in gaps of 0.1 mm or more (Davydov AD, Klepikov RP, Claus II Electrochemical machining titanium alloys using anodic activating pulses -. Electronic materials processing 1980, 6, 8-10)...

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает достаточного повышения точности и качества электрохимической обработки титановых сплавов, так как подача относительно длинных анодных активирующих импульсов (20 мс) на больших МЭЗ (0,1-0,2 мм) также приводит к образованию дефектов типа точечных растравов (питтинга) на участках обрабатываемой заготовки, находящихся под действием малых токов рассеяния, и не обеспечивается высокое качество обрабатываемой поверхности. The disadvantage of this method is that it does not provide sufficient accuracy and enhance the quality of the electrochemical treatment of titanium alloys, since the supply of relatively long anode activating pulses (20 ms) at large MEZ (0.1-0.2 mm) also leads to the formation of defects type rastravov point (pitting) in the workpiece areas under the influence of the scattering of small current, and a high quality of the treated surface. Кроме того, при осуществлении известных способов используют электролиты сложного состава и высокой концентрации, процентное содержание и заданное соотношение которых в процессе эксплуатации поддерживать практически сложно. Furthermore, in the known processes using electrolytes of complex structure and a high concentration, and a predetermined percentage of the ratio of which in operation maintain practically difficult.

Известен способ электрохимической обработки титановых сплавов в электролитах на основе однокомпонентных водных растворов нейтральных солей с применением анодных активирующих регулируемых высокочастотных прямоугольных импульсов напряжения, подаваемых пакетами, которые синхронизируют с моментом максимального сближения колеблющегося электрода-инструмента с электродом-заготовкой, и ведут обработку на малых рабочих межэлектродных зазорах (патент 2188102, М. Кл. 7 В 23 Н 3/00, Бюл. 24, 2002). Known is a method of electrochemical machining of titanium alloys in the electrolytes on the basis of one-component aqueous solutions of neutral salts with the anode of activating controlled high frequency rectangular voltage pulses supplied packets that synchronize with the moment of closest approach of the oscillating electrode-tool electrode, the workpiece, and are processed at low working interelectrode gaps (patent 2,188,102, M. Cl. 7 B 23 H 3/00, Bul. 24, 2002).

Это техническое решение как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому эффекту принято нами в качестве прототипа. This solution as the closest in technical essence and attainable effect accepted by us as a prototype.

Недостатком данного способа является то, что при обработке из-за неконтролируемого ведения процесса анодно-анионной активации обрабатываемой поверхности, или ее пассивации, или создания критической ситуации в межэлектродном промежутке из-за недопустимого уменьшения межэлектродного зазора (МЭЗ) возникают короткие замыкания электрода-инструмента (ЭИ) с обрабатываемой поверхностью, в результате этого происходит разрушение поверхности электрода-инструмента или образование дефекта, удаление которого приводит к изменению размеров рабоч The disadvantage of this method is that during processing due to uncontrolled reference process anodic anionic activation treated surface, or passivation, or create a critical situation in the electrode gap due to an unacceptable reduction of the interelectrode gap (IES) having tool-electrode short circuit ( EI), with the treated surface, resulting in surface damage occurs this electrode-tool or defect formation, removal of which leads to a change of working dimensions ей части ЭИ. s part of EI. Возникновение короткого замыкания приводит также к образованию дефекта на обрабатываемой заготовке или к неисправимому браку. Occurrence of short circuit also leads to the formation of defects on the workpiece or irreparable marriage. На боковой поверхности обрабатываемых полостей имеются дефекты типа растравов по границам зерен, которые существенно снижают качество поверхности. On the side surface of the cavities are machined rastravov defects such as grain boundary, which significantly reduce the surface quality.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности, точности и качества электрохимической обработки путем существенного снижения растравленной боковой поверхности и исключения дефектов типа питтинга и точечных растравов в окрестности обрабатываемой полости за счет контролируемого ведения процесса ЭХО. The problem to be solved by the claimed invention is to increase productivity, quality and accuracy of electrochemical processing by significantly reducing rastravlennoy side surface and defects such as pitting exclusion and rastravov point in the vicinity of the treated cavity through the controlled reference ECM process.

Поставленная задача достигается способом электрохимической обработки титана и титановых сплавов в электролитах на основе однокомпонентных водных растворов нейтральных солей с применением анодных активирующих регулируемых высокочастотных прямоугольных импульсов от источников тока или напряжения, подаваемых пакетами, которые синхронизируют с моментом максимального сближения колеблющегося электрода-инструмента с электродом-заготовкой и ведут обработку на малых рабочих межэлектродных зазорах, в котором в отличие от прототипа регу The stated object is achieved by the method of electrochemical machining of titanium and titanium alloys in electrolytes based on one-component aqueous solutions of neutral salts with the anode of activating controlled high frequency rectangular pulses of current sources or voltage supplied packets that synchronize with the moment of closest approach of the oscillating electrode-tool with an electrode-workpiece and are processing at low operating interelectrode gaps, which in contrast to the regularity of the prototype ируют длительность пакета импульсов, фазу подачи пакета импульсов относительно момента максимального сближения электродов и скорость подачи электрода-инструмента, поддерживая такое минимальное значение рабочего межэлектродного зазора, при котором для источника напряжения импульсы тока в пакете имеют характер возрастания тока, а для источника тока импульсы напряжения в пакете имеют характер понижения напряжения, причем скорость подачи электрода-инструмента увеличивают, если для источника напряжения количество импульсов в пакете с iruyut duration of the burst, the burst feed phase with respect to the time of closest approach of the electrodes and the feed rate of the tool-electrode while maintaining such a minimum value of the working electrode gap in which are current increasing the character for the pulses of voltage source in the package, and for voltage pulses of current source package have the character of undervoltage, wherein the feed rate, the tool electrode is increased, if the number of pulses in a packet for the voltage source характером возрастания тока увеличивается, а для источника тока количество импульсов в пакете с характером понижения напряжения увеличивается, в противном случае скорость подачи ступенчато уменьшают до тех пор, пока не начнется увеличение количества импульсов в пакете с возрастанием тока для источника напряжения и с понижением напряжения для источника тока, при этом используют источники импульсов со скоростью падения плотности тока по заднему фронту, исключающей пассивацию обрабатываемой поверхности, причем используют электролиты с current increasing the character increases, and the number of pulses in the packet with undervoltage character increases, otherwise the feed rate of the power source stepwise reduced as long as no start increasing the number of pulses in the package with increasing AC voltage source and with decreasing voltage source current, wherein the pulse source is used with a current density falling speed on the falling edge, excludes the passivation of the treated surface, wherein the electrolytes used with малым содержанием нейтральных солей - 3... 9-процентной концентрации. low content of neutral salts - 3 ... 9 percent concentration.

Регулирование длительности пакета, фазы подачи пакета относительно момента максимального сближения электродов, поддержание оптимального значения минимального МЭЗ за счет контролируемого ведения процесса по форме высокочастотных импульсов позволяют обеспечивать высокую производительность, точность и качество обработки. Regulation of the duration of the packet, feeding the packet phase relative to the moment of closest approach of the electrodes, maintaining the optimum value of the minimum MEZ by controllably conducting the process in the form of high frequency pulses to provide allow high productivity, precision and machining quality.

Предлагаемый способ электрохимической обработки титана и титановых сплавов позволяет повысить производительность в 1,3 раза, обеспечить точность в пределах 10 мкм и качество обрабатываемой поверхности Ra=0,2-0,4 мкм по торцевой и боковым поверхностям при формировании сложнофасонных полостей. The proposed method for electrochemical machining of titanium and titanium alloys improves performance by 1.3 times to ensure accuracy within 10 microns, and surface quality Ra = 0,2-0,4 mm along the end and side surfaces forming at slozhnofasonnyh cavities.

Совокупность предложенных признаков является новой и неочевидной и обуславливает соответствие предложенного изобретения критерию "изобретательский уровень". The set of features is proposed new and unobvious and determines if the proposed invention to the criterion "Inventive Level".

Предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми рисунками, подтверждающими возможность его осуществления, на которых: The invention is illustrated by concrete examples of its implementation and the accompanying drawings, confirming the possibility of its realization, in which:
фиг. FIG. 1 изображает согласно изобретению изменение формы импульсов тока в пакетах в зависимости от величины МЭЗ, которые подают синхронно с моментом максимального сближения электродов; 1 depicts the inventive variation of the current pulse shape in the packets as a function of the IES, which is fed in synchronization with the moment of maximum approach of the electrodes;
фиг. FIG. 2 изображает согласно изобретению осциллограмму пакетов импульсов напряжения и тока, подаваемых от источника напряжения, с оптимальной формой импульсов тока в пакете. 2 illustrates the inventive waveform of voltage pulses and current packet supplied from the voltage source, with the optimal form of the current pulses in the packet.

Предлагаемый способ ЭХО заключается в следующем. The proposed method is as follows ECHO. После включения станка, источника питания и насоса для подачи электролита в МЭП выставляют рабочий зазор и под давлением электролита на входе МЭП (50 кПа и более) производят электрохимическую обработку с подачей на МЭП пакета высокочастотных импульсов напряжения (тока). After starting the machine, the power supply and the pump for feeding electrolyte into the working gap IEP expose electrolyte under pressure and at IEP (50 kPa or more) input producing electrochemical treatment IEP applying at high voltage pulse packet (current). Обработку осуществляют с использованием колеблющегося электрода. The treatment is performed using the oscillating electrode. Включают вибратор станка, который приводит в колебательное движение ЭИ в пределах 1...100 Гц с амплитудой колебания 0,1-0,2 мм, и выставляют начальное значение минимального МЭЗ, например, в пределах 0,01...0,05 мм. Include machine vibrator which leads to oscillate within EI 1 ... 100 Hz oscillation with an amplitude of 0.1-0.2 mm and exhibit a minimum initial value of the IES, e.g., in the range of 0.01 ... 0.05 mm. При этом высокочастотный источник питания выдает пакеты высокочастотных импульсов с частотой, равной частоте колебания ЭИ (фиг.1). When this high-frequency power supply outputs a high frequency pulse bursts with a frequency equal to the vibration frequency of EI (Figure 1). Пакеты импульсов синхронизируют с моментом максимального сближения электродов, т.е. pulse bursts is synchronized with the moment of maximum approach of the electrodes, i.e. с моментом достижения межэлектродного зазора (8 мин) величиной 0,01...0,03 мм. a torque achievement electrode gap (8 min) value of 0.01 ... 0.03 mm. Параметры высокочастотных импульсов, длительность пакета импульсов и фазу подачи пакета импульсов относительно момента максимального сближения электродов в процессе обработки плавно регулируют, периодически контролируя скорость подачи и качество обрабатываемой поверхности заготовки и участки, не подлежащие обработке. Settings of high frequency pulses, the burst duration and the pulse burst feed phase with respect to the time of closest approach of the electrodes during processing smoothly adjusted periodically controlling the feed rate and the quality of the processed surface of the workpiece and areas not to be processed. Сначала добиваются, чтобы не было дефектов типа питтинга и точечных растравов в окрестности обрабатываемой полости, затем добиваются увеличения скорости подачи без образования указанных дефектов. First, to ensure that there was no defects such as pitting and rastravov point in the vicinity of the treated cavity, and then seek to increase the feed rate without the formation of these defects. Эксперименты проводились по обработке титанового сплава ВТ-6 в однокомпонентных электролитах в 5...9-процентном в водном растворе азотнокислого натрия и в 3...5-процентном растворе хлорида натрия. Experiments conducted by processing the titanium alloy BT-6 in single-component electrolyte is 5 ... 9 percent aqueous solution of sodium nitrate, and 3 ... 5 per cent sodium chloride solution. Частота подачи пакетов, синхронизированных с частотой колебания электрода-инструмента, равнялась 50 Гц. a package supply frequency synchronized with the frequency of oscillations of the electrode-tool, was 50 Hz. Длительность пакета изменялась от 200 мкс до 3 мс, а фаза подачи пакета относительно момента максимального сближения электродов регулировалась таким образом, что в момент максимального сближения электродов часть пакета импульсов не выходила за пределы этого момента в зависимости от условий обработки (величины давления электролита на входе МЭП, схемы прокачки электролита - центральная, боковая или в ванне без прокачки, и глубины обработки) (фиг.2). packet duration varied from 200 microseconds to 3 milliseconds, and the phase of feeding the package relative to the moment of closest approach regulated such electrodes manner that the moment of closest approach of the electrode portion of the pulse does not extend beyond this time the packet depending on the processing conditions (electrolyte pressures in IEP inlet electrolyte pumping schemes - central, lateral, or in a bath without pumping, and processing depth) (Figure 2). Длительности импульсов в пакете и паузы между ними регулировались от 1 до 50 мкс. pulse duration in a packet and pause between them regulated from 1 to 50 microseconds. Скорость падения плотности тока по заднему фронту импульсов, подаваемых как от источника тока, так и от источника напряжения, имела 10 8 А/см 2 •с. The rate of fall of the current density on the trailing edge pulses supplied from both the current source and the voltage source had August 10 A / cm 2 • s. Высокие значения скорости выключения импульсов тока исключают практически пассивацию обрабатываемой торцевой поверхности, что обеспечивает высокую скорость анодного растворения титана и титановых сплавов. High values ​​off the current pulse rate exclude virtually machined end surface passivation, which provides high speed anodic dissolution of titanium and titanium alloys.

Процесс обработки вели, контролируя изменение формы пакета и каждого импульса в пакете во времени. The processing conducted by controlling the change of shape of each pulse packet and a packet with time. При этом путем регулирования длительности пакета и фазы его подачи относительно момента максимального сближения электродов поддерживали амплитуду импульсов тока при использовании источника напряжения и амплитуду импульсов напряжения при использовании источника тока приблизительно одинаковой. Thus, by adjusting the packet duration and phase relative to its feeding points of closest approach of the electrodes was maintained at the current pulse amplitude, using a voltage source and voltage pulse amplitude when using approximately the same power source. Уменьшением величины МЭЗ за счет увеличения скорости подачи добивались анодно-анионной активации обрабатываемой поверхности, которую оценивали по изменению формы импульса тока (напряжения) во времени. Decrease in the IES by increasing the feed rate achieved anode anionic activation treated surface, which was evaluated by the change in shape of the current pulse (voltage) over time. Если происходило монотонное увеличение тока от переднего фронта к заднему фронту импульса, то происходила активация поверхности, что проявлялось в увеличении скорости анодного растворения и, следовательно, в увеличении скорости подачи ЭИ. If there is a monotonic increase in current from the leading edge to the trailing edge of the pulse, then the activation of the surface, which manifest in increasing anodic dissolution rate and therefore to increase the feed rate of EI. Если скорость подачи увеличивали выше допустимой, то в результате происходило уменьшение величины МЭЗ меньше допустимого (например, меньше 5 мкм). If the feed rate was increased above the permissible, the resulting decrease in the IES occurred less acceptable (e.g., less than 5 microns). При этом рост тока в течение импульса не только прекращался, наоборот, ток во времени начинал падать вследствие заполнения МЭП продуктами электрохимических реакций - зашламления и газонаполнения. When this current increases during the pulse not only stopped, on the contrary, the current begins to decrease with time due to filling IEP products of electrochemical reactions - sliming and gas filling. При уменьшении скорости подачи ЭИ падение тока у импульсов прекращалось, т.е. When reducing feed EI drop at a flow rate of the pulses cease, i.e. при увеличении величины МЭЗ до допустимого значения (например, 7...10 мкм) и при поддержании такого значения МЭЗ все импульсы тока в пакете снова приобретали монотонно возрастающий характер. MEZ with increasing magnitude to an acceptable value (e.g., 7 ... 10 mm), and while maintaining such value MEZ all current pulses in the packet again acquired monotonically increasing character. Таким образом, регулируя длительность пакета, фазу подачи пакета относительно момента максимального сближения электродов, параметры высокочастотных импульсов, скорость подачи и поддерживая оптимальное значение минимального МЭЗ за счет контролируемого ведения процесса по форме высокочастотных импульсов, обеспечивали высокую производительность, точность и качество обработки поверхности. Thus, by adjusting the packet length, packet delivery phase relative to the moment of closest approach of the electrode, the parameters of high frequency pulses, the feed rate and maintaining the optimum value of the minimum MEZ by controllably conducting in form of high-frequency pulse process for high performance, accuracy and surface quality.

В этих условиях экспериментирования на оптимальных режимах электрохимической обработки на поверхности вокруг обрабатываемой полости отсутствовали дефекты типа питтинга, точечных растравов и растравливаний по границам зерен на боковой поверхности обрабатываемой полости. Under these conditions, optimal conditions for experimentation electrochemical treatment on the surface around the treatment chamber no defects such as pitting, etching and rastravov point grain boundary on the side surface of the treated cavity. Скорость обработки увеличилась относительно прототипа в 1,3 раза. The processing speed has increased over the prior art by 1.3 times. Шероховатость обработанной торцевой поверхности находилась в пределах Ra=0,2-0,4 мкм. The roughness of the processed end surface is in the range Ra = 0,2-0,4 micron. Эти положительные эффекты можно объяснить тем, что при предложенном способе обработки удается ввести большее количество электричества для анодного растворения обрабатываемой поверхности при малых значениях межэлектродного зазора (30 мкм и менее) даже в условиях использования однокомпонентных электролитов малой концентрации на основе водных растворов нейтральных солей (3...9%). These positive effects may be attributed to the fact that in the proposed treatment method can not enter greater amount of electricity for the anodic dissolution of the treated surface at small interelectrode gap (30 microns or less) even in conditions of use of one-component electrolytes of low concentration on the basis of aqueous solutions of neutral salts (3. ..9%). Это обеспечивается повышением надежности обработки на малых межэлектродных зазорах из-за наличия контроля по форме каждого импульса тока (напряжения) в пакете и информации об анодно-анионной активации обрабатываемой поверхности, а также наличия информации о возникновении ситуации, вызывающей возникновение короткого замыкания электродов, что позволяет производить обработку без разрушения рабочей поверхности электрода-инструмента и обрабатываемой поверхности, не допуская возникновения короткого замыкания между электродами при ЭХО This provides enhanced reliability of processing small interelectrode gaps because of the control of the shape of each current pulse (voltage) in a packet and information about the anodic anionic activation treated surface, and the availability of information about the occurrence of the situation causing a short circuit of the electrodes, which allows perform processing without breaking the working surface of the electrode-tool and the machined surface, not allowing the electrodes of a short circuit at ECHO а предельно малых межэлектродных зазорах (в пределах 10 мкм), а также локализовать процесс формообразования при минимальных значениях МЭЗ. and very small interelectrode gaps (within 10 m), and the process of forming localize at the minimum values ​​MEZ. Все это приводит к существенному повышению производительности и качества обработки без снижения точности формообразования. All this leads to a significant increase in productivity and quality of treatment without compromising the accuracy of shaping. На оптимальных режимах геометрические размеры и форма ЭИ копируются на обрабатываемой заготовке с погрешностью не более 0,01...0,05 мм. At optimal conditions the geometric dimensions and shape EI copied on the workpiece with an error of not more than 0,01 ... 0,05 mm.

Пример конкретной реализации EXAMPLE specific implementation
Предлагаемый способ электрохимической обработки реализован на модернизированном копировально-прошивочном станке модели ЕСМ-1500. The proposed method of electrochemical treatment is implemented on the modernized copying broaching machine model ECM-1500. Обрабатываемый материал - титановый сплав марки ВТ-6. Work Material - titanium alloy BT-6 marks. ЭИ - сталь 40Х13. EI - 40X13 steel. Площадь обработки -1 см 2 . Area processing -1 cm 2. Прокачка электролита - центральная. Bleeding electrolyte - the central. Состав электролита - 8% NaNO 3 . The electrolyte composition - 8% NaNO 3. В процессе обработки высокочастотные (~80 кГц) импульсы напряжения длительностью 8 мкс и паузой между ними 4,2 мкс на МЭП подавали пакетами с частотой 50 Гц длительностью 1 мс. During the processing of high-frequency (about 80 kHz), a duration of voltage pulses 8 microseconds and a space therebetween of 4.2 microseconds at IEP packets supplied with a frequency of 50 Hz for 1 ms. Амплитуда импульсов напряжения в пакете равнялось 25 В. Середину пакета высокочастотных импульсов напряжения синхронизировали с моментом максимального сближения электродов. The amplitude of the voltage pulses in the package was 25 V. The middle packet of high voltage pulses synchronized with the moment of maximum approach of the electrodes. Частота колебания электродов равнялась 50 Гц. The frequency of oscillation of the electrodes was 50 Hz. Амплитуда колебания электрода - 0,1 мм. The amplitude of the oscillations of the electrode - 0.1 mm. Начальный межэлектродный зазор - 0,02 мм. Initial spark gap - 0.02 mm.

В процессе обработки контролировали изменение формы каждого импульса в пакете во времени. During processing, controlled change of shape of each pulse in a packet time. Путем увеличения скорости подачи уменьшали величину МЭЗ, при этом добивались анодно-анионной активации обрабатываемой поверхности, которую оценивали по изменению формы импульсов тока (напряжения) во времени. By increasing the feed rate was reduced IES value, wherein the anode-sought anionic activation treated surface, which was evaluated by the change in shape of the current pulses (voltage) over time. Если при уменьшении величины МЭЗ происходило монотонное увеличение тока от переднего фронта к заднему фронту импульса, то скорость анодного растворения поверхности увеличивалась, что позволяло увеличить и скорости подачи. If MEZ with decreasing monotonically increasing current from the leading edge to the trailing edge of the pulse, the rate of dissolution of the anode surface increases, enabling to increase and feed rate. Однако если подачу увеличивали выше допустимой, то рост тока в течение импульса прекращался и изменялась форма импульса тока, т.е. However, if the flow was increased above the permissible, the increase of the current during the pulse stopped and changed current pulse shape, i.e. ток во времени начинал падать вследствие заполнения МЭП продуктами электрохимических реакций из-за уменьшения величины МЭЗ меньше 5 мкм. Time began to drop due to current fill IEP products of electrochemical reactions due to a decrease IES value of less than 5 microns. При уменьшении скорости подачи, т.е. When reducing the feed rate, i.e., при увеличении величины МЭЗ от 5 до 20 мкм падение тока импульсов прекращалось и при поддержании такого значения МЭЗ все импульсы пакета снова приобретали монотонно возрастающий характер. MEZ with increasing quantities of 5 to 20 microns current pulses drop stopped, and while maintaining such value MEZ all pulses package again acquired monotonically increasing character.

Таким образом, регулируя скорость подачи, поддерживали оптимальное значение МЭЗ, обеспечивающего высокую производительность, точность и качество обработки. Thus, by adjusting the feed rate was maintained optimal value MEZ, providing high productivity, precision and machining quality. В этих условиях на оптимальных режимах электрохимической обработки на поверхности вокруг обрабатываемой полости отсутствуют дефекты типа питтинга, точечных растравов и растравливаний по границам зерен на боковой поверхности обрабатываемой полости. Under these conditions, optimal conditions for electrochemical machining of processed surfaces around the cavity are no defects such as pitting, etching and rastravov point grain boundary on the side surface of the treated cavity. Скорость обработки увеличилась относительно прототипа в 1,3 раза. The processing speed has increased over the prior art by 1.3 times. Шероховатость обработанной торцевой поверхности находится в пределах Ra=0,2-0,4 мкм. The roughness of the processed end surface is in the range Ra = 0,2-0,4 micron. Погрешность копирования ЭИ на обработанной поверхности составляет не более 0,02 мм. EI copying error on the machined surface is not more than 0.02 mm. В окрестности обработанной полости на поверхностях, не подлежащих обработке, дефекты типа питтингов и точечных растравов отсутствуют. In the vicinity of the treated cavity on surfaces not to be processed, defects such as pitting and point rastravov absent.

Таким образом, предложенный способ электрохимической обработки позволяет существенно увеличить скорость обработки, улучшить качество поверхности и повысить точность обработки в результате контролируемого ведения процесса. Thus, the method of electrochemical machining can significantly increase processing speed, improve the surface quality and improve the machining accuracy as a result of conducting the controlled process.

Claims (1)

  1. Способ электрохимической обработки титана и титановых сплавов в электролитах на основе однокомпонентных водных растворов нейтральных солей с применением анодных активирующих регулируемых высокочастотных прямоугольных импульсов от источников напряжения или тока, подаваемых пакетами, которые синхронизируют с моментом максимального сближения колеблющегося электрода-инструмента с электродом-заготовкой, и ведут обработку на малых рабочих межэлектродных зазорах, отличающийся тем, что регулируют длительность пакета импульсов, фазу по A method of electrochemical titanium treatment and titanium alloys in electrolytes based on one-component aqueous solutions of neutral salts with the anode of activating controlled high frequency rectangular pulses of voltage sources or current supplied packets that synchronize with the moment of closest approach of the oscillating electrode-tool with an electrode-workpiece and lead processing at low working interelectrode gaps, characterized in that the adjusted length of the burst, the phase of ачи пакета импульсов относительно момента максимального сближения электродов и скорость подачи электрода-инструмента, поддерживая такое минимальное значение рабочего межэлектродного зазора, при котором для источника напряжения импульсы тока в пакете имеют характер возрастания тока, а для источника тока импульсы напряжения в пакете имеют характер понижения напряжения, причем скорость подачи электрода-инструмента увеличивают, если для источника напряжения количество импульсов в пакете с характером возрастания тока увеличивается, а Aci the burst relative to the moment of closest approach of the electrodes and the feed rate of the tool-electrode while maintaining such a minimum value of the working electrode gap, wherein for current pulses of the voltage source in the package have the character of ascending current, and to supply voltage pulses in a packet have decreasing nature voltage wherein the feed rate, the tool electrode is increased, if the number of pulses in the packet with the current character to increase the source voltage increases, and для источника тока количество импульсов в пакете с характером понижения напряжения увеличивается, в противном случае скорость подачи ступенчато уменьшают до тех пор, пока не начнется увеличение количества импульсов в пакете с возрастанием тока для источника напряжения и с понижением напряжения для источника тока, при этом используют источники импульсов со скоростью падения плотности тока по заднему фронту, исключающей пассивацию обрабатываемой поверхности, и используют электролиты с малым содержанием нейтральных солей – 3…9%-ной кон for the current source number of pulses in the packet with undervoltage character increases, otherwise the feed rate is decreased stepwise until until start increasing the number of pulses in the package with increasing AC voltage source and with decreasing voltage to a current source, the use sources pulses at a rate of falling of the current density on the trailing edge, excludes the passivation of the treated surface and using electrolytes with a low content of neutral salts - 3 ... 9% strength KOH ентрации. entratsii.
RU2003103461A 2003-02-05 2003-02-05 Method for electrochemical treatment of titanium and its alloys RU2220031C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103461A RU2220031C1 (en) 2003-02-05 2003-02-05 Method for electrochemical treatment of titanium and its alloys

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103461A RU2220031C1 (en) 2003-02-05 2003-02-05 Method for electrochemical treatment of titanium and its alloys
PCT/RU2003/000337 WO2004076110A1 (en) 2003-02-05 2003-07-28 Method for electrochemical processing titanium and the alloys thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2220031C1 true RU2220031C1 (en) 2003-12-27

Family

ID=32067226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003103461A RU2220031C1 (en) 2003-02-05 2003-02-05 Method for electrochemical treatment of titanium and its alloys

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2220031C1 (en)
WO (1) WO2004076110A1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1714725A1 (en) * 2005-04-18 2006-10-25 Wilhelm Mahler Method and power supply for electrochemical machining
RU2448818C1 (en) * 2011-01-26 2012-04-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method of two-sided electrochemical machining
WO2012064219A1 (en) * 2010-11-13 2012-05-18 Общество С Ограниченной Отве Тственностью "Есм" Electrochemical machining method and power source for carrying out said method
RU2450897C2 (en) * 2010-08-11 2012-05-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method of electrochemical processing of materials
RU2456138C1 (en) * 2011-01-12 2012-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method of electrochemical processing
RU2465992C2 (en) * 2010-12-02 2012-11-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method of pulsed electromachining
WO2013089577A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method for the electrochemical machining of materials
RU2564773C1 (en) * 2014-05-05 2015-10-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Dimensional electrochemical treatment method of parts from titanium and titanium alloys

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0454081A3 (en) * 1990-04-26 1992-10-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electrochemical machining process and electrochemical machining equipment
US6402931B1 (en) * 1998-05-18 2002-06-11 Faraday Technology Marketing Group, Llc Electrochemical machining using modulated reverse electric fields
RU2188102C1 (en) * 2000-12-14 2002-08-27 Агафонов Игорь Леонидович Method for electrochemical treatment of titanium alloys
RU2188103C1 (en) * 2001-01-04 2002-08-27 Государственное унитарное предприятие Научное конструкторско-технологическое бюро "Искра" Method for dimensional electrochemical treatment of titanium alloys

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1714725A1 (en) * 2005-04-18 2006-10-25 Wilhelm Mahler Method and power supply for electrochemical machining
WO2006111345A1 (en) * 2005-04-18 2006-10-26 Wilhelm Mahler Electrochemical machining method
RU2450897C2 (en) * 2010-08-11 2012-05-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method of electrochemical processing of materials
WO2012064219A1 (en) * 2010-11-13 2012-05-18 Общество С Ограниченной Отве Тственностью "Есм" Electrochemical machining method and power source for carrying out said method
RU2465992C2 (en) * 2010-12-02 2012-11-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method of pulsed electromachining
RU2456138C1 (en) * 2011-01-12 2012-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method of electrochemical processing
RU2448818C1 (en) * 2011-01-26 2012-04-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method of two-sided electrochemical machining
WO2013089577A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" Method for the electrochemical machining of materials
RU2564773C1 (en) * 2014-05-05 2015-10-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Dimensional electrochemical treatment method of parts from titanium and titanium alloys

Also Published As

Publication number Publication date Type
WO2004076110A1 (en) 2004-09-10 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3723268A (en) Electrochemical machining
Lee et al. Study of the effect of machining parameters on the machining characteristics in electrical discharge machining of tungsten carbide
Rajurkar et al. New developments in electro-chemical machining
US3417006A (en) Method of and apparatus for electrical machining of metallic workpieces
US20050247569A1 (en) Distributed arc electroerosion
US5651901A (en) Method and apparatus for surface treatment by electrical discharge machining
Kuppan et al. Influence of EDM process parameters in deep hole drilling of Inconel 718
US20030024825A1 (en) Plunge electromachining
US6231748B1 (en) Method of and arrangement for electrochemical machining
Singh et al. Review to EDM by using water and powder-mixed dielectric fluid
US5114548A (en) Orbital electrochemical machining
US4673787A (en) Electroerosion method of wire-cutting a desired contour in a workpiece
WO2008120046A1 (en) Method of forming a protective ceramic coating on the surface of metal products
US6558231B1 (en) Sequential electromachining and electropolishing of metals and the like using modulated electric fields
US4217190A (en) Method and apparatus for electrochemically finishing airfoil edges
US4487671A (en) Methods and apparatus for the electrical machining of a workpiece
Han et al. Geometric improvement of electrochemical discharge micro-drilling using an ultrasonic-vibrated electrolyte
JP2004148472A (en) Electrical discharge machining method
US5951884A (en) Electric discharge machining method and apparatus
CN101003100A (en) Electrolytic lathe working method
US3523876A (en) Method of electrochemically forming the plates of turbine rotors
Lee et al. Some characteristics of electrical discharge machining of conductive ceramics
JPH09217200A (en) Anodic oxidation treating device for aluminum or aluminum alloy
CN1850411A (en) Micro-scale line electrode electrolysis machining method and micro-vibration line electrode system
US20050098445A1 (en) Electrochemical machining method, tool assembly, and monitoring method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070206