RU2229543C2 - Process of electrochemical polishing - Google Patents
Process of electrochemical polishing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2229543C2 RU2229543C2 RU2002119062/02A RU2002119062A RU2229543C2 RU 2229543 C2 RU2229543 C2 RU 2229543C2 RU 2002119062/02 A RU2002119062/02 A RU 2002119062/02A RU 2002119062 A RU2002119062 A RU 2002119062A RU 2229543 C2 RU2229543 C2 RU 2229543C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- processing
- workpiece
- electrochemical
- electrochemical polishing
- resistance
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к методам электрохимической обработки металлов и может быть использовано в машиностроении и приборостроении, например, при доводке внутренних и наружных поверхностей.The invention relates to methods for the electrochemical processing of metals and can be used in mechanical engineering and instrumentation, for example, when fine-tuning internal and external surfaces.
Известны способы электрохимического полирования, представляющие собой анодное растворение, приводящее к значительному улучшению микрогеометрии обрабатываемой поверхности (параметр шероховатости от Ra=0,04 мкм до Rz=0,025 мкм), высокой степени зеркального отражения (блеска) [1].Known methods of electrochemical polishing, which is anodic dissolution, leading to a significant improvement in the microgeometry of the treated surface (roughness parameter from Ra = 0.04 μm to Rz = 0.025 μm), a high degree of specular reflection (gloss) [1].
Известен способ биполярного электрохимического полирования труб по наружной и внутренней поверхностям, заключающийся в том, что токонесущие электроды наводят соответствующие токи на участки перемещающейся трубы, причем электрохимическому полированию подвергается участок трубы, заряженный положительно [2].A known method of bipolar electrochemical polishing of pipes on the outer and inner surfaces, which consists in the fact that current-carrying electrodes induce corresponding currents on sections of the moving pipe, and the pipe section charged positively undergoes electrochemical polishing [2].
Недостатком существующего способа является сложность технологической оснастки (для обработки внутренней и наружной поверхностей трубы существует своя схема электролизера, разделенного на две камеры: катодную и анодную).The disadvantage of the existing method is the complexity of the technological equipment (for processing the inner and outer surfaces of the pipe, there is a separate electrolyzer circuit divided into two chambers: cathode and anode).
Биполярный метод электрохимической обработки применяется при полировке труб, снятии заусенцев, прошивке отверстий, в технологических процессах травления, обезжиривания и пр., для которых разработаны различные технологические схемы использования биполярного электрода [3, 4].The bipolar method of electrochemical processing is used when polishing pipes, deburring, flashing holes, in technological processes of etching, degreasing, etc., for which various technological schemes for using a bipolar electrode have been developed [3, 4].
Известен способ электрохимического полирования металлов и сплавов, взятый за прототип, предусматривающий проведение процесса в нейтральном водном растворе солей при плотности тока 0,2-10 А/см2 при температуре электролита, равной температуре окружающей среды. Обрабатываемой детали сообщают вибрацию, амплитуду и частоту которой, задают исходя из физико-химических свойств материала обрабатываемой детали. Время одного цикла полирования определяют по формуле [5]. Ванна и обрабатываемая деталь соединяются с отрицательным и положительным источником тока соответственно.A known method of electrochemical polishing of metals and alloys, taken as a prototype, involving the process in a neutral aqueous solution of salts at a current density of 0.2-10 A / cm 2 at an electrolyte temperature equal to the ambient temperature. The workpiece is informed of vibration, the amplitude and frequency of which is set based on the physicochemical properties of the material of the workpiece. The time of one polishing cycle is determined by the formula [5]. The bath and the workpiece are connected to a negative and positive current source, respectively.
Недостатком существующего способа является неравномерность обработки внутренней поверхности детали из-за проблем при удалении продуктов обработки и пузырьков газа с обрабатываемой поверхности.The disadvantage of the existing method is the uneven processing of the inner surface of the part due to problems when removing the processed products and gas bubbles from the treated surface.
Задача изобретения - расширение технологических возможностей процесса электрохимического полирования и повышение качества обработки внутренней и наружной поверхностей.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities of the process of electrochemical polishing and improving the quality of processing of the inner and outer surfaces.
Решение задачи достигается тем, что в известном способе электрохимического полирования, осуществляемом при вибрации обрабатываемой детали в нейтральном водном растворе солей при плотности тока 0,2-10 А/см2, согласно изобретению обрабатываемую деталь устанавливают симметрично относительно двух плоских электродов, подключенных к положительному и отрицательному полюсам источника тока, при этом ширина плоского электрода L и наружный диаметр детали D находятся в соотношении L/D≥3, a сопротивление единичного поперечного сечения электролита равно или больше поляризационного сопротивления.The solution is achieved by the fact that in the known method of electrochemical polishing, carried out by vibration of the workpiece in a neutral aqueous solution of salts at a current density of 0.2-10 A / cm 2 , according to the invention, the workpiece is installed symmetrically with respect to two flat electrodes connected to the positive and the negative poles of the current source, while the width of the flat electrode L and the outer diameter of the part D are in the ratio L / D≥3, and the resistance of a single electrolyte cross section p Avo or more polarization resistance.
Особенностью предлагаемой биполярной схемы является то, что обрабатываемая деталь помещается между двух электродов в среде электролита и играет роль биполярного электрода, т.е. на ее поверхности одновременно протекают анодные и катодные реакции. Ток к обрабатываемой детали подводится через электролит сразу по всей ее поверхности. Такое решение токоподвода исключает структурные изменения металла и прижоги, исчезает погрешность обработки.A feature of the proposed bipolar circuit is that the workpiece is placed between two electrodes in an electrolyte medium and plays the role of a bipolar electrode, i.e. on its surface simultaneously occur anodic and cathodic reactions. The current to the workpiece is supplied through the electrolyte immediately over its entire surface. This solution of the current supply eliminates structural changes in the metal and burns, the processing error disappears.
Явления, протекающие на обрабатываемой детали, связанные с появлением поверхностных зарядов разных знаков, рассмотрены в работе [4].The phenomena occurring on the workpiece associated with the appearance of surface charges of different signs are considered in [4].
При отношении L/D≥3 силовые линии электрического поля распределяются равномерно по всей поверхности обрабатываемой детали, обращенной к катоду, что ведет к равномерной обработке поверхности, при отношении L/D<3 равномерность обработки не достигается из-за возникновения краевых эффектов.With a ratio L / D≥3, the electric field lines are distributed evenly over the entire surface of the workpiece facing the cathode, which leads to a uniform surface treatment, with a ratio L / D <3, processing uniformity is not achieved due to the occurrence of edge effects.
Предложенный способ поясняется фиг.1 и 2.The proposed method is illustrated in figures 1 and 2.
На фиг.1 представлена схема электрохимического полирования: ванна 1 для электрохимического полирования с нейтральным водным раствором соли; обрабатываемая деталь 2, установленная в приспособление 3 с технологическими отверстиями 4 и с резьбой под шток 5, который соединен с источником вибрации 6; насадка 7 с конусообразным отверстием для нагнетания электролита (приспособление 3 и насадка 7 изготовлены из диэлектрика); две металлических пластины-электрода 8, подключенные к положительному и отрицательному полюсам источника тока 9, между которыми расположена обрабатываемая деталь.Figure 1 presents the scheme of electrochemical polishing:
На фиг.2 представлена схема расположения детали и электродов.Figure 2 presents the layout of the part and electrodes.
При вибрации электролит нагнетается через отверстие насадки 7, продвигаясь по полости заготовки 2, “проталкивает” продукты обработки и пузырьки выделяющегося газа кислорода и водорода через технологические отверстия 4 в приспособлении 3. Циркуляция электролита внутри обрабатываемой детали 2 происходит всегда в одном направлении (вверх) благодаря конусообразной форме отверстия насадки 7 для нагнетания электролита.During vibration, the electrolyte is pumped through the nozzle hole 7, moving along the cavity of the
Обработке подвергается одновременно участок наружной и внутренней поверхностей заготовки 2, заряженный положительно. Для обработки другой половины заготовки 2 достаточно поменять полярность электродов 8 либо повернуть саму заготовку относительно них.Processing is subjected simultaneously to the portion of the outer and inner surfaces of the
При вибрации обеспечивается интенсивное удаление продуктов обработки и пузырьков газа с обрабатываемой поверхности (задержка отделения пузырьков газа приводит к неравномерному растворению металла, появлению вертикальных борозд, точечных углублений [4]).During vibration, intensive removal of the processed products and gas bubbles from the treated surface is ensured (delayed separation of gas bubbles leads to uneven dissolution of the metal, the appearance of vertical grooves, and pinholes [4]).
Преимуществами данного способа являются отсутствие прижогов, равномерность обработки и упрощенный токоподвод.The advantages of this method are the absence of burns, uniform processing and simplified current supply.
Пример 1.Example 1
Электролит 15% NaCl, f=50 Гц, i=0,2-10 А/см2, Lэлектрода=150 мм, z=140 мм; Rанар.=3,4 мкм, Rавн.=4,1 мкм.Electrolyte 15% NaCl, f = 50 Hz, i = 0.2-10 A / cm 2 , L electrode = 150 mm, z = 140 mm; Nar. = 3.4 μm, Ra internal. = 4.1 μm.
Обработке подвергались образцы из стали Ст35, наружный диаметр образца цилиндрической формы 47 мм, внутренний диаметр 5,8 мм. Время одного цикла обработки рассчитывалось по формуле [5] и составило в среднем 2 сек. Обработке подвергался одновременно участок наружной и внутренней поверхностей заготовки, заряженный положительно. Для обработки другой половины заготовки меняли полярность электродов.The samples were subjected to processing from steel St35, the outer diameter of the sample was cylindrical in shape 47 mm, and the inner diameter was 5.8 mm. The time of one treatment cycle was calculated by the formula [5] and averaged 2 seconds. The treatment was subjected simultaneously to the portion of the outer and inner surfaces of the workpiece, positively charged. To process the other half of the workpiece, the polarity of the electrodes was changed.
Единичное поперечное сечение электролита - 1/R=χ·z, где χ - удельная электропроводность (табличные значения) [7]; поляризационное сопротивление - r=dφ/di (по анодным и катодным поляризационным кривым) [6]The unit electrolyte cross section is 1 / R = χ · z, where χ is the electrical conductivity (tabulated values) [7]; polarization resistance - r = dφ / di (according to the anodic and cathodic polarization curves) [6]
χ=24,73 Oм-1·м-1 для 5М NaCl [7]χ = 24.73 Ohm -1 · m -1 for 5M NaCl [7]
1/R=χ·z=24,73·0,014=0,346 (R≈3 Ом)1 / R = χ · z = 24.73 · 0.014 = 0.346 (R≈3 Ohm)
rа,к=dφа,к/diа,к; rк ≈ 0,014; ra ≈ 0,4 [6]r a, k = dφ a, k / di a, k ; r to ≈ 0.014; r a ≈ 0.4 [6]
r=2 rк+2 rа=0,828 Ом.r = 2 r to +2 r a = 0.828 Ohms.
Начальная шероховатость наружной поверхности Rанар.=3,4 мкм, после цикла обработки Rакон.=2,8 мкм; при последующих циклах обработки шероховатость изменяется таким образом: Rанач.=2,8 мкм - Rакон.=2,4 мкм; Rанач.=2,4 мкм - Rакон.=2,1 мкм.Initial surface roughness Ra of the outer surface of the drug. = 3.4 μm, after the treatment cycle Ra con. = 2.8 μm; during subsequent processing cycles roughness is changed as follows: Ra beginning. = 2.8 μm - Ra con. = 2.4 microns; Ra beginning. = 2.4 μm - Ra con. = 2.1 μm.
Начальная шероховатость внутренней поверхности Rавн.=4,1 мкм. Шероховатость внутренней поверхности отверстия после цикла обработки Rакон.=3,6 мкм. При последующих циклах обработки шероховатость изменяется таким образом: Rанач.=3,6 мкм - Raкон.=2,4 мкм; Rанач.=2,4 мкм - Rакон.=2,2 мкм. Время одного цикла обработки 2 сек.The initial roughness of the inner surface Ra internal . = 4.1 μm. Roughness of the inner surface of the hole after the treatment cycle Ra con. = 3.6 μm. On subsequent cycles, the processing is changed so roughness: Ra beginning. = 3.6 μm - Ra con. = 2.4 microns; Ra beginning. = 2.4 μm - Ra con. = 2.2 μm. The duration of one processing cycle is 2 seconds.
По сравнению с прототипом улучшаются равномерность и качество обработки.Compared with the prototype, the uniformity and quality of processing are improved.
Пример 2.Example 2
Электролит 15% NaCl, f=50 Гц, i=0,2-10 А/см2, Lэлектрода=150 мм; z=140 мм.Electrolyte 15% NaCl, f = 50 Hz, i = 0.2-10 A / cm 2 , L electrode = 150 mm; z = 140 mm.
Обработке подвергались образцы из нержавеющей стали 12Х13 цилиндрической формы, диаметр наружный 45 мм, диаметр отверстия 11 мм. Время одного цикла обработки рассчитывалось по формуле [5] и составило в среднем 3 сек. Обработке подвергался одновременно участок наружной и внутренней поверхностей заготовки, заряженный положительно. Для обработки другой половины заготовки меняли полярность электродов.Samples of stainless steel 12X13 of cylindrical shape, an outer diameter of 45 mm, and a hole diameter of 11 mm were subjected to processing. The time of one processing cycle was calculated by the formula [5] and averaged 3 seconds. The treatment was subjected simultaneously to the portion of the outer and inner surfaces of the workpiece, positively charged. To process the other half of the workpiece, the polarity of the electrodes was changed.
Единичное поперечное сечение электролита - 1/R=χ·z, где χ - удельная электропроводность (табличные значения) [7]; поляризационное сопротивление - r=dφ/di (по анодным и катодным поляризационным кривым) [6]The unit electrolyte cross section is 1 / R = χ · z, where χ is the electrical conductivity (tabulated values) [7]; polarization resistance - r = dφ / di (according to the anodic and cathodic polarization curves) [6]
χ=24,73 Oм-1·м-1 для 5М NaCl [7]χ = 24.73 Ohm -1 · m -1 for 5M NaCl [7]
1/R=χ·z=24,73·0,014=0,346 (R≈3 Ом)1 / R = χ · z = 24.73 · 0.014 = 0.346 (R≈3 Ohm)
rа,к=dφа,к/diа,к; rк ≈ 0,014; ra ≈ 0,4 [6]r a, k = dφ a, k / di a, k ; r to ≈ 0.014; r a ≈ 0.4 [6]
r=2 rк+2 ra=0,828 Ом.r = 2 r to +2 r a = 0.828 Ohms.
Для наружной поверхности: Rанач.=2,4 мкм, после цикла обработки Rакон.=1,7 мкм; при последующих циклах обработки: Rанач.=1,7 мкм, Rакон.=1,55 мкм; Rанач.=1,55 мкм, Rакон.=1,1 мкм; Rанач.=1,1 мкм, Rакон.=0,85 мкм. Время одного цикла обработки 3 сек.For the outer surface: Ra beginning. = 2.4 μm, after the treatment cycle Ra con. = 1.7 μm; in subsequent processing cycles: Ra beginning. = 1.7 μm, Ra con. = 1.55 μm; Ra beginning. = 1.55 μm, Ra con. = 1.1 μm; Ra beginning. = 1.1 μm, Ra con. = 0.85 μm. The time of one processing cycle is 3 seconds.
Начальная шероховатость внутренней поверхности Rанач.=3,2 мкм. Шероховатость внутренней поверхности отверстия после цикла обработки Rакон.=2,4 мкм. При последующих циклах обработки шероховатость изменяется таким образом: Rанач.=2,1 мкм - Rакон.=1,6 мкм; Rанач.=1,6 мкм - Rакон.=0,95 мкм; Rанач.=0,95 - Rакон.=0,7 мкм.Starting inner surface roughness Ra beginning. = 3.2 μm. Roughness of the inner surface of the hole after the treatment cycle Ra con. = 2.4 μm. On subsequent cycles, the processing is changed so roughness: Ra beginning. = 2.1 μm - Ra con. = 1.6 μm; Ra beginning. = 1.6 μm - Ra con. = 0.95 μm; Ra beginning. = 0.95 - Ra con. = 0.7 μm.
По сравнению с прототипом улучшаются равномерность и качество обработки.Compared with the prototype, the uniformity and quality of processing are improved.
Источники информацииSources of information
1. Липкин Я.Н., Бершадская Т.Л. Химическое полирование металлов. - М.: Машиностроение, 1982, 112 с.1. Lipkin, Y.N., Bershadskaya, T.L. Chemical polishing of metals. - M.: Mechanical Engineering, 1982, 112 p.
2. Атанасянц А.Г. Электрохимическое изготовление деталей атомных реакторов. - М.: Энергоиздат, 1987, 176 с.2. Atanasyants A.G. Electrochemical manufacturing of parts for nuclear reactors. - M.: Energoizdat, 1987, 176 p.
3. Грилихес С.Я. Электрохимическое полирование. - Л.: Машиностроение, 1976, 208 с.3. Griliches S.Ya. Electrochemical polishing. - L .: Engineering, 1976, 208 p.
4. Мороз И.И., Орлов В.Ф., Чугунов Б.И. Биполярный метод электрохимической обработки и некоторые его технологические возможности // Электронная обработка материалов. - 1982. - №6. - С.19-23.4. Frost II, Orlov V.F., Chugunov B.I. The bipolar method of electrochemical processing and some of its technological capabilities // Electronic material processing. - 1982. - No. 6. - S. 19-23.
5. Патент №2146580 (Россия) 7 В 23 Н 3/00. Способ электрохимического полирования металлов и сплавов / Шестаков И.Я., Бабкина Л.А. Заявл. 22.06.1998, № 98111913/02. Опубл. 20.03.2000. Бюл. №8. Приоритет от 22.06.98.5. Patent No. 2146580 (Russia) 7 В 23 Н 3/00. The method of electrochemical polishing of metals and alloys / Shestakov I.Ya., Babkina L.A. Claim 06/22/1998, No. 98111913/02. Publ. 03/20/2000. Bull. No. 8. Priority from 06.22.98.
6. Дикусар А.И., Энгельгардт Г.Р., Петренко В.И., Петров Ю.Н. Электродные процессы и процессы переноса при электрохимической размерной обработке металлов. - Кишинев: “ШТИИНЦА”, 1983.6. Dikusar A.I., Engelhardt G.R., Petrenko V.I., Petrov Yu.N. Electrode and transfer processes during electrochemical dimensional processing of metals. - Chisinau: “STIINZA”, 1983.
7. Справочник по электрохимии. /Под ред. А.М. Сухотина. - Л.: Химия, 1981, 488 с.7. Handbook of electrochemistry. / Ed. A.M. Sukhotina. - L .: Chemistry, 1981, 488 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002119062/02A RU2229543C2 (en) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | Process of electrochemical polishing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002119062/02A RU2229543C2 (en) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | Process of electrochemical polishing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002119062A RU2002119062A (en) | 2004-02-27 |
RU2229543C2 true RU2229543C2 (en) | 2004-05-27 |
Family
ID=32678684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002119062/02A RU2229543C2 (en) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | Process of electrochemical polishing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2229543C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451773C2 (en) * | 2009-12-21 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method for metal and alloy electrochemical polishing |
RU2550068C2 (en) * | 2012-11-23 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method for electrochemical polishing of metals and alloys |
-
2002
- 2002-07-15 RU RU2002119062/02A patent/RU2229543C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАДАНЕР Л.И. Справочник по гальваностегии. - Киев: Техника, 1976, с.17-21. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451773C2 (en) * | 2009-12-21 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method for metal and alloy electrochemical polishing |
RU2550068C2 (en) * | 2012-11-23 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method for electrochemical polishing of metals and alloys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002119062A (en) | 2004-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100463640B1 (en) | Method for producing hard protection coatings on articles made of aluminium alloys | |
AU720588B2 (en) | An electrolytic process for cleaning and coating electrically conducting surfaces | |
Davydov et al. | Electrochemical machining of titanium. Review | |
US3411999A (en) | Method of etching refractory metal based materials uniformly along a surface | |
JP2000508380A (en) | Method of removing film from metal surface using electrolysis and cavitation | |
KR100695999B1 (en) | Anodizing method for matal surface using high-frequency pluse | |
CN104785871B (en) | A kind of preparation method of probe and preparation facilitiess | |
US5981084A (en) | Electrolytic process for cleaning electrically conducting surfaces and product thereof | |
JP4417106B2 (en) | Magnesium anodizing system and method | |
RU2229543C2 (en) | Process of electrochemical polishing | |
US3905885A (en) | Method for the electrolytic conditioning of metal tubes | |
US5449441A (en) | Electrochemically roughening aluminum sheet | |
WO2002028838A2 (en) | Magnesium anodisation system and methods | |
JP4595830B2 (en) | Anodized processing method and apparatus, and anodized processing system | |
RU2428287C1 (en) | Method of electric-contact erosion-chemical processing | |
AU2006231249B2 (en) | Surface processing electrode | |
US6398942B1 (en) | Electrochemical machining process for fabrication of cylindrical microprobe | |
CN110434414B (en) | System and method for double-pulse polarity-changing synchronous electrolysis | |
RU2324769C2 (en) | Method of item surgace cleaning and polishing (variants) | |
JP2005206928A (en) | Method and apparatus for electropolishing of titanium or titanium alloy | |
WO2021215962A1 (en) | Method for applying a coating to items made from valve metal and alloy thereof | |
WO2002077328A1 (en) | Phosphate film processing method and phosphate film processing device | |
CN111591953A (en) | Needle-shaped microelectrode and preparation method thereof | |
RU2146580C1 (en) | Method for electrochemically polishing metals and alloys | |
SU717157A1 (en) | Method of electrochemical metallic plating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040716 |