RU2640213C1 - Method ofelectrolytic plasma processing of metal products of complex profile and device for its realization - Google Patents

Method ofelectrolytic plasma processing of metal products of complex profile and device for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2640213C1
RU2640213C1 RU2016152796A RU2016152796A RU2640213C1 RU 2640213 C1 RU2640213 C1 RU 2640213C1 RU 2016152796 A RU2016152796 A RU 2016152796A RU 2016152796 A RU2016152796 A RU 2016152796A RU 2640213 C1 RU2640213 C1 RU 2640213C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
nozzle
jet
product
current
Prior art date
Application number
RU2016152796A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Александрович Зарубин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК)
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
Application filed by Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) filed Critical Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК)
Priority to RU2016152796A priority Critical patent/RU2640213C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2640213C1 publication Critical patent/RU2640213C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16Polishing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: method involves treating the surface of the product - anode with an electrolyte jet supplied from the nozzle - catode, at a voltage of 230-350 V and a temperature of 80-85°C. The jet is directed vertically up on the surface to be treated. The pressure of electrolyte jet is adjusted in accordance with the reference value of current selected from the operating current limits and the current sensor data in the supply circuit product-electrolyte nozzle. The device comprises a product positioning device with respect to the electrolyte jet nozzle, a container with electrolyte, a direct current source whose positive pole is connected to the workpiece, and a negative pole to the nozzle, the injection pump and the coarse filter of electrolyte. It additionally contains current sensors in the power circuit product-electrolyte-nozzle and the thermostatic relay connected to the control board for jet head pressure control. The nozzle for jet electrolyte supply to the surface is directed vertically upwards.EFFECT: improvement of the quality of processing of composite surfaces, repeatability of processing results, reducing power and metal intensity of electrical equipment.2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электрохимии, а именно к электролитно-плазменной технологии финишной обработки пространственно сложных поверхностей металлических изделий, и может быть использовано для обработки штампов, пресс-форм, турбинных лопаток, шнеков, крыльчаток и других деталей.The invention relates to the field of electrochemistry, namely to electrolyte-plasma technology for the finishing of spatially complex surfaces of metal products, and can be used for processing dies, molds, turbine blades, screws, impellers and other details.

Для полирования различных токопроводящих металлических изделий в современном машиностроении используется метод электролитно-плазменного полирования (ЭПП). В качестве электролита используется водный раствор соли низкой концентрации, нагретый до температур 70-90°С. Обрабатываемая деталь является анодом, в классическом варианте она погружается в ванну с электролитом, являющуюся катодом. При подаче высокого напряжения (230-350 В) происходит пробой пароплазменной оболочки на границе раздела «изделие - электролит» и загорается стационарный тлеющий разряд. Комплексное электрохимическое и электрофизическое воздействие на деталь приводит к сглаживанию микронеровностей на поверхности изделия. Данная технология отличается высокой производительностью и экологичностью в сравнении с традиционными методами химического, электрохимического и механического полирования [1].For polishing various conductive metal products in modern engineering, the method of electrolyte-plasma polishing (EPP) is used. As the electrolyte, an aqueous solution of low concentration salt is used, heated to temperatures of 70-90 ° C. The workpiece is an anode; in the classic version, it is immersed in a bath with an electrolyte, which is a cathode. When applying a high voltage (230-350 V), the vapor-plasma shell breaks down at the “product - electrolyte” interface and a stationary glow discharge lights up. Integrated electrochemical and electrophysical effects on the part lead to smoothing of microroughnesses on the surface of the product. This technology is characterized by high productivity and environmental friendliness in comparison with traditional methods of chemical, electrochemical and mechanical polishing [1].

Метод имеет ограничения, связанные со стабильностью образования парогазовой оболочки на детали. Для качественного протекания процесса ЭПП необходимо поддержание режима пленочного кипения. Металлические детали с поверхностями сложного профиля (пресс-формы, крыльчатки) не полируются ввиду постоянного срыва парогазового слоя в ходе обработки. Также электролитно-плазменное полирование трудноосуществимо на внутренних поверхностях полых изделий.The method has limitations associated with the stability of the formation of a vapor-gas shell on a part. For the high-quality course of the EPP process, it is necessary to maintain a film boiling regime. Metal parts with complex profile surfaces (molds, impellers) are not polished due to the constant breakdown of the vapor-gas layer during processing. Also, electrolyte-plasma polishing is difficult on the inner surfaces of hollow articles.

Вторым существенным ограничением является площадь обрабатываемой поверхности, прямо пропорциональная мощности питающего трансформатора. Плотность тока при ЭПП составляет 0,2-0,4 А/см2, при рабочем напряжении 300 В. Для обработки погружением детали с площадью поверхности 1000 см2 (пресс-форма) требуется не менее 100 кВт трансформаторной мощности, что предполагает использование сложных и металлоемких электротехнических средств.The second significant limitation is the area of the treated surface, which is directly proportional to the power of the supply transformer. The current density at EPI is 0.2-0.4 A / cm 2 , with an operating voltage of 300 V. For immersion processing of a part with a surface area of 1000 cm 2 (mold), at least 100 kW of transformer power is required, which involves the use of complex and metal-intensive electrical equipment.

Стабильность процесса обработки зависит от постоянства режимных параметров. При срыве пароплазменной оболочки происходят броски тока и напряжения, меняется сам характер обработки (травление, анодное растворение). Повторяемость и качество результатов в таких условиях не позволяют уверенно использовать данный метод при обработке ответственных деталей.The stability of the processing process depends on the constancy of the operating parameters. When the vapor-plasma shell breaks down, current and voltage surges occur, the processing nature itself (etching, anodic dissolution) changes. The repeatability and quality of the results in such conditions do not allow you to confidently use this method when processing critical parts.

Тем самым, решение задачи обеспечения стабильности процесса и снижения электрической мощности позволит эффективно использовать ЭПП для обработки изделий сложного профиля. С этой точки зрения, наиболее рациональным выглядит использование электролитно-плазменного полирования при струйных течениях электролита.Thus, the solution to the problem of ensuring process stability and reducing electrical power will allow the efficient use of EPP for processing products of complex profile. From this point of view, the most rational is the use of electrolyte-plasma polishing for jet flows of electrolyte.

Известно устройство, реализующее способ электролитно-плазменной обработки изделия сложной формы [BY 13648, С1, 30.10.2010]. Способ заключается в том, что для поверхностей изделий, недоступных для силовых линий электрического поля в электролите, создается отдельный катод, по форме повторяющий данную поверхность и устанавливаемый на некотором расстоянии от нее. Данный катод, так же как и заготовка, помещается в ванну с электролитом. Частным примером такого способа является электролитно-плазменное полирование внутренней полости трубы. Процесс проводится погружением, внутрь трубы с зазором устанавливают некий цилиндрический катод.A device is known that implements a method of electrolyte-plasma processing of a product of complex shape [BY 13648, C1, 10.30.2010]. The method consists in the fact that for the surfaces of products inaccessible to the electric field lines in the electrolyte, a separate cathode is created, repeating this surface in shape and installed at a certain distance from it. This cathode, as well as the workpiece, is placed in a bath with electrolyte. A particular example of such a method is electrolyte-plasma polishing of the inner cavity of a pipe. The process is carried out by immersion, a cylindrical cathode is installed inside the pipe with a gap.

Используя реализованный в данном устройстве способ обработки, можно добиться удовлетворительных результатов при полировании внутренних поверхностей тел вращения. Недостатком способа является отсутствие контроля параметров струи, что приводит к неравномерности высоты микронеровностей на различных участках поверхности после ЭПП. Также процесс идет по классической схеме с погружением заготовки - в таких условиях комплексы сложных поверхностей не подлежат стабильной обработке.Using the processing method implemented in this device, it is possible to achieve satisfactory results when polishing the inner surfaces of bodies of revolution. The disadvantage of this method is the lack of control of the parameters of the jet, which leads to uneven heights of microroughness in various parts of the surface after the EPP. Also, the process proceeds according to the classical scheme with immersion of the workpiece - under such conditions, complexes of complex surfaces are not subject to stable processing.

Альтернативным решением является комбинированный способ электроэрозионно-химической обработки, включающий электрохимическую обработку металлической детали при подаче струи жидкости с пористыми токопроводящими гранулами, которые предварительно насыщают газом. Пористые токопроводящие гранулы предварительно насыщают газообразными продуктами электрохимической реакции при перемещении упомянутых гранул в жидкости под давлением по каналу катода, внутри которого также расположен анод, покрытый сетчатым диэлектриком, при этом время насыщения пористых токопроводящих гранул регулируют изменением давления жидкости на входе в упомянутый канал [RU 2521940, В23Н 5/06, 07.02.2012].An alternative solution is a combined method of electroerosive-chemical treatment, including the electrochemical treatment of a metal part by applying a stream of liquid with porous conductive granules that are pre-saturated with gas. Porous conductive granules are preliminarily saturated with gaseous products of an electrochemical reaction when the said granules are moved under pressure through a cathode channel, inside of which there is also an anode coated with a mesh dielectric, while the saturation time of porous conductive granules is controlled by changing the fluid pressure at the inlet to the said channel [RU 2521940 , B23H 5/06, 02/07/2012].

Процесс анодного растворения создает хорошие условия для пробоя промежутка, так как на катоде-инструменте имеется парогазовый слой. Процесс благоприятен для съема достаточно большого объема материала, однако преобладающие процессы электроэрозии сильно сказываются на качестве шероховатости поверхности. На ней возникают углубления, несколько сглаживаемые анодным растворением, но качество поверхности существенно хуже, чем при ЭПП. Кроме того, не учитываются влияние механизма струйного полива на процесс обработки и особенности геометрии изделий.The anodic dissolution process creates good conditions for the breakdown of the gap, since there is a vapor-gas layer on the cathode-instrument. The process is favorable for the removal of a sufficiently large volume of material, however, the prevailing processes of electroerosion greatly affect the quality of the surface roughness. Depressions appear on it, somewhat smoothed out by anodic dissolution, but the surface quality is significantly worse than with EPI. In addition, the influence of the jet irrigation mechanism on the processing process and features of product geometry are not taken into account.

Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности признаков является способ, реализованный в устройстве электролитно-плазменного полирования [BY 16063 С1, 30.06.2012], заключающийся в том, что на поверхность заготовки, являющейся анодом, воздействуют струей электролита (соль низкой концентрации), подаваемой из катодного модуля. При этом рабочее напряжение составляет 230-350 В, температура электролита близка к температуре кипения. За счет локального нагрева устройством лазерного или ТВЧ типа происходит локальное вскипание электролита в заданной точке, загорается стационарный тлеющий разряд. Обработка поверхности изделия осуществляется за счет позиционирования катодного модуля относительно детали с помощью промышленного робота.Closest to the claimed method in terms of features is the method implemented in the electrolyte-plasma polishing device [BY 16063 C1, 06/30/2012], which consists in the fact that the surface of the workpiece, which is the anode, is exposed to an electrolyte stream (low concentration salt) supplied from the cathode module. At the same time, the operating voltage is 230-350 V, the electrolyte temperature is close to the boiling point. Due to local heating by a laser or high-frequency type device, local electrolyte boiling occurs at a given point, a stationary glow discharge lights up. The surface treatment of the product is carried out by positioning the cathode module relative to the part using an industrial robot.

Недостатком способа является то, что при обработке с погружением затопленная струя электролита размывается, контроль потока и его температуры крайне сложен и парогазовая оболочка получается неравномерной. В результате конечный уровень микронеровностей получается для каждой поверхности различный. Кроме того, обработка проходит в затопленной струе, т.е. будут подвержены воздействию все остальные поверхности погруженной заготовки ввиду рассеивания потока электролита и увеличения концентрации соли в нем. По краям зоны нагрева будет происходить анодное растворение или травление.The disadvantage of this method is that when processing with immersion, the flooded stream of electrolyte is eroded, control of the flow and its temperature is extremely complicated and the vapor-gas shell turns out to be uneven. As a result, the final level of microroughness is different for each surface. In addition, the processing takes place in a flooded stream, i.e. all other surfaces of the immersed billet will be affected due to dispersion of the electrolyte flow and an increase in the salt concentration in it. Anodic dissolution or etching will occur along the edges of the heating zone.

Устройство для реализации этого способа содержит ванну с электролитом, источник постоянного тока, положительный полюс которого подключен к обрабатываемому изделию, блок коррекции температуры электролита в ванной. Для обработки локальной зоны поверхности изделия устройство выполнено с малогабаритным катодным модулем, содержащим защитный корпус в виде стакана из неэлектропроводного материала. Во внутренней полости стакана закреплен катод, выполненный в виде диска с осевыми отверстиями и соединенный с отрицательным полюсом источника питания. Также модуль содержит насадку, прикрепленную к открытой стороне корпуса, выходное отверстие которой в три и более раза меньше по площади торцевой поверхности одной стороны катода, и источник нагрева локальной зоны поверхности обрабатываемого изделия. Модуль, выполненный с возможностью подвода в его внутреннюю полость прошедшего через нагреватель электролита с последующей подачей данного электролита через отверстия в катоде и выходное отверстие насадки к поверхности обрабатываемого изделия, закреплен на исполнительном механизме промышленного робота.A device for implementing this method comprises a bath with an electrolyte, a direct current source, the positive pole of which is connected to the workpiece, an electrolyte temperature correction unit in the bath. To process the local zone of the surface of the product, the device is made with a small-sized cathode module containing a protective housing in the form of a glass of non-conductive material. In the inner cavity of the glass is fixed a cathode made in the form of a disk with axial holes and connected to the negative pole of the power source. The module also contains a nozzle attached to the open side of the housing, the outlet of which is three or more times smaller in area of the end surface of one side of the cathode, and a heating source for the local surface zone of the workpiece. The module, made with the possibility of supplying electrolyte passed through the heater into its internal cavity with subsequent supply of this electrolyte through the holes in the cathode and the outlet of the nozzle to the surface of the workpiece, is mounted on the actuator of an industrial robot.

Указанное устройство имеет следующие недостатки. В качестве устройства локального нагрева заготовки предлагается использовать лазер или устройство ТВЧ, что существенно усложняет реализацию данного способа. Использование робота-манипулятора предполагает технологические ограничения по точности воспроизводимой геометрии и доступности обрабатываемой поверхности, а также является дорогостоящим конструктивным решением.The specified device has the following disadvantages. It is proposed to use a laser or an HDTV device as a device for local heating of a workpiece, which significantly complicates the implementation of this method. The use of a robotic arm implies technological limitations on the accuracy of reproducible geometry and accessibility of the processed surface, and is also an expensive constructive solution.

Задачей настоящего изобретения является создание способа струйного электролитно-плазменного полирования металлических изделий и устройства для его реализации, обеспечивающих:The present invention is to provide a method of jet electrolyte-plasma polishing of metal products and devices for its implementation, providing:

- повышение качества обработки открытых сложнопрофильных поверхностей;- improving the quality of processing open complex surfaces;

- повторяемость результатов обработки;- repeatability of processing results;

- уменьшение электрической мощности и металлоемкости электротехнического оборудования.- reduction of electric power and metal consumption of electrical equipment.

Предложены способ и устройство электролитно-плазменного полирования металлических изделий, характеризующиеся следующими совокупностями существенных признаков.A method and apparatus for electrolyte-plasma polishing of metal products are proposed, characterized by the following sets of essential features.

Способ струйного электролитно-плазменного полирования металлического изделия сложного профиля включает обработку поверхности изделия, являющегося анодом, струей электролита, подаваемой из сопла, являющегося катодом, при рабочем напряжении 230-350 В и температуре электролита 80-85°С. Струю электролита направляют вертикально вверх на обрабатываемую поверхность изделия, причем напор струи электролита регулируют в соответствии с эталонным значением тока, выбранным из пределов рабочего тока, и данными датчиков тока в цепи питания изделие-электролит-насадка.The method of jet electrolyte-plasma polishing of a metal product with a complex profile includes surface treatment of the product, which is the anode, with an electrolyte stream supplied from the nozzle, which is the cathode, at an operating voltage of 230-350 V and an electrolyte temperature of 80-85 ° C. The electrolyte stream is directed vertically upward onto the workpiece surface, and the pressure of the electrolyte stream is controlled in accordance with the reference current value selected from the operating current limits and the current sensors in the product-electrolyte-nozzle power supply circuit.

Устройство для струйного электролитно-плазменного полирования металлического изделия сложного профиля содержит устройство позиционирования изделия относительно насадки для струйной подачи электролита, емкость с электролитом, источник постоянного тока, положительный полюс которого подключен к обрабатываемому изделию, а отрицательный - к насадке, нагнетающий насос, фильтр грубой очистки электролита. Устройство дополнительно содержит датчики тока в цепи питания изделие-электролит-насадка и терморегулирующее реле, связанные с платой управления для регулирования напора струи, при этом насадка для струйной подачи электролита на поверхность направлена вертикально вверх.A device for jet electrolyte-plasma polishing of a metal product with a complex profile contains a device for positioning the product relative to the nozzle for jet electrolyte supply, a container with an electrolyte, a direct current source, the positive pole of which is connected to the workpiece, and the negative pole to the nozzle, pressure pump, coarse filter electrolyte. The device further comprises current sensors in the power circuit of the product-electrolyte-nozzle and a thermostatic relay connected to the control board for regulating the pressure of the jet, while the nozzle for the jet supply of electrolyte to the surface is directed vertically upward.

Поставленная задача решается за счет ориентации и контроля напора струи электролита, что позволяет исключить фактор растекания.The problem is solved due to the orientation and control of the pressure of the electrolyte jet, which eliminates the spreading factor.

При воздействии струей с некоторым напором на поверхность, при ее падении вниз или на вертикальную стенку пятно смачивания на границе раздела «струя-изделие» получается неопределенной формы с боковыми потоками, приводящими к срыву или невозможности образования пароплазменной оболочки и, как следствие, к неравномерности обработки. Для исключения фактора растекания предлагается направлять струю вертикально вверх, а ее отвод осуществлять вниз за счет сил гравитации. Электролит в данном случае можно отводить в общую емкость.When a jet with a certain pressure acts on the surface, when it falls down or on a vertical wall, the wetting spot at the “jet-product” interface turns out to be of an indefinite shape with side flows leading to the breakdown or impossibility of forming a vapor-plasma shell and, as a result, to uneven processing . To eliminate the spreading factor, it is proposed to direct the jet vertically upward, and its discharge to be carried out downward due to gravitational forces. The electrolyte in this case can be diverted into a common container.

Напор следует ограничить так, чтобы высота струи над соплом равнялась величине зазора между соплом и изделием. В данном случае пятно контакта струи с изделием является строго ограниченным по площади с квазинулевой скоростью боковых струй из пятна смачивания.The pressure should be limited so that the height of the jet above the nozzle is equal to the gap between the nozzle and the product. In this case, the contact spot of the jet with the product is strictly limited in area with the quasi-zero velocity of the side jets from the wetting spot.

Регулировку напора предлагается производить через систему обратной связи: насос - датчик тока в цепи «изделие-электролит-насадка» - плата управления. При известном диаметре насадки для струйной подачи электролита и рабочей плотности тока при ЭПП определяется некоторое значение рабочего тока, которое заносится в качестве эталонного на плату управления. Плата запрограммирована на постепенную подстройку напора в главной магистрали через насос до тех пор, пока значение рабочего тока на амперметре в системе обратной связи не установится в выбранных пределах. Настройка платы выполнена таким образом, что стартовые броски тока и случайные отклонения параметров процесса не влияют на стабильность ее работы.It is proposed to adjust the pressure through the feedback system: pump - current sensor in the circuit "product-electrolyte-nozzle" - control board. With the known diameter of the nozzle for jet electrolyte supply and the working current density during EPP, a certain value of the working current is determined, which is entered as a reference on the control board. The board is programmed to gradually adjust the pressure in the main line through the pump until the value of the operating current on the ammeter in the feedback system is established within the selected limits. The board is configured in such a way that the starting inrush currents and random deviations of the process parameters do not affect the stability of its operation.

Ограниченность пятна смачивания и постоянный контроль его размеров позволяют локализовать зону обработки, тем самым обеспечив постоянство технологических параметров, снизить потребляемый ток, повысить качество обработки.The limited wetting spots and the constant control of its dimensions make it possible to localize the treatment zone, thereby ensuring the constancy of technological parameters, reduce the current consumption, and improve the quality of processing.

Необходимым условием для успешной реализации способа является обеспечение струйного воздействия в положении, близком к положению нормали к обрабатываемой поверхности, причем полив в любой момент времени должен осуществляться вертикально вверх. Для реализации вышеописанного механизма полива предлагается использование пятиосевой системы с числовым программным управлением, изделие при этом крепится на поворотном столе.A prerequisite for the successful implementation of the method is to provide a jet effect in a position close to the normal position to the surface being treated, and watering should be carried out vertically upward at any time. To implement the above-described irrigation mechanism, it is proposed to use a five-axis system with numerical program control, while the product is mounted on a rotary table.

Указанный способ струйного электролитно-плазменного полирования реализован в предлагаемом устройстве.The specified method of jet electrolyte-plasma polishing is implemented in the proposed device.

На фиг. 1 изображена схема устройства, предлагаемого для реализации способа. На фиг. 2 изображен вариант реализации схемы позиционирования по трем координатам положения насадки и схемы поворота крепежного стола вокруг двух осей для позиционирования заготовки относительно положения насадки.In FIG. 1 shows a diagram of a device proposed for implementing the method. In FIG. 2 shows an embodiment of a positioning scheme for the three coordinates of the nozzle position and a scheme for turning the fixing table around two axes for positioning the workpiece relative to the position of the nozzle.

Предлагаемая установка содержит емкость 1 с электролитом 2, в качестве которого используется водный раствор соли низкой концентрации; обрабатываемое изделие 3 из электропроводного материала; источник постоянного тока 4, положительный полюс которого подключен к обрабатываемому изделию 3; нагнетающий насос 5; нагревательный элемент 6; насадка (катод) 7 на выходе главной магистрали 8, закрепленный на механизме позиционирования по трем координатам 9; юбку защиты от разбрызгивания электролита 10; сливной шланг 11; двухосевой поворотный стол 12; фильтр грубой очистки электролита 13, электрический шкаф 14. Электрический шкаф включает в себя: плату управления 15, взаимодействующую с датчиком тока в цепи «заготовка-электролит-насадка», блок управления шаговыми двигателями 16. Для контроля температуры используется термомеханическое реле 17, также взаимодействующее с платой управления 15.The proposed installation contains a container 1 with electrolyte 2, which is used as an aqueous solution of salt of low concentration; workpiece 3 made of electrically conductive material; DC source 4, the positive pole of which is connected to the workpiece 3; pressure pump 5; heating element 6; nozzle (cathode) 7 at the output of the main highway 8, mounted on a positioning mechanism in three coordinates 9; electrolyte spray protection skirt 10; drain hose 11; two-axis rotary table 12; coarse filter of electrolyte 13, electrical cabinet 14. The electrical cabinet includes: a control board 15 that interacts with the current sensor in the billet-electrolyte-nozzle circuit, a stepper motor control unit 16. A thermomechanical relay 17 is also used to control the temperature, also interacting with control board 15.

Предлагаемый способ реализуется в описанной установке следующим образом.The proposed method is implemented in the described installation as follows.

На поворотном столе 12 устанавливают и закрепляют обрабатываемое изделие 3. Согласно управляющей программе осуществляется смещение референтой точки насадки 7 относительно машинного нуля, производится привязка систем координат оборудования и обрабатываемого изделия 3. Привязку выполняют с помощью блока управления шаговыми двигателями 16. Емкость 1 заполняют электролитом 2 (водным раствором соли низкой концентрации), с платы управления 15 устанавливают рабочую температуру электролита 2 (приблизительно 80-85°С) и регулируют напор в главной магистрали 8. Затем с блока управления шаговыми двигателями производят запуск управляющей программы (УП составляется согласно ГОСТ 20999-83). Управляющей программой осуществляется включение источника постоянного тока 4, задание подачи, согласование движения шаговых двигателей механизма позиционирования по трем координатам 9 и поворотного стола 12. Плата управления 15 считывает и обрабатывает данные датчиков в цепи питания «изделие-электролит-насадка», регулирует напор струи и обеспечивает устойчивость пароплазменного слоя, а также размеры зоны обработки. В результате пятно смачивания в процессе обработки стабильно и постоянно, в требуемой локальной зоне образуется пароплазменный слой и загорается стационарный тлеющий разряд. Начинается обработка локальной зоны (полирование, оксидирование или травление в зависимости от режимов обработки). Отработанный электролит стекает по насадке 7 в защитную юбку 10, затем через сливное отверстие в защитной юбке поступает в сливной шланг 11, откуда попадает в емкость 1.The workpiece 3 is installed and fixed on the rotary table 12. According to the control program, the reference point of the nozzle 7 is offset relative to machine zero, the coordinate systems of the equipment and the workpiece 3 are linked. The binding is performed using the control unit of the stepper motors 16. The capacity 1 is filled with electrolyte 2 ( aqueous solution of salt of low concentration), from the control board 15 set the working temperature of electrolyte 2 (approximately 80-85 ° C) and regulate the pressure in the main mag 8. 8. Then, from the control unit of the stepper motors, a control program is started (UE is compiled according to GOST 20999-83). The control program includes turning on the DC source 4, setting the feed, coordinating the movement of the stepper motors of the positioning mechanism in three coordinates 9 and the rotary table 12. The control board 15 reads and processes the sensor data in the product-electrolyte-nozzle power circuit, controls the jet head and provides stability of the vapor-plasma layer, as well as the size of the treatment zone. As a result, the wetting spot during processing is stable and constant, a vapor-plasma layer is formed in the required local zone and a stationary glow discharge lights up. Processing of the local zone begins (polishing, oxidation or etching, depending on the processing conditions). The spent electrolyte flows down the nozzle 7 into the protective skirt 10, then through the drain hole in the protective skirt it enters the drain hose 11, from where it enters the tank 1.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют обработать практически любую открытую поверхность металлического изделия сложного профиля. Обработка внутренних поверхностей (поднутрения, отверстия) принципиально возможна, однако требует специальной технологии и использования особых насадок. За счет локализации обработки успешно решается проблема снижения требований к электрической мощности источника питания, обеспечивается постоянство параметров процесса. Реализация обратной связи по току через датчик в цепи «изделие-электролит-насадка» позволяет осуществлять автоматическую подстройку напора в случае отклонения от эталонных параметров.Thus, the proposed method and device for its implementation allow you to process almost any open surface of a metal product with a complex profile. Processing of internal surfaces (undercuts, holes) is fundamentally possible, but requires special technology and the use of special nozzles. Due to the localization of processing, the problem of reducing the requirements for the electric power of the power source is successfully solved, and the process parameters are constant. The implementation of current feedback through the sensor in the circuit "product-electrolyte-nozzle" allows you to automatically adjust the pressure in case of deviation from the reference parameters.

Использование системы с ЧПУ обеспечивает постоянные условия контакта по нормали между струей и поверхностью изделия, а также обработку открытой сложнопрофильной поверхности.Using a CNC system provides constant normal contact conditions between the jet and the surface of the product, as well as processing an open complex profile surface.

Все вышеперечисленное способствует равномерному протеканию процесса по всей поверхности изделия, результаты обработки имеют высокие показатели качества и повторяемости.All of the above contributes to a uniform process over the entire surface of the product, the processing results have high quality and repeatability.

Источники информацииInformation sources

1. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Учебное пособие (в 2-х томах), т. 2. Обработка материалов с использованием высококонцентрированных источников энергии / Под ред. В.П. Смоленцева. М., Высшая школа, 1983, с. 1471. Electrophysical and electrochemical methods of processing materials. Textbook (in 2 volumes), v. 2. Processing of materials using highly concentrated energy sources / Ed. V.P. Smolentseva. M., High School, 1983, p. 147

2. RU 2521940, В23Н 5/06, 07.02.2012.2. RU 2521940, B23H 5/06, 02/07/2012.

3. Патент Беларусь BY 13648, С1, 30.10.2010.3. Belarus patent BY 13648, C1, 10.30.2010.

4. Патент Беларусь BY 16063, С1, 30.06.2012.4. Belarus patent BY 16063, C1, 06/30/2012.

Claims (2)

1. Способ струйного электролитно-плазменного полирования металлического изделия сложного профиля, включающий обработку поверхности изделия, являющегося анодом, струей электролита, подаваемой из сопла, являющегося катодом, при рабочем напряжении 230-350 В и температуре электролита 80-85°С, отличающийся тем, что струю электролита направляют вертикально вверх на обрабатываемую поверхность изделия, причем напор струи электролита регулируют в соответствии с эталонным значением тока, выбранным из пределов рабочего тока, и данными датчиков тока в цепи питания изделие-электролит-насадка.1. The method of jet electrolyte-plasma polishing of a metal product with a complex profile, including surface treatment of the product, which is the anode, with an electrolyte stream supplied from the nozzle, which is the cathode, at an operating voltage of 230-350 V and an electrolyte temperature of 80-85 ° C, characterized in that the electrolyte stream is directed vertically upward on the workpiece surface, and the pressure of the electrolyte stream is controlled in accordance with a reference current value selected from the operating current limits and current sensor data product supply chain-electrolyte-nozzle. 2. Устройство для струйного электролитно-плазменного полирования металлического изделия сложного профиля, содержащее устройство позиционирования изделия относительно насадки для струйной подачи электролита, емкость с электролитом, источник постоянного тока, положительный полюс которого подключен к обрабатываемому изделию, а отрицательный - к насадке, нагнетающий насос и фильтр грубой очистки электролита, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчики тока в цепи питания изделие-электролит-насадка и терморегулирующее реле, связанные с платой управления для регулирования напора струи, при этом насадка для струйной подачи электролита на поверхность направлена вертикально вверх.2. A device for jet electrolyte-plasma polishing of a metal product with a complex profile, comprising a device for positioning the product relative to the nozzle for jet electrolyte supply, a container with an electrolyte, a direct current source, the positive pole of which is connected to the workpiece, and the negative pole to the nozzle, a pressure pump and coarse electrolyte filter, characterized in that it further comprises current sensors in the power circuit of the product-electrolyte-nozzle and a temperature-controlled relay, associated with the control board for regulating the pressure of the jet, while the nozzle for the jet supply of electrolyte to the surface is directed vertically upward.
RU2016152796A 2016-12-30 2016-12-30 Method ofelectrolytic plasma processing of metal products of complex profile and device for its realization RU2640213C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152796A RU2640213C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method ofelectrolytic plasma processing of metal products of complex profile and device for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152796A RU2640213C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method ofelectrolytic plasma processing of metal products of complex profile and device for its realization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2640213C1 true RU2640213C1 (en) 2017-12-27

Family

ID=63857574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152796A RU2640213C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method ofelectrolytic plasma processing of metal products of complex profile and device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640213C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681239C1 (en) * 2018-06-13 2019-03-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Device for electrolyte-plasma treatment of metal products
CN117265628A (en) * 2023-09-18 2023-12-22 广州航海学院 High-voltage jet electrolytic machining device and method based on plasma discharge
EP4299800A1 (en) * 2022-07-01 2024-01-03 Technische Universität Bergakademie Freiberg Device and method for plasma electrolytic processing of the electrically conductive surface of a workpiece by electrolytic blasting
RU2811297C1 (en) * 2023-09-19 2024-01-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Method for removing protective coatings from conductive surfaces

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB834821A (en) * 1955-06-23 1960-05-11 Philco Corp Improvements in and relating to methods and apparatus for jet electrolytic etching orplating
US6599415B1 (en) * 2001-04-30 2003-07-29 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Apparatus and method for electropolishing surfaces
RU2268326C1 (en) * 2004-09-27 2006-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Plant for electrolyte plasma polishing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB834821A (en) * 1955-06-23 1960-05-11 Philco Corp Improvements in and relating to methods and apparatus for jet electrolytic etching orplating
US6599415B1 (en) * 2001-04-30 2003-07-29 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Apparatus and method for electropolishing surfaces
RU2268326C1 (en) * 2004-09-27 2006-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Plant for electrolyte plasma polishing

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681239C1 (en) * 2018-06-13 2019-03-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Device for electrolyte-plasma treatment of metal products
EP4299800A1 (en) * 2022-07-01 2024-01-03 Technische Universität Bergakademie Freiberg Device and method for plasma electrolytic processing of the electrically conductive surface of a workpiece by electrolytic blasting
WO2024003401A1 (en) * 2022-07-01 2024-01-04 Technische Universität Bergakademie Freiberg Device and method for plasma-electrolyte processing of the electrically conductive surface of a workpiece by electrolyte jets
CN117265628A (en) * 2023-09-18 2023-12-22 广州航海学院 High-voltage jet electrolytic machining device and method based on plasma discharge
RU2811297C1 (en) * 2023-09-19 2024-01-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Method for removing protective coatings from conductive surfaces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2640213C1 (en) Method ofelectrolytic plasma processing of metal products of complex profile and device for its realization
JP4774177B2 (en) Improved method and apparatus for cleaning and / or coating metal surfaces using electroplasma technology
CN104014880B (en) Laser-electrolysis composite machining device and method of tiny holes in non-recast layer
Bhattacharyya et al. Electrochemical machining: new possibilities for micromachining
WO2018028000A1 (en) Device and method for multi-potential liquid-sucking electrodeposition 3d printing
EP1584394B1 (en) Flushing and filtering system for electroerosion machining
CN104108054B (en) Large complicated metal surface plasma body and pulsed discharge composite polishing processing device
TWI503194B (en) Electrolytic machining apparatus and method
CN104264200B (en) Micro arc oxidation treatment device and method
CN102489798A (en) Manufacturing process for insulating side walls of electrodes on line
CN108723368A (en) A kind of method that SLM formings 316L components eliminate support construction
CN106835243A (en) Automobile electrophoresis process
CN104108053B (en) Large complicated metal surface plasma body and pulsed discharge composite polishing processing method
JPH0530567B2 (en)
CN206872965U (en) A kind of workpiece immersion electrical spraying and plating device
RU2699137C1 (en) Method for treatment of inner and outer surfaces of articles made by an additive method, and a device for its implementation
CN207016873U (en) A kind of planer-type electrical spraying and plating device
TW201722595A (en) Gas-mixing type electrochemical micro-jet machining method and apparatus thereof capable of increasing the compressibility, flow uniformity and the flowing capability of the electrolyte and reducing the conductive area of the contacted electrolyte and workpiece to increase the current density and material removal rate
CN107398608A (en) A kind of workpiece circumferential surface electrolytic etching device
CN114717641A (en) Runner surface aftertreatment device in laser powder bed melting forming piece
CN109972195B (en) Electrolytic corrosion device for demoulding metal mold core of micro-size shell-layer part
CN203901020U (en) Polishing and machining device for metal surfaces
JP2002292524A (en) Electrolyte finishing method for electric discharging surface
RU2757449C1 (en) Method for processing steel products containing elongated and curved cavities
JP2001105235A (en) Electric discharge and electrochemical machining method and device