SU1007889A1 - Способ электрохимической размерной обработки металлов - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РА314ЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, при котором рабочий профиль электрода-инструмента с гибкой р абочей частью корректируют непосредственно в процессе обрабртки благодар  использованию в его конструкции пластин с эффектом пам ти формы отличающийс  тем, что,.с целью повышени  точности, в процессе обработки коррекцию рабочего профил  электрода-инструмента производ т в зависимости от изменени  температуры электролита по длине потока в межэлектродном промежутке, дл  чего обработку ведут электродом-инструментом , Вкотором пластины с эффектом пам ти закреплены на гибкой рабочей части перпендикул рно направлению потока электролита в каждой его точке с шагом, задаваемым h.p/дТ, h шаг между пластинами с эфгде фектом пам ти формы,. см( Р коэффициент пропорциональности , по1 азывающий измене (Л ние шага при увеличении температуры электролита в зазоре на 1°С, см/град; ДТ - разогрев электролита в межэлектродном промежутке за счёт джоулева тепла, град.

Description

Изобретение относитс  к-электрофизическим и электрохимическим мето дам обработки и может быть использовано дл  электрохимической обрабо ки различных полостей деталей машин Известно, что в процессе электро химической обработки прот женных профилей в межэлектроднс промежутке наблюдаетс  значительное выделение тепла, в результате чего в межэлектродном промежутке происходи перераспределение, -тока вдоль обрабатываемой поверхности и по вление неодинаковой локальной скорости рас ворени  профил  l . Наблюдаемые  влени  привод т к ухудшению точности обработки Известен способ электрохимическо обработки с использованием электрода-инструмента , содержащего рабочую часть электрода и пластины, обладаю щие эффектом пам ти формы Р. Однако при использовании известнего способа пластины, облгщающйе эффектом пам ти формы, реагируют только на величину пропускаемого через них тока, из-за чего электрод инструмент не  вл етс  самонастраивающимс  и дл  его функционировани необходимо наличие блока управлени  при отсутствии блока управлени  подобный электрод-инструмент не обесп чивает необходимой точности обработ ки. Цель изобретени  - поввшение точ ности обработки путем учета изменени  параметров электрюлита ло длине его потока в межэЛектродном промежутке . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе электрохимическо размерной обработки металлов, при к тором рабочий профиль электрода-инс румента корректируют непосредственно в процессе обработки благодар  использованию в его конструкции пластин с эффектом пам ти формы, ко рекцию рабочего профил  электродаинструмента производ т в зависимост от изменени  температуры электролита по длине его потока вмежэлект родном промежутке, дл  чего обработку ведут электродом-инструментом, в котором пластины с эффектом пам ти формы закреплены на его гибкой рабочей части перпендикул рно . направлению ; потока электролита в каждой его точке с шагом, задаваемым соотношением h.i/uT, - шаг между.пластинами с эффектом пам ти формы, см - коэффициент пропорциональности , показывающий из-f менение шага при увеличении температуры электрода в зазоре на , см/град, - разогрев электролита в межэлектродном промежутке за счет джоулева тепла, град, дл  случа  обработки длиномерного канала . т.°-.ве. КС луча  прошивки „ Г rTvuuV-aeo, о оЛ 1 ( AU омическа  составл юща  падени  напр жени  на.электродах , В ширина межэлектродного промежутка, см; длина межэлектродного промежутка , см/ . расход электролита, см/с/ У - удельный вес электролита, с - удельна  теплоемкость электролита, кал/г«град; 4 - плотность тока. А/см,2; ( А - температурный коэффициент электропроводности , удельна  электропроводность электролита в сечении Гд, Гд - радиус центрального отверсти  электрода-инструмента , подвод щего электролит, см; г - рабочий радиус электрода-инструмента/ CMJ О - величина межэлектродного зазора, см. фиг.1 представлен вид рабоасти электрода-инструменГта с инами с эффектом пам ти формы; г.2 - профиль обрабатываемой и в случае использовани  электс неподвижным профилем на фиг.З ение шага пластин вдоль межэлект-г го промежутка} на фиг.4 - разлектрода-инструмента . зогрев электролита в межэлектм промежутке определ ют соотноми , котоЕме вывод тс  следуюбразом . работка длинномерного канала, ество, выделившегос  джоулева 0,24 iUDt tl - ток между электродами. А , : t - врем  обработки, с. 60 Количество тепла, выделившеес  от перепада температуры на -входе . и выходе из рабочего зазора от джоулева тепла равно W .с М ЛТ, лс

где М - масса электролита, равна  : М Qj t, (3)

Тогда

.с Q j tuT (it)

W Приравнива  выражени  (1) и (4), получаем:-. , „ 0.24 bUb Qy . Поскольку плотность тока определ ет с  соотношением то выражение (5) принимает вид лТ- RP Прошивка отверстий. Допуска , что теплоотдача к поверхности металла iH изменение теплопроводности элект7 ролита незначителыш, поверхностианода и катода эквипотенциональны, н , грев электррлита в насосе незначите ,лен, можно считать, что теплоотдача ;происходит в основном за счет конвективного теплообмена. Тогда, выделив мысленно в межэлектродном зазо объем, ограниченный цилиндрическими поверхност ми радиусов г и г+ dr.dt B. этом объеме, выражение можно Haitftcatb дл  количества джоулева тепла, выделенного за врем  . dg Zt rdrco dtгде GJ - плотность тепловой мощноети , «.«.te.juf-(ff,; где-ЭСр- удельна  электропроводность электролита в сечении г, За это же врем  через выделенный объем проходит злакт|ролит с массой . dm V2 r5Vrc|t, (10) где VP - скорость течени  электролит в сечении г , определ ема  через расход соотношением Y -® . (М) В результате поглощени  джоулева тепла температура электролита на выходе из ра ссматриваемого объема повыааетс  на величину dТ,определ емую равенством dg cdmdT, Приравнива  выражени  (8) и (12) и 57читывани  равенства (9) - (11) и

зависимос.ть изменени  удельной электропроводности раствора от температуры

3Ct,3€o (1 ), (13) получают дифференциальное .уравнение A-«o(l +(1лТ)г.(1) Решение этого уравнени  при граничных услови х Д Т О при г s Го дает выражение дл  нагрева электролита в зазора ( С внешней стороны рабочего профил  закреплены с определенным ша- гом пластины, обладающие эффектом запоминани  формы, при многократном термоциклировании. В качестве материал а, обладающего эффектом з апоминани  формы, выбраны сплавы никел ji титана. Кажда  пластина.имеет различный эффект запоминани  формы. Шаг между пластинами измен етс  по направлению протекани  электролита. Пам ть на укрепленных с внешней стороны рабочего профил  1 пластинах 2 (фиг.1) записываетс  следующим образом. Пластийе 2 придают определенную форму и фиксируют это состо ние нагревом при требуемой температуре . Остыв, пластина 2 распр мл етс  и в таком Щ1де прикрепл етс  на внешней поверхности рабочего профил  1 инструмента 3 (профиль обрабатываемой детали). Способ электрохимической размерной обработки осу|цествл5пот следующим образе. При пропускании тока через протекающий электролит температура последнего вдоль зазора измен етс , сущест- венным образом вли   на перераспре-. .. деление тока по длине рабочей поверхности , что и приводит к низкой точности обработки. На фиг.2 схематично показан про-. филь обрабатываемой детали 3 в случае использовани  электрода с. неподвиж-. ным профилем. В предлагаемом способе на внешней поверхности 1 электрода-инструмента расположены пластины 2, обладакндие пам тью при многократном термоциклировании . При неравномерном вдоль рабочей поверхности разогреве электролита пластины 2 в соответствии с пам тью изгибаютс  и придают рабочей поверхности форму (фиг.1), позвол ющую добитьс  высокой точности обработки ; Благодар  выполнению пластин с различным эффектом запоминани  формы и закреплением их с определенны шагом удаетс  придать рабочему профилю требуемую форму и компенсирова перераспределение тока по длине меж электродного зазора. Практически дл  любого уровн  температуры таКИМ образом подбираетс  оптимальна  .форма рабочего профил , что и обеспечивает высокую точность обработки . Изменение шага между пластинами по направлению протекани  электроли та позвол ет более существенным обр зом измен ть форму рабочей поверхности на выходе из зазора. В качест ве примера сплава, обладающего пам  тью, приведен сплав никел  и титана Достоинством этого сплава  вл етс  помимо пам ти высока  технологичност обработки. Количество циклических колебаний, выдерживаемых этим спла .вом, достигает 10 млн., т.е. долговеч ность электрода-инструмента не лимитирована . Коэффициент пропорциональности (Ь определ етс  экспериментально и зависит от электролита, свойств рабоче поверхности электрода, ее толщины и т.д. Высокие технико-экономические показатели способа достигаютс  тем, что оптимальную форму рабоче й поверр ности ищет сам электрод, не требу  сложных систем управлени  и соот .ветствующей корректировки. Пам ть на пластинах 2 можно подобрать экспериментальным путем. При необходимости пам ть на элементах 2.можно перезаписать термической обработкой Применение указанного электрода-инст румента при прошивке сложных профилей типа матриц штампов дает возможность получить экономический эффект на одном электрохимическом станке в сумме 30000 руб. Потребность промышленности в установках с подобными электродами не менее 50 шт. в год Пример. Обработку длинномерного канала ведут в 15%-ном водном растворе хлористого натри  при uU 15В, ширина межэлектродного промежутка В 0,3 см, обща  длина канала 9,0 см. В этом случае С 867 кал/кг, град, if 1,1 г/см Расход электролита Q 10 , то щина рабочей части электрода 2,0 см величина межэлектродного зазора 8 0,03 см. В четырех сечени х межэлект.родного промежутка экспериментально измерены локальные плотности тока: 6и 2,6 см; in 16,0 А/см при - 4,2 см;-(4 29,0 А/см ; при Ц 6,2 см; i, 50 A/CMJ 64 8,1 см; 4 85 А/смГ Экспериментально определенный ко .эффиЦиент р равен 1,0, в этом случае согласно расчету по предлагаемой формуле в указанных сечени х разогрев, .электролита равен соответственно 4, Д Т2 8,, дТд 14, ДТ4 25°С, а рассчитанна  величина шага между пластинами с эффектом пам ти составл ет Ь 0,21 см; h2 0,11 см; Нэ 0,06 см и ll 0,04 см при длине пластины с пам тью 1,5 см, а толщине 0,2 см (см.фиг.З). В этом случае по сравнению с обработкой по известному способу получен практически равномерный съем вдоль канала. П р и м е р 2. Формообразование полости ведут в 15%-ном водном растворе хлористого натри  npHuU 8В. Радиус центрального отверсти  .электрода-инструмента дл  прокачки электролита РО 0,15 см, наружный радиус электрода г 2,64 см, .-наружный радиус трубки дл  прокачки электрода 0,45 см, толщина рабочей части электрода 0,1 см, расход электролита GJ 60 , величина межэлектродного промежутка 8 - 0,025 см , об 0,р212/град,эео 0,1792 при Т 22,. В двух сечени х межэлектроднаго промежутка по формуле были рассчитаны перепады температуры: дл  Г 1,2 см, t 9,7 3 с / дл  г 1,95 см, йТ2 29,2°С. Экспериментально определенный коэффициент /5 равен 2,9, а рассчитанные величины шага между кольцами с эффектомпам ти соответственно h 0,29 см и h2. 0,09 см при ширине коль ,ца 0,6 см и толщине 0,2 см (фиг. 4) . Таким образом, по сравнению с обработкой по известному способу получен практически равномерный съем вдоль межэлектродного промежутка ..

20«о

аа5

А) е,ог

60

г/гУ

Claims (1)

1. 2. Авторское свидетельство СССР № 737186, кл. В 23 Р 1/12, 1979. ( 54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, при котором рабочцй профиль электрода-инструмента с гибкой рабочей частью корректируют непосредственно в процессе обрабртки благодаря использованию в его конструкции пластин с ;эффектом памяти формы, отличающийся тем, что, с целью повы шения точности, в процессе обработки коррекцию рабочего профиля электрода-инструмента производят в зависимости от изменения температуры электролита по длине потока в межэлектродном промежутке, для чего обработку ведут электродом-инструментом, в котором пластины с эффектом памяти <|>ормы закреплены на гибкой рабочей части перпендикулярно направлению потока электролита в каждой его точке с шагом, задаваемым формулой где h рЬ р/дт, шаг между пластинами с эффектом памяти формы,, cmj коэффициент пропорциональности, показывающий изменение шага при увеличении температуры электролита в зазоре на 1°С, см/град,' АТ - разогрев электролита в межэлектродном промежутке за счёт джоулева тепла, град.