Способ электрохимической обработки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Н 7/3 ГОСУДАРСТВ ПО ИЗОВ ЕТЕ ПРИ ГКНТ СС НЦЙ КОМИТЕТияц и отнРЦТИЯ ОПИСАНИЕ ЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТ 4602109 02,11. 8 0 23.09.90 Ю.С. Вол Ашмарин 621.9.04 Авторско 303, кл. СПОСОБ Э Изобрнию,ескимспосо Изобретение относится к области машиностроения, а конкретно к электрофизическим методам обработки, и касается способа электрохимической обработки преимущественно небсльших деталей,Целью изобретения является повышение производительности обработки небольших деталей.Принудительную прокачку рабочей среды осуществляют посредством возбуждения ультразвуковых колебаний, которые излучают в рабочую жидкость в направлении вдоль межэлектродного промежутка, причем частоту колебаний выбирают из соотношения(21) (22) (46) (72) В.С. (53) (56) и 46 (54) КИ (57) стро хими ется Бюл. ВГ 35ов, А.В, НикиФоров,А Н Трошин(088.8)свидетельство СССРВ 23 Н 3/10, 1972,ЕКТ РО ХИМИЧЕ СКОЙ ОБ РАБОТ ение относится к машино- конкретно к электрофизикоетодам обработки и касаэлектрохимической обра 750-амока- наибольшая величина межэлектродного зазора, м,.ЯО 159381 ботки небольших деталей. Цель - повышение производительности обработки,Обеспечивают интенсивную прокачкурабочей жидкости через зазор. Излучаютв направлении вдоль зазора между электродом"инструментом и заготовкойультразвуковые колебания. Частоту Ги интенсивность И выбирают из соотношений: Ь750:Га, где Ь - длинамежэлектродного зазора; амакс - мак"симальный зазор; 10 эс И ( 10 . При этомультразвуковой преобразователь располагают на расстоянии 2-5 а.; с относительно входа в рабочую зону. 1 ил,а интенсивность колебании И выбира" ют из условия 1 О ( Ы (108.Источник акустических колебаний располагают на расстоянии 2-5 амакс относительно входа в рабочую зону.На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагае" мого способа.Электрод-инструмент 1 и деталь 2 расположены в рабочей жидкости 3, ра мещаемой в ванне 4. Между деталью 2 и электродом"инструментом 1 имеется межэлектродный зазор 5 вегичиной а. Длина тракта прокачки рабочей жидко" сти в межэлектродном промежутке рав" на Ь. Преобразователь 6 ультразвуковых колебании, получающий энергию от источника 7 расположен на входе в межэлектродный зазор 5, Деталь и электрод-инструмент в соответствующе полярности подключены к источнику 8 технологического напряжения.В интенсивном поле акустических колебаний возникают стационарные потоки жидкости. Когда в жидкой среде, находящейся в ванне ч при атмосферном давлении Рв1 О Па, преобразоБ 5 вателем .6 возбуждаются интенсивные ультразвуковые колебания то возникает постоянная составляющая давления, т.е, избыточное (по отношению к атмосфер ному) акустическое давление где- постоянная зависящая от вида 15среды и для воды равная 7-8;- плотность среды (для рабочихжидкостей при электрохимической обработке в первом приближении можно принять 1,110 Зкг/дмз;(Ч) - квадрат среднего значения косрлебательной скорости частицсреды.Из общего выражения для воды и 25 водных растворов следует, цто постоянная составляющая давления равнаРвх- Й 10 (Ч )срВ различных точках рабочей среды,где распространяется ультразвук,колебательные скорости, а значит, и постоянная составляющая давления, различны. Это объясняется расхождениемволны, поглощением, а также специфичностью ее распространения в межэлектродном промежутке (подобно волноводу).Поэтому в области пространства, занятой средой, создается разность постоянных составляющих давления Д Р .При создании колебаний в жидкостив направлении вдоль межэлектродногопромежутка возникает акустическоедавление Ро, м ,. Амплитуда колебанийвдоль промежутка на входе и нв выходе 45различна. По длине Ь существует разность давлений д Р ц,. Возникает стационарное течение жидкости со скоростью 7, При этом оказывается неизменнои алгебраицеская сумма постоянной составляющей давления Рв, динамического давления потока Ро Юр,ипотерь давления АР вследствие вязкостного трения в межэлектродном промежутке:Ро 1 с 255Р + -- дРК соазфв 2в Эгде Чв - местная скорость потоКарабочей среды;- потери давления вследствиевяз кости.В первом приближении можно считать, что К - Р,цсПостоянная составляющая для водных растворовР =5.10 зЧ,ьвТечение рабочей жидкости возникаетпри некотором пороге интенсивностиЫпри котором начинают проявлятьсянелинейные свойства среды. Исходяиз приведенных рассуждений, этот порог можно принять равным 10 Вт/м.Ври превышении этого порога, как показывают опыты, скорость течения жидкости пропорциональна градиенту плотности кинетической энергии колебаний,т.е. акустицеского давления. При малой интенсивности скорость теченияжидкости пропорциональна интенсивности и частоте Е а также обратнопропорциональна кинематицеской вязкости рабочей среды. На высоких частотах колебаний скорость течен.я пропорциональна квадрату частоты и почтипропорциональна квадрату коэффициента поглощения.Для создания разности давлений в межэлектродном промежутке необходима неравномерность интенсивности У по его длине Ь. Уменьшение интенсивности И на выходе из промежутка обеспечивается поглощением ультразвука. Поглощение в воде растет на цастотах свыше 0,5 МГц, а при большой амплитуде - увеличивается в несколько десятков раз по сравнению с волнами малой амплитуды. Например, в воде при цастоте Г = 1,5 МГц и интенсивности 11 = = 1 О Вт/м 2 на расстоянии 10 см интенсивность падает вдвое, т.е. коэффициент поглощения примерно составляет 0,1 смИнтенсивность вводимых в межэлектродный промежуток колебаний не должна существенно превышать порога кавитации, поскольку при этом непосредственно у входа в промежуток увеличивается поглощение, а колебания не канализируются в промежуток. Этим обусловлено то, цто преобразователь 6 (фиг. 1) располагают на расстоянии, не более чем в 2-5 раз превышающем велицину промежутка,Порог кавитации при низких частотах мал и увеличивается с повышением15938 частоты. Он снижается при охлаждении рабочей среды и с ростом содержания в ней газа (при электрохимицеской обработке в газоэлектролитных смесях), для дегазированной воды на низких частотах соответствует интенсивности порядка 3 10 Вт/м. Ророг кавитациибзависит от частоты, прицем с ростом последней уменьшается различие в поведении воды дегазированной, или насыщенной газом (воздухом), При частотах более 1 ИГц порог развитой кавитации может быть принят для интенсивности порядка 1 О Вт/м, 5Поскольку течение рабочей среды происходит в межэлектродном промежутке между поверхностями электродов, необходимо таким образом выбрать частоту, цтобы толщина акустического пограничного слоя 1 была существенно меньше зазора а. На протяжении этого слоя амплитуда колебаний уменьша-. ется в е раз. Чтобы подобное тормозящее влияние наличия электродов не 25 сказывалось на создании разности давлений, необходимо задаться условием определенного соотношения между величиной промежутка и толщиной акустического пограничного слоя 8= 0,02 а. 30 Толщина (в метрах) этого слоя, на котором сказывается влияние твердой поверхности электродов, равна(л ) 135 1.) -а,Способ электрохимической обработки, согласно которому осуществляют принудительную прокачку рабочей жидкости через межэлектродный зазор между электродом-инструментом и заготовкой, подключенными к источнику технологического напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности обработки небольших деталей, принудительную прокачку осуществляют путем воздействия на среду ультразвуковыми колебаниями, которые излучают в рабочую жидкость вдоль межэлектродного зазора, причем ультразвуковой преобразователь располагают на расстоянии (2-5)а дх относительно входа в рабочую зону, частоту ультразвуковых колебаний Г выбирают из соотношения где 1 - кинематическая вязкость рабоче 1 жидкости, Для водныхрастворов можно принять10 м/с.40Для водных растворов наименьшую частоту колебаний можно определить из условия ыин Р н (О О 2, Р -8 10ГЧтобы создать в межэлектродном промежутке перепад давления, необходимо подобрать также определенную частоту, обеспечивающую наибольшую разность давлений между входом и выходом промежуткамиРассматривая промежуток как волновод, необходимо. добиться, чтобы в нем возникала так называемая неоднородная волна без затухания, обеспечивающая снижение амплитуды колебаний на 12 6выходе из промежутка. Для этого следует выполнить условие где- длина волны колебаний.При этом Э = -, где С - скоростьСзвука, для воды примерно 1500 м/с.гледовательно, 1, )т750с ц р еА Прсмежуток может зап ират ься, т.е. не пропускать бегуших колебаний с длиной волны, характеризуемой неравенством/2а. Поэтому возникает неоднородная волна, амплитуда которой падает по мере удаления от входной части промежутка. Вся среда в межэлектродном промежутке (волноводе) колеблется синфазно, давление экспоненциально уменьшается по его длине. Таким образом, благодаря интенсивным ультразвуковым колебаниям, вводимым в промежуток, создается принудительное течение рабочей жидкости, т,е. условия для эффективного протекания процесса электрохимического растворения материала детали,Обработку небольших деталей следует проводить в ванне, заполненной рабочей жидкостью. При этом дополнительно может также проявляться положительный эффект интенсификации процесса Формообразования ультразвуковыми колебаниями, Всгедствие этого может быть повышена производительность прс цесса. Формула изобретенияоставитель И. Комароваехред Л,Олийнык 1(орректор Л Бескид Гратилл етиееитт актор Подпис ираж 559 тета по изобретения ва, Ж, Раушская и Г 1(НТ СССР тиямЦ/с; и отб зводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужго л,Гагарина, 191 итт тететит еееттти Заказ 2791 ВНИИПИ Государственного ко 113035, Мо