Способ электрохимического полирования сферических тел и устройство для его осуществления

(53)М. Клз с присоединением заявки Йо С 25 Г 3/06 С 25 Р 7/00 Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(088.8) Опубликовано 300881. Бюллетень Й 9 32 Дата опубликования описания 30. 08. 81 А.М. Филиппенко, В.Д, Кащеев, Ю,С. Харитонов и А,А. Трищенков(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯСФЕРИЧЕСКИХ Ч,ЕЛ И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛБНИЯ 2.при сохранении их геометрической точности.Цель изобретения - повьвение качества обработки путем равномерности съема металла.Указанная цель достигается техни-. ческим решением, представляющим собой новый способ электрохимического полирования сферических тел при вращении их в электролите, осуществление которого обусловливается применением устройства определенной новой конструкции.Предлагаемый способ отличается от известного тем, что процесс ведут в восходящем потоке электролита при критической скорости Чт, определяемой по формуле гСпособ осуществЛяют устройсФвоМ, содержащим рабочую камеру, выполнен%ную в виде барабана, установленного с возможностью вращения, и электроды.Однако данное устройство не обеспечивает качественного электрохими-.ческого полирования сферических тел 36 Изобретение относится к электро- химическому полированию металлоизделий сферической формы, например шариков подшипников качения, используемых в приборах.Наиболее близким к предлагаемому является способ анодно-абразивной обработки деталей в барабанах, ,при котором обрабатываемые детали вращаются в барабане с абразивной массой30 при биполярном наложении тока, Указанный способ обеспечивает сглаживание острых кцомок и удаление заусенцев с деталей 111.Однако при обработке шариков не тз достаточная равномерность вращения не позволяет сохранить высокую геометрическую точность. Кроме того, большие утечки тока через электролит и интенсивное перемешивание делают не- О: возможньи ведение процесса в режиме электрохимичесКого полировании. радиус сферического тела; ускорение свободного падения;удельный вес сферического тела;удельный вес электролита;.безразмерный коэффициент сопротивления жидкости.Отличие устройства, позволяющее осуществить новый способ, состоит в том, что электроды выполнены в форме труб, соосно соединенных с камерой .по ее торцам, а рабочая камера в виде вертикально расположенной трубы, внутренняя полость которой расширена кверху, при этом нижний электрод подключен к положительному полюсу источника тока и выполнен из -.материала обрабатываемого иэделия.На чертеже представлено предлагаемое устройство для электрохимического полирования сферических тел,общий вид. 50 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 еО О Устройство содержит два вертикально и соосно расположенных трубчатыхэлектрода 1 и 2, из которых верхний 1является катодам, а нижний 2 - анодам. Между, электродами 1 и 2 соосноим расположена рабочая камера З,расширяющаяся снизу вверх по высоте,причем меньший диаметр камеры большедиаметра обрабатываемого сферическоготела 4.Устройство работает следующимобразом,Включается подача электролита нв устройстве создается определенныйпоток электролита снизу вверх. Обрабатываемое сферическое тело 4 вводится в верхнюю часть устройства,проходит через верхний электрод 1и попадает в рабочую камеру 3, гдеудерживается во взвешенном состоянииблагодаря компенсации силы тяжестисилой сопротивления, которая возрастает по мере увеличения скорости по"тока электролита, обусловленного постепенным сужением сечения рабочей камеры 3. На электроды 1 и 2 подаетсянапряжение.Необходимо отметить, что качественное полирование наблюдаетсялишь при соблюдении условия, когдаанод находится внизу, а катод вверху. При таком подключении на поверхности тела 4, обращенной к аноду(поверхность является катодом), выделяется водород, а поверхностЪтела 4, обращенная к катоду, аноднорастворяется, причем побочно идетреакция выделения кислорода.Поскольку.на выделение кислорода идет меньшая доля тока, чем на выделение водорода,в каждый момент времени числопустырьков,еще не оторвавшихся от катодной поверхности в нижней частисферического тела 4, превышает числопузырьков на анодной поверхноститела 4. Таким образом, сферическоетело 4 все время находится в неустойчивом состоянии, которое еще болееусугубляется наличием протока электролита. В этих условиях тело 4 приобретает непрерывное хаотическоевращательное движение, что и обеспечивает равномерность, обработки. Как известно, процессу электрохимического полирования всегда предшествует стадия травления (индукционный период), во время которойприанодной зоне накапливаются продукты анодного растворения и формируются необходимые условия для электрохимического полирования.В данном случае продукты растворения трубчатого анода 2, которыйизготавливается из того же материала,что и обрабатываемое тело, потокомэлектролита вносятся в зону обработки. Таким образом, трубчатый анод 2формирует. условия электрохимическогополирования тела 4, то практическиисключает стадию травления. Послеокончания полирования ток отключается, подача электролита прекращается,при этом сферическое тело 4 свободновыходит из рабочей зоны и через нижний электрод 2 эвакуируется нз устройства.1В процессе электрохимического по-.лирования нижний электрод 2 растворяется, что требует его периодическойзамены. Для увеличения срока службывнутренний диаметр нижнего электрода2 целесообразно делать равнымменьшему диаметру рабочей камеры 3.П р и м е р. Проводят окончательную доводку шариков диамесром 2 ммиз сплава 4.0 ХНЮ-ВИ (химический состав, мас.%: никель-основа, хром39,0-41,0, алюминий - 3,3-3,8, при"меси не более 0,85) традиционным спо"сабом путем обкатки между двумя чугунными дисками и электрохимическимполированием (ЭХП) по предлагаемомуспособу.ЭХП шариков проводят как дополнительную операцию после полного цикла доводки шариков по традиционнойтехнологии в электролите состава,об.Ъф,9Н 504. (уд. вес. 1, 84 г/см ) 40Н 5 Р 04 (уд,вес, 1,70 г/ему) 40Этанол 20Соли сульфокарбоновых кислот, г/л 0,1По режиму:Сила тока, А 0,3Напряжение на электродах,В 55Длительность полирования,с 10Температура электролита,С 20-25Скорость протока электролита,мл/мин 10Размеры рабочей камерыМеньший диаметр, мм 2,2Больший диаметр, мм 4,0Высота, мм 8,0Величина съема при этом составляет 1,5 мкм на диаметр.После ЭХП шарики исследуют на шероховатость поверхности по методике ГОСТ 2789-73 с использованиеммикроинтерференционного микроскопаМИИ, на микротвердость поверхностина приборе ПМТ-З, на коэффициент тре859489 Отклонения от сферичности шариков по ГОСТ3722-60 Видокончательнойобработки Коэффициенттрения Вид поверхности Класс шероховатости по ГОСТ2309-73(су 12) Как видно из таблицы, после трохимического полирования по лагаемому способу качество пов ности шариков повышается. Сфер шариков остается на таком же в уровне, как и при доводке по т ционной технологии,элек- редрх чность сокомади- радиус сФерического- ускорение свободногония" удельный вес сфериче е9 а; аде о тела;Щк - удельный вес электролита;С - безразмерный коэффициент .сопротивления жидкости.2. Устройство для осуществленияспособа электрохнмического полирования сферических тел, по п,1, содержащее рабочую камеру и электроды,о т л к ч а ю щ е.е с я. тем, чтоэлектроды выполнены в Форме труб,соосно соединенных с камерой по ееторцам, а рабочая камера выполненав виде вертикально расположеннойтрубы, внутренняя полость которойрасширена кверху.3, Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что нижнийод подключен к положительномуисточника тока и выполнен изалов обрабатываемого изделия.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Вишиицккй А.Л. Анодно-абра"знвная обработка в барабанах "Электрофизические к электрохимическиеметоды обработкиф, НИИИЙО, 1971,В 10, а, 4-8,Предлагаемый способ ЗХП исследовать физико-химичес ства поверхностных слоев ш что является важным для вы тимальной технологии их из ния. Он может быть также п для дефектоскопни шариков удалению тонкого слоя мет каженной структурой, маски верхностные дефекты типа позволяет повысить надежно коподшипников в целом.,позволяеткие свойариков,бора опготовлеримененблагодаРя .алла с ис" рующего порещин,чтость шариФо ула изобретения45 электрохимического полкических тел при враще-. ктролите и наложении тока, о т л и ч а юем, что, с целью. повыше обработки путем равнометалла, процесс ведутотоке электролита приорости Ч., определя 1. Спосровання сфнии их в элбиполярногощ и й с яния качестмерности св восходящекритическоемой по Фор электр полюсу матери ема м и ск ния на машине МАСТ, на геометрй- Результаты исследований приведеныческую точность на приборе "Талирондф, в таблице.85948 Е оставнтель И. Сааковаехред И. Асталош КорректорН. Швцдкая актор К. Лемба аказ 7480/45 тентф, г. Уагород, ул, Йроектна филиал ПП Тираа 704 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений н 3035, Москва, Ж, Рауюска