Способ резки токонепроводящих материалов

Союз Советских Социалистических Республик(51)м, Кл,з с присоединением заявки Нов В 23 Р 1/04 //С 03 С 23/00 Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени инстит АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ РЕЗКИ ТОКОНЕПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к электро- физическим методам размерной обработки токонепроводящих материалов и может быть эффективно использовано при размерной резке материалов, содержащих окислы металлов и окисные композиции с окислами металлов в их составе.Известен способ обработки токонеп О роводящих материалов в среде электролита при подаче электрического напряжения на неподвижные электроды, среди которых катод установлен на поверхность обрабатываемого материала и имеет плотность тока, большую плотность тока у анода ь 11 .Недостатком известного способа резки является невысокая точность обработки, ибо при резании тепловое. воздействие распространяется на довольно широкую зону обрабатываемого материала, что приводит к изменению физических свойств материала в зоне воздействия теплового источника,Цель изобретения - повышение точности резки.Поставленная цель достигается тем, что процесс обработки ведут в охлажденных до 0-10 С электролитах, содержащих ионы щелочных металлов, в два этапа, устанавливая плотность тока на катоде сначала 1420 а/см , а затем 21-90 а/см, а плотность тока на аноде поддерживая не менее, чем в 10 раз меньше плотности тока на катоде, причем анод располагают с зазором по отношению к обрабатываемому материалу.Сущность способа резки материалов, содержащих окислы металлов и окисные композиции с окислами металлов в их составе состоит в том, что зона реза безнагревно восстанавливается до образования металлической пленки, при плотности тока на неподвижном катоде 1: 20 а/сьР, в охлажденных растворах электролитов, содержащих ионы металлов, а затем производят плаэмохимическое испарение металлической пленки при плотности тона на катоде 21 Ф 90 а/см При контакте катода с окислом окисел в зоне контакта переходит в реакиионноспособное состояние, Выделяющиеся на катоде ионы водорода, щелочных металлов отрывают кислород от окисла, который восстанавливается до металла. Процесс восстановления протекает при температуре, равной температуре элек 865584тролита. Чем выше плотность тока на катоде, тем выше перенапряжение ионов водорода, ионов щелочных металлов, они становятся более активными, интенсивнее протекает процесс выста- новления окислов металлов.Плотность тока на катоде должна быть значительно выше плотности тока на аноде.Это необходимо для того, чтобы существенно отклонить систему от равновесия, чтобы протекал катодныйпроцесс. Температура растворов электролитов снижается до 0-10 С для того, чтобы увеличить перенапряжение ионов водорода, щелочных металлов. Безнагревное восстановление зоны реза протекает при плотности тока на ка тоде 1-.20 а/см. К участкам окисла, лежащим около эоны реза, блокируется поступление ионов водорода, щелочных металлов, например механических (применяя катоды специальной формы и 20 конструкции) . Восстановленная до металла эона реза становится продолжением катода.После восстановления эоны реза увеличивается плотность тока на катоде до 21-:90 а/см . При этой плотности тока возникают искровые разрезы между восстановленной металлической пленкой на окисле (окисной композиции) и раствором электролита.30Под действием искровых разрядов испаряется восстановленный металлический слой и формируется рез.Температура катода при плотностях тока от 1 до 90 а/см равна температуре раствора электролита, в котором он находится. Резка холодным катодом невозможна без образования восстановленной металлической пленки на окислах и окисных композициях. Точность резки повышается благодаря 40 исключению интенсивного, локального теплового источника, которым являются нагретые электролитной плазмой электроды. Данным способом может быть осуществлена резка различных окислов 45 и окисных композиций,хотя бы одйн из компонентов которых восстанавливается.На Фиг,1,2 и 3 показаны металлический катод 1, контактирующий с обрабатываемым Ферритом 2 и раствором электролита в зоне реза, диэлектрическая 6 цравка 3, которая блокирует контакт металлического катода с раствором электролита, диэлектрическая гайка;4, анод 5 цилиндрической формы 6 - раствор электролита 6, ванна 7,Способ иллюстрируется примерами,П р и м е р 1. Проводится резка йл, й-Ио ферритов. Ферритовые образцы имеют цилиндрическую, сфери- ЩО ческую и плоскую форму. Участки феррита прилегающие к зоне реза., ширина которой 0,3 мм, защищались от ионоввосстановителей оправками специальной формы и конструкции. Оправки од б 5 новременно служат токоподводгми к зоне резки (катод) .Резка осуществляется в охлажденных до ООС 10-ных растворах К СО,йа,100 йа 0 Н, КОН, (. 50. Свинцовыйанод цилиндрической 3 ормы (Д внутрен=100 мм, Д нар.=120 мм, Н=50 мм) неконтактирует с обрабатываемым ферритом. При плотности тока на катоде20 а/см 1 производят безнагревное восстановление зоны резки до образования металлической планки, при этомзона резки становится продолжениемкатода, Толщина металлической пленки15 мкм. Время восстановления 0,5 мин.Затем повышают плотность тока накатоде до 90 а/см, Восстановленныйметаллический слой зоны резки обраба-.тывается искровыми разрядами, которыеиспаряют металлическую пленку; Феррит при этом разрушается по зонеискрового надреза. Время плазмохимической обработки восстановленногослоя ферритов до разрушения составляет 0,5 с. Плотность тока на катодене менее чем в 10 раз выше плотноститока на аноде.Исследования показывают, что ширина реза не выходит за пределы восстановленного металлического слоя.П р и м е р 2, Проводится резкаокисных пленок, а также Ферритовыхпленок напыленных на подложки изокиси алюминия, кварца и имеющих сферическую. цилиндрическую и плоскуюФорму, методом плазменного напыления.Толщина окисных пленок до 0,1 мм.Ширина зоны реза 0,5 мм. Поступлениеионов восстановителей к участкам, прилегающим к зоне резки блокируетсяоправками. Оправки одновременно служат токоподводами к зоне резки (Фиг.1,2 и 3).Резка окисных пленок осуществляется в охлажденных до 10 С 253-ныхрастворах,ФБезнагревное восстановление пле"нок на всю их толщину в зоне резаосуществляют при плотности тока наконтактирующем с окислом катоде1 а/см.Плазмохимическое испарение восстановленных пленок осуществляют приплотности тока на катоде 25 а/см.Свинцовый анод цилиндрическойФормы (Д внутр=100 мм, Д нар,=120 мм,Н=50 мм) не контактирует с обрабаты"ваемым материалом. Плотность токана катоде не менее, чем в 10 раз выше плотности тока на аноде. Исследования показывают, что ширина реза не выходит за пределы восстановленного слоя.Использование предлагаемого способа резки окислов и окисных композиций обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества;865584 Формула изобретения 20 25 а) повышается точность резки окислов металлов благодаря тому, что зона реза предварительно восстанавливается до металла и становится продолжением катода, а затем обрабатывается искровыми разрядами, оставаясь при этом холодной;б) удрощается способ резки, так как с окислом контактирует только один электрод хат), температура которого равна температуре электролита, при этом катод и анод неподвижны,в) способ пригоден для резки как хрупких, так и не хрупких окислов и окисных композиций. 1. Способ резки токонепроводящих материалов в среде электролита при подаче электрического напряжения на неподвижные электроды, когда катод установлен на поверхность обрабатываемого материала и имеет плотность .тока большую, чем плотность тока на аноде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с пелью повышения точности резки при обработке материалов, содержащих окислы металлов и окисные композииии с окислами металлов в их составе, пронесс обработки ведут в охлажденных до 0-10 фС электролитах, содержащих ионы щелочных металлов, в два этапа, устанавливая плотность тока на катоде сначала 120 см, а затем 21-90 а/см.2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что анод в пропессе обработки располагают с зазором по отношению к обрабатываемому материалу, а плотность тока на аноде устанавливают не менее, чем в 10 раз меньше плотности тока на катоде. Источники информации,принять;е во внимание при экспертизе 1. Патент Японии 9 51-31558,кл. 74 9 б, опублик. 1976.