Способ электрохимической размерной обработки металлов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУбЛИН 9 А)АТГ(1 П(ООЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕПЬСТВУ ВТОРСНОМУ обработя электв авив процессеабочего профилта производят з енения температурыдлине потока впромежутке, для чего ут электродом-инструменпластины с эффектом акреплены на гибкой рарпендикулярно направлектролита в каждой гом, задаваемым фор - 3 /АТежду плм памятициентпоКазага приуры элена 1 С,рев элеродномджоулев астинами с эфи формы, см) пропорциональываюций измене- увеличении тем ктролита в засм/град, ктролита в межпромежутке за а тепла, град. шаг м Фекто коэфф ности ние ш перат зоре разог элект счет де ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт прикладной физикиАН Молдавской ССР(56) 1. Паршутин В.В, и др. Переменные параметры процесса электрохимической размерной обработки металлов. Кишинев-, "Штиинца"., 1971,с.б 0.2. Авторское свидетельство СССРР 737186, кл. В 23 Р 1/12, 1979.( 54)(57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХЙМИЧЕСКОЙРАЗМЕРНОИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, при котором рабочцй профиль электрода"инструмента с гибкой рабочей частьюкорректируют непосредственна в процессе обработки благодаря использованию в его конструкции пластин сэффектом памяти формы, о т л и ч а ющ и й с я тем, что,.с целью повышения точности ки коррекцию Р рода-инструмен симости от изм электролита по межэлектродном обработку вед том, в котором памяти формы з бочей части пе лению потока э его точке с ща мулой1007889 25 На фиг.1 представлен вид рабочей части электрода-инструмеНта с пластиками с эффектом памяти формы; на фиг.2 - профиль обрабатываемой детали в случае использования электрода с: неподвижным профилем; на фиг.З изменение шага пластин вдоль яежэлект" родного промежутка на фиг.4 - разрез электрода-инструмента.Разогрев электролита в межэлектродном промежутке определяют соотношениями, которые выводятся следующим образом.Щ = 0,24 до 3 Изобретение относится к .электро- " физическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано для электрохимической обработ. ки различных полостей деталей машин,Известно, что в процессе электро- химической обработки протяженных профилей в межэлектродном промежутке наблюдается значительное выце" ление тепла, в результате чего в межэлектродном промежутке происходит. 10 перераспределение. тока вдоль обрабатываемой поверхности и появление неодинаковой локальной скорости раст-ворения профиля 1 .Наблюдаемые явления приводят к 15 1ухудшению точности обработки.Известен способ электрохимической обработки с использованием электрода-инструмента, содержащего рабочую часть электрода и пластины, обладающие эффектом памяти Формы 2 .Однако при использовании извест- ного способа пластины, обладающие эффектом памяти форьы, реагируют только на величину пропускаемого через них тока, из-за чего электрод- инструмент не является самонастраивающимся и для его функционирования необходимо наличие блока управления 1 при отсутствии блока управления подобный электрод-инструмент не обеспечивает необходимой точности обработки.Цель изобретения - повышение точности .обработки путем учета изменения параметров электролита до длине 35. его потока в межэмектродиом промежутке.Поставленная цель достигается тем, что в способе электрохимической размерной обработки металлов, при котором рабочий профиль электрода-инст румента корректируют непосредственно в процессе обработки благодаря использованию в его конструкции пластин с эффектом памяти Формы, коррекцию рабочего профиля электрода- инструмента производятв зависимости от изменения температуры электролита по длине его потока в межэлект= родном промежутке, для чего обработку ведут электродом-инструментом, .50 в котором пластины с эффектом памяти формы закреплены на его гибкой рабочей части перпендикулярно направлению : потока электролита в каждой его точке с шагом, зада" ваемым соотношением в зазоре на 1 ЦС, см/град;разогрев электролита в межэлектродном промежутке засчет джоулева тепла, град,для случая обработки длиномерного канала0,24 ьО,ьтве .3 сдля.случая прошивкиО" зогьт: - вхр -г 1 Яа Яусбгде 60 - омическая составляющая падения напряжения на электродах, ВЬ - ширина межэлектродногопромежутка, см;- длина межэлектродного промежутка., см,". г/смирс - удельная теплоемкостьэлектролита, кал/г град;плотность тока, А/см Ртемпературный коэффициент электропроводности, град ;Ы - удельная электропроводность электролита в сечении Г,см /см ;го - радиус центральногоотверстия электрода-инструмента, подводящегоэлектролит, см;г . - рабочий радиус электрода-инструмента 7 см8 - величина межэлектродного зазора, см.(2) Я с МЬТ шаг между, пластинами с эффектом памяти Формы, см - коэффициент пропорциональности, показывающий из-, менение шага при увеличении температуры электрода где 3 - ток между электродами, Ьф,- время обработки, с.60 Количество тепла, выделившеесяот перепада температуры на входе. и выходе из рабочего зазора от джоулева тепла равноПриравнивая выражения (1) и (4)получаемг 024 ЬЦЭ . (5)ЦУсПоскольку плотность тока определяется соотношением то выражение (5) принимает вид,и изменение теплопроводности элект-,ролита незначительны, поверхностианода и катода эквипотенциональны, нагрев электролита в насосе незначите,лен, можно считать, что теплоотдачапроисходит в основном за счет. конвективного теплообмена. Тогда, виделив мысленнов межэлектроднем зазоре.объем, ограниченный цилиндрическимиповерхностями радиусов г и г+ Ог,дс,в. этом объеме, выражение можно напй-сать для количества джоулева тепла,выделенного за время дд - ".2 Вгдг(д дс (8) где 63 - плотность тепловой мощности,: (ф1.( " )где М-," удельная электропроводность45электролита в сечении г,За это же время. через выделенный объем проходит электролит с массой .Йт 3 2(гоугсгде Ур - скорость течения электролитав сечении г , определяемаячерез расход соотношениемЯВ результате поглощения джоулеватепла температура электролита на выходе иэ рассматриваемого объема повышается на величину ОТ,определяемуюравенством 60 Приравнивая выражения (,8) и (12и учитывания равенства (9) - (11) н 65 зависимость изменения удельной электропроводности раствора от температуры получают дифференциальное .уравнение 3 (ьТ)= ЛМо(1 +дт)г, (14)ь Решение этого уравнения при граничных условиях Ь Т" = О при г = г, дает выражение для нагрева электро-лита в зазоре С внешней стороны рабочего профиля закреплены с определенным шагомпластины, обладающие эффектом запоминания формы при многократном термоциклировании. В качестве ма- . териала,обладающего эффектом запоминания форьщ, выбраны сплавы никеля и титана, Каждая пластина. имеет разлйчный эффект запоминания форти. Шаг между пластинами изменяется по направлению протекания электролита.Память на укрепленных с внешней стороны рабочего профиля 1 пластинах 2 (фиг.1) записывается следующим образом. Пластине 2 придают определенную форму и фиксируют это состояние нагревом при требуемой температуре. Остыв, пластина 2 распрямляется и в таком виде прикрепляется на внешней поверхности рабочего профиля 1 инструмента 3 (профиль обрабатываемой детали).Способ электрохимической размер-ной обработки осуществляют следующим. образом.При пропускании тока через протекающий электролит температура последнего вдоль зазора изменяется, сущест- венным образом влияя на перераспре-. делениетока по длине рабочей поверхности, что и приводит к низкой точности обработки.На фиг.2 схематично показан профиль обрабатываемой детали 3 в случае использования электрода с неподвиж-. ным профилем.В предлагаемом способе на внешней поверхности 1 электрода-инструментарасположены пластины 2, обладающие памятью при многократном термоцикли ровании. При неравномерном вдоль рабочей поверхности разогреве электро лита пластины 2 в соответствии с памятью изгибаются и придают рабочей поверхности форму (фиг,1), позволяющую добиться высокой точности обработки.БлаГодаря выполнению пластин с различным эффектом запоминания фор 1007889мы и закреплением их с определенным шагом удается придать рабочему профилю требуемую форму и компенсировать перераспределение тока по длине меж- . электродного зазора. Практически для любого уровня температуры таким образом подбирается оптимальная форма рабочего профиля, что и обеспечивает высокую точность обработки. Изменение шага между пластинами по направлению протекания.электроли та позволяет более существенным образом изменять Форму рабочей поверхности на выходе из зазора, В качест-, ве примера сплава, обладающего памя-, тью, приведен сплав никеля и титана. 15 Достоинством этого сплава является помимо памяти вЫсокая технологичность обработки. Количество циклических колебаний, выдерживаемых этим спла.вом, достигает 10 млн т.е, долговечность электрода-инструмента не лимитирована.Коэффициент пропорциональности ф определяется экспериментально и зависит от электролита, свойств рабочей поверхности электрода, ее толщины и т.д.Высокие технико-экономические показатели способа достигаются тем, что оптимальную Форму рабочей поверх-, ности ищет сам электрод, не требуя 30 сложных систем управления и соответствующей корректировки. Память на пластинах 2 можно подобрать эксперименхальным путем. При необходимости память на элементах 2,можно перезаписать термической обработкой. Применение указанного электрода-инструмента 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.П р и м е р 1. Обработку длинно- мерного канала ведут в 15-ном вод ном растворе хлористого натрия при а О = 15 В, ширина межэлектродного промежутка В = 0,3 см, общая длина канала 3 = 9,0 см. В этом случае С 867 кал/кг.град, О = 1,1 г/см. 50 Расход электролита Д = 10 см/с, толщина рабочей части электрода 2,0 см, величина межэлектродного зазора В = 0,03 см. В чет;1 рех"сечениях межэлектродно-. го промежутка экспериментально измерены локальные плотности тока: Ол = 2,6 смр= 16,0 А/см при 62 = 4,2 см;29,0 А/см , при6,2 см, = 50 А/см и при 34 = 8,1 см, 4= 85 А/смЭкспериментально определенный ко,эффициентравен 1,0, в этом случае согласно расчету по предлагаемой формуле в укаэанных сечениях разогрев. .электролита равен соответственно ДТ= 4,7 С; Д Тд = 8,6 С,.ДТЭ14,7 С; 6 Т 4 = 25 С, а рассчйтанная величина шага между пластинами с эффектом памяти составляет 10,21 см) Ь = 0,11 смр Ь0,06 см и Ь 4 = 0,04 см при длине пластины с памятью 1,5 см, а толщине 0,2 см (см.фиг.3) .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 натрия при 60 = 8 В. Радиус центрального отверстия,электрода-инструмента для прокачки электролита Го0,15 см, наружный радиус электрода Р2,64 см,.наружный радиус трубки для прокачки электрода 0,45 см, толщина рабочей части электрода 0 1 см, расход электролита Д = 60 см /с, величина межэлектродного промежутка 3 = 0,025 см , вб = 0,0212 / град,Ж=0,1792 Ом"см " при Т = 22,3 фС. В двух сечениях межэлектродного промежутка по Формуле были рассчитаны перепады температуры: для Р 1 = 1,2 см, дР = 9,73 фС,р для г =1,95 см, 6 Т = 29,2 ОС, Эксперимен-. тально определенный коэффициент ф равен 2,9, а рассчитанные величины шага между кольцами с эффектом памяти соответственно ц = 0,29 см и 6 = 0,09 см при ширине кольца 0,6 см и толщине 0,2 см фиг, 4),Таким образом, по сравнению с обработкой по известному способу получен практически равномерныйсъем вдоль.межэлектродного промежутка.