Elektrokémiai feldolgozás

Az elektrokémiai feldolgozás (ECM) az elektromosan vezető anyagok feldolgozásának módszere, amely a munkadarab alakjának, méretének és (vagy) felületének érdességének megváltoztatásából áll az anyag elektrolitban való anódos feloldódása miatt elektromos áram hatására. jelenlegi.

Az elektrokémiai feldolgozás típusai

Elektrokémiai tömeges másolás  - Elektrokémiai megmunkálás, amelyben a szerszámelektróda alakja megjelenik a munkadarabban

Elektrokémiai varrás  - Elektrokémiai feldolgozás, melynek során a szerszám elektródája a munkadarabba mélyedve állandó keresztmetszetű furatot képez

Tintasugaras elektrokémiai villogás  - Elektrokémiai villogtatás kialakított elektrolitsugár segítségével

Elektrokémiai kalibrálás  - Elektrokémiai felületkezelés a pontosság javítása érdekében

Elektrokémiai esztergálás  - Elektrokémiai feldolgozás a munkadarab elforgatásával és az elektróda-szerszám transzlációs mozgásával

Elektrokémiai vágás  - Elektrokémiai feldolgozás, amelynek során a munkadarabot darabokra vágják

Elektrokémiai sorjázás

Elektrokémiai jelölés

Többelektródos elektrokémiai feldolgozás  - Elektrokémiai feldolgozás, amelyet egy közös elektromos áramforráshoz csatlakoztatott elektródák végeznek, amelyek a feldolgozás során azonos potenciálon vannak

Folyamatos elektrokémiai megmunkálás  - Elektrokémiai megmunkálás folyamatos feszültséggel az elektródákra

Impulzus elektrokémiai feldolgozás  - Elektrokémiai feldolgozás az elektródák időszakos feszültségellátásával

Ciklikus elektrokémiai feldolgozás  - Elektrokémiai feldolgozás, amelyben az egyik elektróda egy adott sorrenddiagram szerint mozog,

valamint egyéb vegyes típusú elektrofiziko-kémiai feldolgozás (EPCMO), beleértve az ECHO-t is:

• anódos mechanikai kezelés;
• elektrokémiai csiszoló feldolgozás ;
• elektrokémiai őrlés ;
• elektrokémiai kikészítés (ECD);
• elektrokémiai csiszoló polírozás ;
• elektroeróziós kémiai kezelés (EECM);
• elektrokémiai ultrahangos kezelés stb.

A módszer fizikai és kémiai lényege

Az elektrokémiai feldolgozás során az eltávolítás (feloldódás, fémeltávolítás) mechanizmusa az elektrolízis folyamatán alapul . A fémeltávolítás a Faraday-törvény szerint történik, amely szerint az eltávolított fém mennyisége arányos az áramerősséggel és a feldolgozási idővel. Az egyik elektróda (munkadarab) az áramforrás pozitív pólusához csatlakozik, és az anód , a második (szerszám) pedig a negatívhoz; az utóbbi a katód .

Az elektrolízis jellemzői az anód térbeli oxidációja (oldódása), valamint a fém redukciója (lerakódása) a katód felületén. Az ECM-ben olyan elektrolitokat használnak, amelyek kationjai az elektrolízis során nem rakódnak le a katód felületén. Ez biztosítja az ECHO fő előnyét az elektroeróziós megmunkálással szemben  - az elektróda-szerszám alakjának változatlanságát. Az ECHO alatti elektródfolyamatok stabilizálása és az elektródák közötti résből az oldódási termékek (iszap) eltávolítása érdekében az elektrolitot a munkazónába kényszerítik, azaz bizonyos nyomással szivattyúzzák.

Az elektrokémiai feldolgozás (ECM) fejlődésének története

• 1911 A fémek elektrokémiai feldolgozásának módszereinek felfedezése az orosz tudósok prioritása. Az elektrokémiai feldolgozás az elektrokémiai polírozásból származik, amelyet 1911-ben javasolt a híres orosz kémikus, E. I. Shpitalsky.
• 1928 V. N. Gusev első kísérletei a gépalkatrészek feldolgozásának intenzívebbé tételével arra a tényre vezettek, hogy már 1928-ban lehetőség nyílt a nagy fémforgácsoló szerszámgépek ágyainak elektrokémiai feldolgozására . Ekkor javasolta V. N. Gusev (L. A. Rozskovval együttműködve), hogy az ECHO eljárást szűk elektródák közötti hézagokon (akár tizedmilliméterig) hajtsák végre az elektrolit kényszerszivattyúzásával (A. S. No. 28384, 03/ 21/28) .
• 1941-1945 V. N. Gusevnek, kollégáinak, E. A. Drozdnak, I. Ya. Bogoradnak és másoknak sikerült anódmechanikai feldolgozási módszert kidolgozniuk.
• 1947-1950 Ezekben az években háromféle fémfeldolgozást határoztak meg elektrokémiai jelenségek felhasználásával: dimenziós elektrokémiai, anód-mechanikus és anódcsiszoló. 1948-ban V. N. Gusev laboratóriumában egy elektrokémiai berendezést hoztak létre az elektrolitáramban történő feldolgozáshoz, amelyet először páncélozott acél lyukak készítésére használtak . Ezzel egy időben elvégezték az első kísérleteket a turbinalapátok feldolgozásával kapcsolatban. Néhány évvel később hazánkban is a világgyakorlatban először került sor az elektrokémiai alakítási műveletek ipari bevezetésére.
• 1962 V. Yu. Veroman, I. A. Baisupov és mások sorjázási eljárást hoznak létre az ENIMS-ben.
• 1963 A. N. Goldobin, Yu. I. Kopteev és mások komplex kontúrvágást javasoltak huzalelektródával.
• 60-as évek A Szovjetunióban egy sor elektrokémiai gépet hoztak létre sorjázásra, felületi csiszolásra, kétoldalas feldolgozásra és másolás-piercingre, amelyek egyenárammal működtek . (Katalógus-referenciakönyv. Elektrofizikai és elektrokémiai gépek. M. 1969)
• 65-68 év 1965-ben kezdett megjelenni az Electronic Processing of Materials című folyóirat, 1968-tól pedig az Electrophysical and Electrochemical Methods of Processing.
• 70-80-as évek Most már át lehet váltani impulzusos és impulzus-ciklikus feldolgozási módszerekre. Ezekben az években a Szovjetunióban akadémiai tudományok, ágazati kutatóintézetek, felsőoktatási intézmények, nagy ipari vállalkozások alapján működtek az ECHO fejlesztésére szolgáló tudományos központok Moszkva, Kisinyov, Tula, Leningrád, Ivanovo és Kazany városokban. , Kujbisev, Jereván, Ufa, Novoszibirszk stb. Rendszeresen tartottak szakági, szövetségi és nemzetközi konferenciákat az elektrofizikai és elektrokémiai feldolgozási módszerekről. A Szovjetunióban elektrokémiai másoló- és tűzőgépeket hoztak létre és vezettek be a gyártásba: 4412, 4412FTs, 4420, 4420F4, 4420FTs, 4420F11, 4A420 / F11, 4A420 / F3, F3a420 / F3, F4a420 / F3,2F3M,2FT,4,4,4,4,4 , 4A423FTs, 4424, MA4424, AGE-10, AGE-11, AT-80, AT-90, SEP902, SEP902M, SEP902MA, SEP902P, SEP902A, SEKHO-4A, SEKHO-421, E-40, E-40 -468, EGS-2, EGS-29, ECU-150, ECU-151, ECU-152, ECU-400, ECU-1503, ERO-120, EHS-12M stb. 1986-ban új katalógus jelent meg a Szovjetunió - kézikönyv "Elektrofizikai és elektrokémiai gépek" A Szovjetunióban mélyreható tanulmányokat végeztek az ECHO folyamat elméletével kapcsolatban ( F. V. Sedykin , Yu. N. Petrov, V. D. Kascsejev stb.) V. P. Smolentsev, I. I. Moroz, D. Z. Mityashkin, D. T. Vasziljev, L. B. Dmitriev, G. N. Znigerman, V. V. Borodin, G. N. Zaydman , V. A. Shmanev, Yu. V. Golovachev, V. G. Filimoshin, A. K. Zhuravsky, D. Ya. Dlugach, G. A. Alekseev, V. V. Lyubimov, V. F. Orlov, B. I. Chugunov, B. N. Kabanov, Ya. M. Kolotyrkin, A. G. Atanasyants, A. I. Dikusar, G. S. Domente, G. R. Engelhardt és mások. Ebben az időszakban az elektrokémiai gépek fejlesztését végezték a világ számos országában: USA (Chem-Form Ex-Cell-0, Cincinnati Milling Co, Anocut Eng), Nagy-Britannia (Mechem), Franciaország (Qualitex), Csehszlovákia (Vuma), Hollandia (Philips), Japán ( Mitsubishi Electric Co, Hitachi Ltd., Svájc (Chamilles), Németország (R. Bosch, AEG-ELOTHERM).
• 1986 Tula városában került megrendezésre a Szovjetunióban az utolsó VI. All-Union tudományos és műszaki konferencia "Gépalkatrészek elektrokémiai dimenziós feldolgozása". Ugyanakkor a külsőleg kedvező háttér, „derült égből mennydörgés” mellett az elnök megnyitó beszédében is elhangzott az információ. Ya. egyenáramú feldolgozás vitte el, az elektrokémiai berendezések pedig terjedelmesek, energiaigényesek és gyakran maradtak. már nem felelt meg az alakítási pontosság fokozott követelményeinek.
• 1988 Az ES-4000 elektrokémiai szerszámgép megalkotása és bevezetése 40 cm²-ig terjedő feldolgozási felülettel, amely versenyképes a feldolgozási pontosság tekintetében az elektroeróziós gépekhez képest.
• 90-es évek Több száz ES-4000 gépet helyeztek gyártásba Oroszországban és külföldön. Az EMO sorozat nemzetközi kiállításain (Milánó, Hannover, Párizs) végzett munkák azt mutatták, hogy nincs ilyen berendezés a piacon.
• 1998 Egy új ES-80 elektrokémiai gép kifejlesztése 80 cm²-es feldolgozási felülettel.
• A 80-as-90-es években az oxigéntartalmú elektrolitok passziválásában ( NaNO 3 , KNO 3 , NaClO 3 , Na 2 SO 4 stb. vizes oldatai) az impulzusos és impulzus-ciklikus feldolgozás fejlettebb sémáit fejlesztették ki, amelyek lehetővé tették. a feldolgozási hiba csökkentése 0,02…0,05 mm-ig és az érdesség Ra 0,2…0,4 µm-ig.

A 21. század elején megnőtt az érdeklődés az elektrokémiai alakítás iránt. Oroszországban és külföldön egyaránt megjelennek cégek új berendezések fejlesztésére. A csúcstechnológiás iparágak (precíziós műszerek, orvosi és orvosi berendezések, repülőgép-hajtóművek gyártása stb.) megjelenésével kapcsolatban a nagy szilárdságú és kemény anyagok új csoportjai (beleértve a nanostrukturáltakat is), az alkatrészek alakjának bonyolódása, ill. a felületi réteg minőségére vonatkozó követelmények szigorodása, új elektrofizikai és elektrokémiai feldolgozási technológiákra van szükség. A válasz erre a technikai fejlődés iránti kérésre az volt, hogy 1998-2011-ben megjelentek a bipoláris mikroszekundumos ECHO rezgőelektródát használó új módszerei, amelyeket az ESM LLC (Ufa, Oroszország) szerzői csoportja javasolt. Ezeknek a módszereknek az a sajátossága, hogy ultrakicsi (3 ... 10 μm) elektródközi hézagokon hajtják végre nagy sűrűségű áramimpulzusok csoportjait (10² ... 10 4 A / cm² nagyságrendű). Megvalósításukkal elérhetővé válik a kisebb (0,001...0,005 mm) megmunkálási hibák biztosítása, a mikron és szubmikron tartományba eső részek felületein szabályos makro- és mikrodomborművek kialakítása, optikailag sima felületek (Ra 0,1... 0,01 µm). És mindezt lényegesen magasabb (a versenytárs technológiákkal összehasonlítva) teljesítménnyel a befejező műveletekben.

1989-2003 sorozatgépek gyártása ES-4000, ES-80.

2003 SFE-4000M és SFE-8000M elektrokémiai piercing gépek tömeggyártásba kerültek

• 2008-2012 Precíziós elektrokémiai másoló- és tűzőgépek választéka: ET500, ET1000, ET3000, ET6000-3D (három koordinátás gép)
• 2010: ET-ECO rendszerek a környezetbarát elektrokémiai technológiához minden típusú elektrokémiai géphez
• 2011-2012 speciális elektrokémiai gépek, sET8000-2D és sET6000-3D repülőgép-hajtóművek lapátjainak és tömlőinek feldolgozásához
• 2014 SFE-5000M elektrokémiai fénymásoló varrógépek sorozatgyártása
• 2017 SFE-12000M elektrokémiai másoló-piercing gépek sorozatgyártása 120 négyzetcm-ig.

Elektrokémiai gép

Az ECM-eljárás végrehajtására szolgáló technológiai berendezések általában egy adott technológiai folyamatra specializálódtak, az alacsony termelékenység (összehasonlítva más formázási módszerekkel: megmunkálás, elektroeróziós megmunkálás ) és a folyamat összetettsége miatt. Az ECHO azonban számos egyedi technológiai tulajdonsággal rendelkezik (a feldolgozó elektróda alakjának állandósága, kemény és rideg vezetőképes ötvözetek feldolgozása, amelyek mechanikai vágási és köszörülési módszerekkel történő feldolgozása lehetetlen, vagy alacsony termelékenység, a minimum a munkadarab terhelése lehetővé teszi a vékony falú, áttört részek feldolgozását, a felületi réteg feldolgozása (olvadás, keményedés, hőkeményedés) utáni részben módosított réteg hiányát, a végrehajtó test (elektróda) ​​kemény- az alkatrészek üregei és lyukai eléréséhez), amelyek lehetővé teszik olyan alkatrészek feldolgozását, amelyek más ismert feldolgozási módszerekkel nem kivitelezhetők.

Az elektrokémiai gépeket széles körben használják a repülési iparban. Gyakoriak a turbóhajtóművek ( lapátgépek) pengetollának munkafelületének megszerzésére szolgáló berendezések, ezek a gépek lehetővé teszik a késztermékek beszerzését minimális utómunkálatokkal, lakatosmunkákkal, amelyek sok időt és magasan képzett személyzetet igényelnek. Ezen okokból kifolyólag a speciális elektrokémiai berendezések többsége egyedi, és egyetlen darabszámban készülnek.

Elterjedtek azonban a sorozatgyártású univerzális elektrokémiai gépek is, ezek általában másoló-fűzőgépek, amelyek lehetővé teszik az alkatrészek széles körének feldolgozását közvetlen másolással. Ezek a gépek egy Z koordinátával rendelkeznek (amely az alakítást végzi), esetenként további koordinátákkal (X és Y) vannak felszerelve az elektróda és a munkadarab felületének egymáshoz viszonyított helyzetének a munkadarabban történő beállításához és megalapozásához. Ezeket a gépeket széles körben használják a szerszámiparban matricák, lyukasztók és egyéb keményötvözet alakító technológiai elemek megmunkálására.

Irodalom

• Elektrokémiai és elektrofizikai feldolgozási módszerek kézikönyve//G. L. Amitan, I. A. Baysupov, Yu. M. Baron és mások; Összesen alatt szerk. V. A. Volosatova.-L .: Gépészet. L, 1988.-719.: ill. ISBN 5-217-00267-0
• Zhitnikov V.P., Zaitsev A.N. Impulzus elektrokémiai dimenziós feldolgozás.-M.: Mashinostroenie, 2008- 413p. ISBN 978-5-217-03423-9
• GOST 25330-82 Elektrokémiai feldolgozás. Kifejezések és meghatározások
• Fémek elektrokémiai feldolgozása  / A. D. Davydov // Nagy Orosz Enciklopédia  : [35 kötetben]  / ch. szerk. Yu. S. Osipov . - M .  : Nagy orosz enciklopédia, 2004-2017.

Linkek

• [bse.sci-lib.com/article126201.html Elektrofizikai és elektrokémiai feldolgozási módszerek] - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból

Jegyzetek