CC BY
19Решетневскце чтения
УДК 621.9.04
Л. А. Бабкина, И. Я. Шестаков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
К РАСЧЕТУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
Рассматривается задача повышения качества обработки и расширения технологических возможностей разработанного авторами способа электрохимического полирования.
Повышение производительности и расширение технологических возможностей отделочных операций остаются для промышленности актуальной задачей.
Объектом исследования является способ электрохимического полирования [1], осуществляемый в нейтральном водном растворе солей при плотности тока 0,2-10 А/см2, при температуре электролита, равной температуре окружающей среды. Обрабатываемой детали сообщают вибрацию, амплитуда и частота которой, задается исходя из физико-химических свойств материала обрабатываемой детали; время одного цикла полирования определяется по формуле
I
х = —,
V
где I - кратчайшее расстояние от днища ванны до обрабатываемой поверхности детали (см. рисунок); V - скорость всплывания пузырьков водорода, рассчитываемая по формуле Стокса.
Схема электрохимического полирования 1 - ванна для электрохимического полирования; 2 - электролит; 3 - обрабатываемая деталь; 4 - шток; 5 - источник вибрации; 6 - источник электропитания
В первые две секунды электрохимического полирования распределение тока по обрабатываемой поверхности определяется ее микрогеометрией [2]. Плотность тока на выступах больше плотности тока во впадинах в 5-7 раз, что способствует интенсивному растворению выступов (сглаживание поверхности).
Экспериментально установлено, что если время цикла ЭХП для любого материала будет превышать 2
с, то на обрабатываемой поверхности появляются дефекты в виде матовости, питтингов и др. После обработки (2 с) из-за разности плотности анодного слоя электролита начинается конвективная диффузия, в результате которой макроскопическое распределение плотности тока нарушается, что приводит к появлению дефектов.
Предлагаем в разработанном способе ЭХП ограничить время цикла ЭХП (не более 2 с), а время между циклами рассчитывать по формуле
х >
мц
21
%БС 2
где г - заряд иона; Е - число Фарадея, Кл-моль4; I -плотность тока анодного растворения, А/см2; Б - коэффициент диффузии ионов обрабатываемого металла, см2/с; С8 - концентрация ионов на поверхности полируемой детали, моль/см3 (для подсчета С8 используют известную зависимость [3]).
Причем шероховатость поверхности каждого последующего цикла полирования определяют по соотношению
-1\К-х-ц-(и-ди)-10
Я = Я -(1 -п-10-1)-
2п 2п-1 V /
8.
где Я2 - шероховатость поверхности последующего цикла, мкм; Я2 1 - шероховатость поверхности предыдущего цикла, мкм; п - порядковый номер цикла; кv - объемный электрохимический эквивалент обрабатываемого металла, см3/А-мин; х - удельная проводимость электролита, см-1 •Ом-1; п - выход металла по току; и - напряжение на электродах, В; ДП - падение напряжения в приэлектродных слоях, равное алгебраической сумме падений напряжения в прикатодном и прианодном слоях, В; 5МЭЗ - величина межэлектродного зазора, см; т - время цикла электрохимического полирования, мин; 10 - коэффициент, учитывающий увеличение напряженности электрического поля на выступах профиля поверхности.
Таким образом, шероховатость поверхности в предлагаемом способе не зависит от кратчайшего расстояния до днища ванны, а определяется межэлектродным расстоянием 5МЭЗ, т. е. расстоянием между полируемой поверхностью (анодом) и катодом (боковая поверхность ванны). Расстояние между днищем ванны и обрабатываемой деталью в предлагаемом
Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
способе может быть любым, что расширяет технологические возможности метода. Использование зависимости шероховатости поверхности после каждого цикла полирования от электрохимических свойств обрабатываемого материала и параметров обработки позволяет аналитически оценить шероховатость поверхности. Это упрощает использование разработанного способа в технологиях электрохимического полирования и позволяет автоматизировать процесс.
Библиографические ссылки
1. Патент 2146580, Российская Федерация 7В23Н3/00. Способ электрохимического полирования металлов и сплавов / И. Я. Шестаков, Л. А. Бабкина ; заявитель СибГАУ № 98111913/02 ; заявл. 22.06.1998 ; опубл. 20.03.2000. Бюл. № 8 ; приоритет от 22.06.98.
2. Липкин Я. Н., Бершадская Т. Л. Химическое полирование металлов. М. : Машиностроение, 1982.
3. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. М. : Физматгиз, 1959.
L. A. Babkina, I. Ya. Shestakov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF ELECTRO-CHEMICAL POLISH
The problem of improvement of quality of processing and expansion of technological possibilities of electrochemical polish are presented.
© Бабкина Л. А., Шестаков И. Я., 2011
УДК 629.78.023.222
И. В. Башков, В. В. Двирный, И. В. Евкин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТАНТАНОВОЙ ФОЛЬГИ, ПРИМЕНЯЕМОЙ В КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
Приведены результаты измерения сопротивления фольги китайского производства. Сравниваются образцы фольги российского и китайского производства.
В конструкции космического аппарата (КА) для производства электрообогревателей используется константановая фольга.
В настоящее время выпуск фольги отечественного производства прекращен и в связи с необходимостью использования зарубежных образцов, стоит вопрос определения их характеристик и параметров.
В работе приведены результаты измерений фольги китайского производства для оценки ее толщины и удельного сопротивления.
Толщину фольги определяли двумя методами:
- прямым измерением с использованием индикатора часового типа с ценой деления 2 мкм.
- вычислением толщины фольги по результатам измерения веса, ширины и длины образца фольги (табл. 1) по формуле
m
H =-
р-1 • w
где H - толщина фольги, см; р - плотность фольги, г
8,9 —3; ш - масса фольги, г; w - ширина фольги; см
I - длина фольги.
Химический состав фольги определяли на лабораторном анализаторе АКЬ риАЭТХ.
Сопротивление фольги измеряли вольтметром В7-46.
При измерении учитывалось сопротивление измерительной линии. Образец фольги нагревали в сушильном термошкафу типа СНОЛ-3.5, температуру измеряли программируемым терморегулятором встроенным в шкаф. В шкафу образец находился в непосредственной близости от измерительного элемента
Результаты измерений сопротивления образца фольги в диапазоне температур от 23 до 150 оС приведены в табл. 2.
По данным табл. 2 произведен расчет удельного сопротивления фольги в диапазоне температур от 23 до 150 оС и вычислен их температурный коэффициент сопротивления.
Зависимость удельного сопротивления фольги от температуры приведена в табл. 3.
Химические составы фольги российского и китайского производства (табл. 4) по основным составляющим отличаются незначительно, поэтому химический состав фольги китайского производства близок к химическому составу сплава константана.
Удельное электрическое сопротивление сплава фольги китайского производства (табл. 3) соответствует удельному электрическому сопротивлению
