МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ КАНАЛОВ МАЛОГО СЕЧЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.9.047.4

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ КАНАЛОВ МАЛОГО СЕЧЕНИЯ

В. А. Ишкин, И.В. Трифанов, В.В. Тимофеев

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: vishkin@mail.ru

В работе проведен анализ процесса электрохимической размерной обработки каналов малого сечения. Выбраны режимы ЭХРО для обработки глубоких каналов, а также измерительные приборы и инструменты для контроля основных параметров ЭХРО.

Ключевые слова: Электрохимическая размерная обработка, обработка каналов, электрохимическое растворение, катод-инструмент, обработка деталей, анодно-гидравлическая обработка.

METROLOGICAL ASSURANCE OF THE PROCESS OF "ELECTROCHEMICAL DIMENSIONAL PROCESSING OF CHANNELS

V. A. Ishkin, I. V. Trifanov, V. V. Timofeev

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail: vishkin@mail.ru

The paper analyzes the process of electrochemical dimensional processing of channels of small cross-section. The ECHRO modes for processing deep channels, as well as measuring instruments and instruments for monitoring the main parameters of the EDP are selected.

Keywords: Electrochemical dimensional processing, channel processing, electrochemical dissolution, cathode-tool, parts processing, anodic-hydraulic processing.

Электрохимическая размерная обработка (ЭХРО) позволяет прошивать в заготовке цилиндрические и конические, сквозные и глухие каналы любой формы поперечного сечения диаметром более 1,0 мм.

Обработка происходит в результате удаления металла путем анодного растворения в растворе электролита (рис.1.) под действием электрического тока. Для более точного копирования катода-инструмента процесс проводят при поддержании малого межэлектродного зазора (порядка 0,05 мм), при плотности тока j =10-100 А/см2.

При ЭХРО обрабатываемая деталь, называемая электродом-заготовкой, подключается к положительному, а катод-инструмент (КИ) - к отрицательному полюсу источника постоянного тока, напряжением U =10-20В.

По мере растворения анода катод-инструмент с помощью специального механизма перемещается по направлению прошиваемого канала, с заданной скоростью, равной скорости растворения анода. Устойчивое протекание электрохимических процессов обеспечивается прокачкой раствора электролита через межэлектродный промежуток под давлением P=2-6 кг/см2 и скоростью 10-50 м/с, с целью выноса из зоны обработки продуктов реакций (газа, шлама) и выделившегося тепла [1].

Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»

Точность обрабатываемых поверхностей зависит от точности катод-инструмента и стабильности межэлектродного зазора в процессе обработки, которое находится в диапазоне 0,1...0,5 мм. Поверхность катода-инструмента обрабатывается с точностью, на два класса превышающей требуемую точность обрабатываемого заготовки.

Катод-инструмент представляет собой полую конструкцию (рис. 2), через отверстие в которой прокачивают электролит. Изготавливают его обычно из медной или латунной (реже-стальной) трубки [2, 3].

Рис. 1. Схема электрохимического прошивания каналов: 1 - обрабатываемая деталь; 2 - катод-инструмент;

Рис. 2. а) Катод-инструмент: 1- труба ЛС-59; 2 - диэлектрическое покрытие; б) обрабатываемый канал

Расчет бокового зазора а, при ЭХРО канала производится по формуле 1:

Б - п

а = -

,5-{

= 0,25

(1)

где Б - диаметр отверстия канала, -диаметр катода-инструмента.

Для того чтобы найти оптимальный рабочий ток I, необходимо рассчитать площадь поперечного сечения £ катода-инструмента:

£ = ж

г П У (п V 2

~2) -\~2 ) = 3'14'42 - 3,14-12 = 0,47 см

I = у' £ = 30' 0,47 = 14 А

(2) (3)

где у- плотность тока, равная 30 А/см .

Метрологическое обеспечение процесса ЭХРО канала 08+0,5мм представлено в таблице 1.

Таблица 1

Метрологическое обеспечение процесса ЭХРО канала 0 8+0'5 мм

Параметр/ Обозначение Режимы обработки Приборы контроля

Рабочий ток I = (иип-и„) Б/рё, 14 А Амперметр 20В, класс точности 0,5

Где ¿/„„-напряжение источника питания; и„ -падение напряжения в цепи; р - удельное сопротивление электролита; 3 - величина межэлектродного зазора (МЭЗ); -площадь инструмента. ГОСТ 8711-93

Напряжение иэ=р31/ 5 10-15В Вольтметр 20В, класс точности 0,5 ГОСТ 8711-93

Давление электролита Р= ка/ 3, Где к-коэффициент пропорциональности, зависящий от вязкости электролита, шероховатости поверхности электродов и т.д.; 3 -величина торцевого и а- бокового зазоров. 2-6 кг/см2 манометр, 0-10 кгс/см2 (0-1,0 МПа), в соответствии с ГОСТ 2405-88

Кислотность электролита РН 15% NN03 РН=2-7 ГОСТ 4168-79 Натрий азотнокислый. Технические условия

Температура электролита Гэ 20±4°С датчик температуры электролита в соответствии с ГОСТ Р 8.673-2009

Скорость подачи катод-инструмента 10-4 - 210-3 м/с датчик скорости в соответствии с ГОСТ Р 8.673-2009

Скорость прокачки электролита Уэ 0,5-0,9 м/с датчик скорости электролита в соответствии с ГОСТ Р 8.673-2009

Выполненные исследования позволили разработать технологический процесс ЭХРО каналов малого сечения.

Библиографические ссылки

1. Электрофизические и электрохимические методы и технологии в машиностроении: Учебн. пособие В.И. Никифоров, В. С. Кобчиков, М.Т. Коротких, Ю. М. Барон / Под ред. В.И. Никифорова. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. - 303 с.

2. Кучеров А. О. Конспект лекций по дисциплине: методы обработки и технологические возможности. Для студентов специальности «Технология машиностроения», Тольятти, 2010, 20 с.

3. В.В.Круглов Электрофизикохимические и комбинированные методыобработки:учеб. пособие / Нижегород.гос.техн.ун-т им. Р.Е. Алексеева;-Нижний Новгород, 2013. -207с

©Ишкин В.А., Трифанов И В, Тимофеев В.В., 2021