Elektrokemisk forarbejdning

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 31. maj 2017; checks kræver 28 redigeringer .

Elektrokemisk behandling (ECM) er en metode til behandling af elektrisk ledende materialer, som består i at ændre formen, størrelsen og (eller) ruheden af ​​overfladen af ​​emnet på grund af den anodiske opløsning af dets materiale i elektrolytten under påvirkning af en elektrisk nuværende.

Typer af elektrokemisk behandling

Elektrokemisk bulkkopiering  - Elektrokemisk bearbejdning, hvor formen af ​​værktøjselektroden vises i emnet

Elektrokemisk syning  - Elektrokemisk bearbejdning, hvor værktøjselektroden, der dybere ind i emnet, danner et hul med konstant tværsnit

Inkjet elektrokemisk flashing  - Elektrokemisk flashing ved hjælp af en dannet elektrolytstråle

Elektrokemisk kalibrering  - Elektrokemisk overfladebehandling for at forbedre dens nøjagtighed

Elektrokemisk drejning  - Elektrokemisk bearbejdning, med rotation af emnet og translationsbevægelse af elektrodeværktøjet

Elektrokemisk skæring  - Elektrokemisk bearbejdning, hvor emnet skæres i stykker

Elektrokemisk afgratning

Elektrokemisk mærkning

Elektrokemisk bearbejdning med flere elektrode  - Elektrokemisk bearbejdning udført af elektroder forbundet til en fælles elektrisk strømforsyning og har samme potentiale under bearbejdning

Kontinuerlig elektrokemisk bearbejdning  - Elektrokemisk bearbejdning med kontinuerlig spænding påført elektroderne

Puls elektrokemisk bearbejdning  - Elektrokemisk bearbejdning med periodisk spændingsforsyning til elektroderne

Cyklisk elektrokemisk behandling  - Elektrokemisk behandling, hvor en af ​​elektroderne bevæger sig i overensstemmelse med et givet sekvensdiagram,

samt andre blandede typer elektrofysisk-kemiske processer (EPCMO), herunder ECHO:

• anodisk mekanisk behandling;
• elektrokemisk slibende behandling ;
• elektrokemisk slibning ;
• elektrokemisk efterbehandling (ECD);
• elektrokemisk slibende polering ;
• elektroerosiv kemisk behandling (EECM);
• elektrokemisk ultralydsbehandling mv.

Metodens fysiske og kemiske essens

Mekanismen for fjernelse (opløsning, fjernelse af metal) under elektrokemisk behandling er baseret på elektrolyseprocessen . Metalfjernelse sker i henhold til Faradays lov , ifølge hvilken mængden af ​​fjernet metal er proportional med den aktuelle styrke og behandlingstid. En af elektroderne (arbejdsemnet) er forbundet til strømkildens positive pol og er anoden , og den anden (værktøj) er forbundet til den negative; sidstnævnte er katoden .

Egenskaberne ved elektrolyse er den rumlige oxidation (opløsning) af anoden og reduktionen (aflejringen) af metallet på katodeoverfladen. I ECM anvendes sådanne elektrolytter, hvis kationer ikke aflejres under elektrolyse på katodeoverfladen. Dette sikrer den største fordel ved ECHO i forhold til elektroerosiv bearbejdning  - invariansen af ​​elektrodeværktøjets form. For at stabilisere elektrodeprocesserne under ECHO og fjerne opløsningsprodukterne (slam) fra interelektrodegabet, tvinges elektrolytten ind i arbejdszonen, det vil sige, at den pumpes med et vist tryk.

Historien om udviklingen af ​​elektrokemisk behandling (ECM)

• 1911 Prioriteten for at opdage metoderne til elektrokemisk bearbejdning af metaller tilhører russiske videnskabsmænd. Elektrokemisk behandling stammer fra processen med elektrokemisk polering, foreslået tilbage i 1911 af den berømte russiske kemiker E. I. Shpitalsky.
• 1928 De første eksperimenter af V. N. Gusev om intensivering af behandlingen af ​​maskindele førte til, at det allerede i 1928 var muligt at udføre elektrokemisk behandling af senge af store metalskærende værktøjsmaskiner . Det var dengang, at det blev foreslået af V. N. Gusev (i samarbejde med L. A. Rozhkov) at udføre ECHO-processen på smalle interelektrodegab (op til tiendedele af en millimeter) med tvungen pumpning af elektrolytten (A.S. nr. 28384 af 03/ 21/28).
• 1941-1945 V. N. Gusev, hans kolleger E. A. Drozd, I. Ya. Bogorad og andre formåede at udvikle en anode-mekanisk behandlingsmetode.
• 1947-1950 I løbet af disse år blev tre typer metalbearbejdning bestemt ved hjælp af elektrokemiske fænomener: dimensionel elektrokemisk, anode-mekanisk og anode-slibende. I 1948 blev der i V.N. Gusevs laboratorium oprettet en elektrokemisk installation til behandling i en elektrolytstrøm, som først blev brugt til at lave huller i pansret stål . Samtidig blev de første forsøg med bearbejdning af turbinevinger udført. Et par år senere, i vores land, for første gang i verdenspraksis, blev den industrielle introduktion af elektrokemiske formningsoperationer udført.
• 1962 Oprettelse af en afgratningsproces udviklet ved ENIMS af V. Yu. Veroman, I. A. Baisupov og andre.
• 1963 A. N. Goldobin, Yu. I. Kopteev og andre foreslog kompleks konturskæring med en trådelektrode.
• 60'erne I USSR blev der skabt en række elektrokemiske maskiner til afgratning, overfladeslibning, til dobbeltsidet behandling og kopi-piercing, der opererer på jævnstrøm . (Katalogopslagsbog. Elektrofysiske og elektrokemiske maskiner. M. 1969)
• 65-68 år I 1965 begyndte tidsskriftet Electronic Processing of Materials at dukke op, og siden 1968, Electrophysical and Electrochemical Methods of Processing.
• 70-80'erne Nu er det muligt at skifte til puls- og pulscykliske behandlingsmetoder. I disse år opererede videnskabelige centre for udvikling af ECHO i Sovjetunionen på grundlag af akademisk videnskab, filialforskningsinstitutter, højere uddannelsesinstitutioner, store industrielle virksomheder i byerne Moskva, Chisinau, Tula, Leningrad, Ivanovo, Kazan , Kuibyshev, Yerevan, Ufa, Novosibirsk og etc. Afdelings-, All-Union og Internationale konferencer om elektrofysiske og elektrokemiske behandlingsmetoder blev regelmæssigt afholdt. I Sovjetunionen blev elektrokemiske kopierings- og symaskiner skabt og introduceret i produktionen: 4412, 4412FTs, 4420, 4420F4, 4420FTs, 4420F11, 4A420 / F11, 4A420 / F3, 4142, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 , 4A423FTs, 4424, MA4424, AGE-10, AGE-11, AT-80, AT-90, SEP902, SEP902M, SEP902MA, SEP902P, SEP902A, SEKHO-4A, SEKHO-41, E-4602, E-4602, E-4602 -468, EGS-2, EGS-29, ECU-150, ECU-151, ECU-152, ECU-400, ECU-1503, ERO-120, EHS-12M osv. I 1986 udkom et nyt katalog i USSR - opslagsbog "Elektrofysiske og elektrokemiske maskiner" I Sovjetunionen blev der udført dybtgående undersøgelser af teorien om ECHO-processen ( F. V. Sedykin , Yu. N. Petrov, V. D. Kashcheev, etc.) V. P. Smolentsev, I. I. Moroz, D. Z. Mityashkin, D. T. Vasiliev, 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 og andre. I denne periode blev udviklingen af ​​elektrokemiske maskiner udført. i mange lande i verden: USA (Chem-Form Ex-Cell-0, Cincinnati Milling Co, Anocut Eng), Storbritannien (Mechem), Frankrig (Qualitex), Tjekkoslovakiet (Vuma), Holland (Philips), Japan ( Mitsubishi Electric Co, Hitachi Ltd), Schweiz (Chamilles), Tyskland (R. Bosch, AEG-ELOTHERM).
• 1986 Den sidste i Sovjetunionen VI All-Union videnskabelige og tekniske konference "Elektrokemisk dimensionel behandling af maskindele" blev afholdt i byen Tula. På samme tid, mod en udadtil gunstig baggrund, "torden fra en klar himmel", blev oplysninger hørt i åbningstalen fra formanden Ya. blev båret væk af jævnstrømsbehandling, og elektrokemisk udstyr forblev omfangsrigt, energikrævende og ofte ikke længere opfyldte de øgede krav til formgivningsnøjagtighed.
• 1988 Oprettelse og introduktion i produktionen af ​​en elektrokemisk værktøjsmaskine ES-4000 med et bearbejdningsareal på op til 40 cm², konkurrencedygtig med hensyn til bearbejdningsnøjagtighed med hensyn til elektroerosive maskiner.
• 90'erne Hundredvis af ES-4000 maskiner er blevet sat i produktion i Rusland og i udlandet. Arbejdet på de internationale udstillinger af EMO-serien (Milano, Hannover, Paris) viste fraværet af sådant udstyr på markedet.
• 1998 Udvikling af en ny elektrokemisk maskine ES-80 med et bearbejdningsareal på op til 80 cm².
• I 80'erne - 90'erne blev der udviklet mere avancerede skemaer for pulseret og pulseret-cyklisk bearbejdning i passivering af oxygenholdige elektrolytter (vandige opløsninger af NaNO 3 , KNO 3 , NaClO 3 , Na 2 SO 4 osv.), som gjorde det muligt for at reducere behandlingsfejl op til 0,02…0,05 mm og ruhed op til Ra 0,2…0,4 µm.

I begyndelsen af ​​det 21. århundrede er der en øget interesse for elektrokemisk formgivning. Virksomheder dukker op både i Rusland og i udlandet for at udvikle nyt udstyr. I forbindelse med fremkomsten af ​​højteknologiske industrier (præcisionsinstrumentering, medicin og medicinsk udstyr, bygning af flymotorer osv.), nye grupper af højstyrke og hårde materialer (inklusive nanostrukturerede), komplikationen af ​​deles form og skærpelsen af ​​kravene til kvaliteten af ​​overfladelaget, er der behov for nye teknologier elektrofysisk og elektrokemisk bearbejdning. Svaret på denne anmodning om tekniske fremskridt var fremkomsten i 1998-2011 af en hel række nye metoder til bipolar mikrosekund ECHO ved hjælp af en vibrerende elektrode, foreslået af teamet af forfattere af ESM LLC (Ufa, Rusland). Et træk ved disse metoder er, at de udføres på ultrasmå (3 ... 10 μm) interelektrodegab ved hjælp af grupper af højdensitetsstrømimpulser (i størrelsesordenen 10² ... 10 4 A / cm²). Med deres implementering bliver det opnåeligt at give små fejl (0.001..0.005 mm) af behandlingen, skabe regelmæssige makro- og mikrorelieffer på overfladerne af dele med i mikron- og submikronområdet og opnå optisk glatte overflader (Ra 0.1.. 0,01 µm). Og alt dette med en betydeligt højere (i sammenligning med konkurrerende teknologier) ydeevne i efterbehandlingsoperationer.

1989-2003 produktion af serielle maskiner ES-4000, ES-80.

2003 SFE-4000M og SFE-8000M elektrokemiske piercingsmaskiner lanceret i masseproduktion

• 2008—2012 Udvalg af præcisionselektrokemiske kopi- og symaskiner: ET500, ET1000, ET3000, ET6000-3D (tre-koordinatmaskine)
• 2010: ET-ECO systemer til miljøvenlig elektrokemisk teknologi til alle typer elektrokemiske maskiner
• 2011—2012 specielle elektrokemiske maskiner sET8000-2D og sET6000-3D til behandling af flymotorblade og blisker
• 2014 Serieproduktion af SFE-5000M elektrokemiske kopisyningsmaskiner
• 2017 Serieproduktion af elektrokemiske kopi-piercingsmaskiner SFE-12000M med et behandlingsareal på op til 120 cm2.

Elektrokemisk maskine

Teknologiske installationer til implementering af ECM-processen er som regel højt specialiserede til en specifik teknologisk proces på grund af lav produktivitet (i sammenligning med andre formgivningsmetoder: bearbejdning, elektroerosiv bearbejdning ) og processens kompleksitet. Imidlertid har ECHO en række unikke teknologiske egenskaber (konstantiteten af ​​formen af ​​behandlingselektroden, behandlingen af ​​hårde og sprøde ledende legeringer, hvis bearbejdning ved mekaniske metoder til skæring og slibning er umulig, eller lav produktivitet, minimum belastning på emnet tillader bearbejdning af tyndvæggede, gennembrudte dele, fraværet af et modificeret lag i delen efter bearbejdning (smeltning, hærdning, varmehærdning) af overfladelaget, muligheden for at forsyne det udøvende organ (elektrode) til hård- at nå hulrum og huller i dele), som tillader bearbejdning af dele, der ikke er gennemførlige ved andre kendte behandlingsmetoder.

Elektrokemiske maskiner er meget udbredt i luftfartsindustrien. Installationer til at opnå arbejdsfladen af ​​bladfjeren af ​​turbojetmotorer (blademaskiner) er almindelige, disse maskiner giver dig mulighed for at få færdige produkter med minimal brug af efterbehandling, låsesmedeoperationer, som kræver meget tid og højt kvalificeret personale. Det er af disse grunde, at størstedelen af ​​specialiserede elektrokemiske installationer er unikke og fremstilles i et enkelt nummer.

Imidlertid er universelle elektrokemiske maskiner, der masseproduceres, også almindelige, som regel er der tale om kopi-symaskiner, der tillader bearbejdning af en lang række dele ved direkte kopiering. Disse maskiner har en Z-koordinat (som udfører formning), nogle gange er de udstyret med yderligere koordinater (X og Y) til at indstille og basere den relative position af elektroden og emnets overflade i emnet. Disse maskiner er meget udbredt i værktøjsindustrien til bearbejdning af matricer, stanser og andre hårdlegeringsdannende teknologiske elementer.

Litteratur

• Håndbog i elektrokemiske og elektrofysiske bearbejdningsmetoder//G. L. Amitan, I. A. Baysupov, Yu. M. Baron og andre; Under total udg. V. A. Volosatova.-L .: Maskinteknik. L, 1988.-719s.: ill. ISBN 5-217-00267-0
• Zhitnikov V.P., Zaitsev A.N. Pulse elektrokemisk dimensionel behandling.-M.: Mashinostroenie, 2008- 413p. ISBN 978-5-217-03423-9
• GOST 25330-82 Elektrokemisk behandling. Begreber og definitioner
• Elektrokemisk bearbejdning af metaller  / A. D. Davydov // Great Russian Encyclopedia  : [i 35 bind]  / kap. udg. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.

Links

• [bse.sci-lib.com/article126201.html Elektrofysiske og elektrokemiske behandlingsmetoder] - artikel fra Great Soviet Encyclopedia

Noter