Электрохимическая обработка металлов: Электрохимическая обработка металлов: методы, станки

alexxlab | 29.07.1970 | 0 | Разное

Содержание

Электрохимическая размерная обработка металлов ЭХРО

        Электрохимическая размерная обработка металлов ЭХРО (Электрохимическая обработка ЭХО, Электрохимическая обработка металлов ЭХОМ)

  С активным развитием электрохимических технологий набирают популярность все более сложные процессы обработки металлов, помимо традиционных гальванизации и механической обработки деталей. Одновременно получают новые импульсы к развитию давно известные и хорошо себя зарекомендовавшие технологии. Одной из таких традиционных, но незаслуженно забытых технологий в нашей стране, в отличие от стран Запада, является электрохимическая размерная обработка металлов (ЭХРО). Этот процесс начинает привлекать к себе внимание благодаря появлению более функциональных и надежных источников питания и совершенствования систем управления станками для ЭХРО.

       Область применения ЭХРО достаточно обширная, она включает многие отрасли промышленности за счет широкого спектра решаемых задач. В частности, метод ЭХРО используется для таких работ, как:

  • Серийное высокоточное производство металлических изделий – с помощью ЭХРО проводится объемное копирование, когда форма катода (инструмента) проецируется на форму анода (изделия). Это наиболее распространенный способ применения ЭХРО, поскольку позволяет массово изготовлять с высокой повторяемостью и точностью металлические детали (компоненты механизмов, медицинские инструменты и т.д.), а также производить литейные и пресс-формы.   
  • Прошивание (аналог сверления) металлических изделий с помощью струи электролита.
  • Шлифовка и улучшение поверхности изделий (электрополирование) – ЭХРО позволяет выполнить высококачественную обработку поверхности, даже если изначально она покрыта неровностями и заусенцами.
  • Резка заготовок – ЭХРО способна резать металлические изделия, создавая значительно более «аккуратные» срезы, чем стандартная распиловка.

           Суть ЭХРО состоит в электрохимическом растворении металла анода (изделия) с помощью катода (инструмента) с целью придания ей нужной формы. Во время процесса катод подводится к аноду на малое расстояние, буквально несколько микрон. Важно, что обработка происходит в объеме, что позволяет проводить не только обработку изделия готовой формы, но и создавать требуемую форму из заготовки. При ЭХРО электролит равномерно циркулирует между анодом и катодом со скоростью, обеспечивающей полный вынос продуктов растворения анода.

         В качестве примера серийного производства изделий с помощью ЭХРО можно привести декоративные металлические изделия: кулоны, брелки, гравюры, а также изделия из жаропрочных и твердых сплавов: лопатки турбин и компрессоров и т.д.  

                      

       По сравнению с другими методами обработки металлов, ЭХРО имеет целый ряд преимуществ:

  1. Инструмент обработки (катод) не изнашивается в процессе.

  2. Эффективность не зависит от механических свойств обрабатываемых металлов.

  3. Структура поверхностного слоя не меняется, при этом устраняются неровности и заусенцы, а дополнительная обработка изделия после завершения процесса часто уже не требуется.

  4. Отсутствие температурного воздействия на обрабатываемую поверхность и отсутствие контакта инструмента с заготовкой. В итоге структура изделия не страдает от перепада температур.

  5. Обработке могут подвергаться даже мелкие детали из высокопрочных сплавов, механическая работа с которыми затруднительна. Это особенно актуально при наличии требований к точным размерам изделий. При этом катод (инструмент) может быть изготовлен из любых металлов, в том числе имеющих невысокие механико-физические свойства.

  6. ЭХРО является одним из самых эффективных по производительности процессов в электрохимической обработке.

  7. В качестве электролита используются водные растворы нейтральных солей малой концентрации, что делает работу более безопасной и экологичной.

        Важным значительным отличием ЭХРО от обычной электрохимической обработки можно назвать работу в условиях чрезвычайно высоких (до нескольких тысяч А/см2) плотностей тока при крайне малых (от сотен до единиц микрон) зазорах между анодом и катодом. Это накладывает требования на механическую конструкцию, поэтому ЭХРО проводится не в обычных гальванических ваннах, а исключительно с помощью специальных установок.

       Одним из важнейших факторов для работы установок ЭХРО является обеспечение источником питания импульсного режима работы с высокими требованиями к временным параметрам импульсов тока. Есть прямая связь между длительностью и частотой импульсов тока и точностью изготовления деталей. Не менее важным фактором является наличие импульсного режима стабилизации тока.

       В обычных источниках питания, применяемых в установках ЭХРО, практически всегда реализован импульсный режим стабилизации напряжения, или вообще режим без стабилизации. При этом случайное попадание в маленький зазор между анодом и катодам частицы металла или простое соприкосновение катода с анодом в какой-либо точке поверхности вызывает короткое замыкание (КЗ). В режиме стабилизации напряжения при КЗ происходит мгновенный рост тока в цепи и выброс значительного количества энергии, что приводит к «выгоранию» металла с поверхностей матрицы и заготовки – появление так называемых «прижогов». Это приводит к необходимости править матрицу или вообще изготавливать ее заново, что недешево! В режиме стабилизации тока таких последствий удается избежать – ток ограничивается источником питания, а напряжение при этом падает практически до нуля, в результате отсутствует выброс большого количества энергии.

       Модели источников технологического тока (выпрямителей), обладающих импульсным режимом стабилизации тока и специально разработанные для этих задач, выпускает российская компания «Навиком» на базе силовых модулей ПУЛЬСАР СМАРТ 225/30. Выпрямители на основе данных силовых модулей с успехом применяются в промышленности и зарекомендовали себя как надежные и удобные в эксплуатации выпрямители. ООО «Навиком» уже более пятнадцати лет поставляет на рынок силовое оборудование для промышленного и частного использования, и за это время накопила огромный опыт разработки надежных устройств, отвечающих высочайшим требованиям к параметрам выходного тока и напряжения.

 

Электрохимическая обработка металлов: виды и назначение

Методом электрохимической обработки можно проводить практически любые операции по изготовлению деталей, доводке изделий либо заточке инструмента при отсутствии всякого негативного вмешательства в структуру металла.

Под электрохимической обработкой металлов понимают такие различные процессы, которые связаны со специфическим воздействием на металлические детали путем растворения поверхности электролитическим способом. Метод широко применяется в промышленности, в таких отраслях машиностроения, как создание космической техники, авиационных аппаратов, автомобильная индустрия, производство техники для медицинских нужд, установок энергетического назначения, различных микросистем.

Путем электрохимической обработки можно работать с металлами любого типа, марки, проводить операции со сплавами высоколегированными на основе никеля, крепкими титановыми сплавами и материалами, которые прошли закалку. Поскольку метод не предполагает контактного силового взаимодействия между инструментом и заготовкой, деталь не подвергают нагреву, это исключает возникновение таких негативных моментов, как выработка инструмента, растрескивание тела заготовки, покрытие пленочными оксидами, необходимость проведения доводочных работ по устранению заусенцев.

Изделия из металла, подвергнутые обработке электрохимическим способом, не имеют напряжений внутри структуры, изменений в кристаллической решетке, заусенцев на поверхности.

Назначение электрохимической обработки металла


Электрохимическая обработка деталей – иногда единственно возможный метод придания формы изделию из металла. Связано это с тем, что другие виды обработок: термическая или механическая – в некоторых случаях могут привести к изменению структуры поверхностного слоя. Изменятся свойства металла: увеличится хрупкость, потеряются эластичность и упругость, снизится сопротивляемость коррозии. Все это сделает невозможным дальнейшее использование детали в узле механизма, особенно если это ответственная конструкция.

Другой причиной, по которой целесообразно применение электрохимической обработки, это работа с твердыми сплавами. Обыкновенные резцы не всегда способны дать высокую точность обработки. Может понадобиться много операций доводки, а это финансово не всегда оправдано, ведь в итоге электрохимическая обработка дает самые точные прецизионные результаты всего лишь за один цикл операции обработки. Здесь также важен момент отсутствия влияния электрохимического инструмента на кристаллическую решетку металлической заготовки.

Чтобы понять, как можно использовать метод, нужно иметь представление о процессе обработки. Взаимодействие между инструментом и деталью проходит в растворе электролита и, по сути, представляет собой электролиз.


Процесс обработки металла

Процесс выглядит следующим образом:

  1. Заготовку и инструмент помещают в емкость, чтобы они не соприкасались между собой.
  2. К детали подсоединяют «+» клемму источника постоянного тока, к инструменту – «-» клемму.
  3. В емкость заливают электролит на основе нейтральной соли и подают напряжение.
  4. Между заготовкой и инструментом начинает течь электрический ток, и происходят окислительно-восстановительные реакции, где металл заготовки окисляется, а инструмент восстанавливается.
  5. В результате деталь приобретает определенную форму, а в электролите оседает шлам в виде продуктов окисления.

Разновидности обработки


Электролитический способ настолько универсален, что электрохимическими методами обработок можно добиться выполнения практически любых результатов, как при механической обработке. Можно затачивать инструмент, выполнять полировку, получать отверстия в металлической заготовке, получать деталь любой формы. Все это можно представить, как если бы над деталью трудилось одновременно несколько токарных и фрезерных станков.

Методом электрохимической обработки можно создавать формы произвольной конфигурации из любого без исключения металла.

Режущие операции

За счет того что ток можно уплотнить до очень высоких показателей, с поверхности металла в области протекания электролиза съем частиц будет более интенсивным. На этом принципе основана электрохимическая резка. Чтобы электрохимический процесс был стабильным, добиваются постоянной скорости окисления с одновременной подачей в рабочую область электрода катода. В итоге прорезь канавок в заготовке будет проходить непрерывно.

Дополнительно для эффективного удаления окислов из рабочей зоны при помощи насоса в емкости постоянно прокачивают раствор электролита. Катодом в таком автоматизированном процессе обычно служит металлическая проволока, которая с заданной скоростью перематывается между двумя барабанами с одного на другой. Электрохимический процесс позволяет получить очень узкий рез, сопоставимый с десятыми долями миллиметра.

Получение отверстий методом прошивания


Способ, когда металл прошивают, очень схож с тем, как игла входит в материю, только в нашем случае иголкой выступает катод, на торец которого подается плотный ток, как в случае резки металла. Между торцом и металлической деталью в области взаимодействия начинает протекать электролиз, и металл постепенно окисляется. Катод в виде стержня также медленно подают в рабочую зону по мере растворения поверхности изделия.

Материал электрода в этом случае подбирают очень тщательно. Недопустимо, чтобы в процессе движения происходила вибрация электрода, что приведет к неточности образования отверстия. Все части электрода, которые не участвуют в операции, надежно изолируют, дабы избежать электролиза в других частях заготовки и не испортить последнюю. Точность диаметра, с какой можно получить отверстие путем электрохимического прошивания, не выходит за пределы 0.15 мм.

Метод копирования


Применяется этот электрохимический метод тогда, когда в заготовке необходимо получить точную копию матрицы, в роли которой выступает анод. В этом случае плотность тока подается по всей поверхности образца, который располагают над заготовкой и постепенно, контролируя зазор, опускают в растворяемый металл до тех пор, пока он полностью не «впечатается» в тело заготовки.

Метод имеет свои сложности из-за необходимости тщательно контролировать толщину зазора, причем по трем осям координат. Точность обработки при этом может доходить до практически идеальных показателей при отклонениях до 3 микрон. Еще одна сложность – достичь высокого сходства параметров у деталей, полученных от одной прецизионной матрицы. Здесь разбег может составлять до 10 микрон.

Получение точных размеров путем электролиза

Для получения высокоточных параметров размера детали в электрохимической обработке применяют способ принудительной прокачки электролита под давлением с одновременным его обновлением. Это позволяет создавать стабильно высокую плотность тока в зазоре и уменьшать зазор до максимально возможного значения.

Операции по заточке инструмента

Метод электрохимической заточки основан на принципе создания неравномерной плотности тока, направленной вдоль кромки режущего инструмента. В результате выборка металла идет под углом, и резец заостряется. Можно изменить угол заточки путем изменения угла наклона анодного инструмента.

Объем и скорость снятия металла напрямую зависят от силы тока и времени обработки изделия.

Если вы сталкивались с процессом электрохимической обработки металлов, имеете практический опыт проведения таких операций или базовые знания в этой области, поддержите тему в комментариях. Всегда интересно и полезно знать мнение специалистов!

PECM – Прецизионная электрохимическая обработка металлов

Обработка деталей турбокомпрессоров, моноколес (блисков) авиационных двигателей и форсунок систем впрыска топлива с использованием технологии PECM – прецизионной электрохимической обработки

Идеальная адаптация под технологические задачи заказчика

Для задач прецизионной электрохимической обработки с использованием технологии PECM, как и для любых технологических задач, которые конструктора группы EMAG решают для наших заказчиков, действует то же самое правило – полная ориентация на конкретные производственные условия и потребности клента. Силовая электроника и генераторные установки имеют модульную конструкцию, таким образом, обеспечивается оптимальное масштабирование мощностей под решаемые задачи.

Электрохимическая обработка металлов: обработка моноколес (блисков) с использованием технологии PECM

Требования к деталям авиационных двигателей возрастают с каждым днем. При этом одновременно производится постоянная оптимизация КПД турбин, достигается она, в числе прочего, за счет повышения частот вращения и давлений, что, соответственно, приводит к повышению нагрузки на рабочие колеса и лопасти турбин. Именно поэтому в последнее время роторное колесо часто выполняется не сборным, как ранее, а целиковым «моноколесом» (блиском) из высокопрочных и высоколегированных материалов.

Процессы ECM и PECM обработки: отсутствие образования заусенцев

Для того, чтобы иметь возможность эффективно обрабатывать сложную геометрическую форму и материал (сплавы на основе никеля или даже титана) моноколес, группа EMAG предлагает использовать технологию прецизионной электрохимической обработки (PECM): этот технологический процесс гарантирует малый износ инструмента и высокую стабильность повторения контура обрабатываемой детали при максимальном качестве обработки поверхности. Кроме того, в процессе ECM и PECM обработки отсутствует образование заусенцев.

Модульная концепция обрабатывающих установок

В ходе общего процесса обработки отдельных лопаток или моноколес (блисков) рекомендуется отдельно производить черновую (по технологии ECM) и чистовую (по технологии PECM) обработку. При этом производится идеальная адаптация прецизионной электрохимической обработки к реальным производственным условиям заказчика за счет использования масштабируемой силовой электроники и генераторной техники. Модульная концепция обрабатывающих установок является основой успеха технологических решений группы EMAG.

Технология PECM: более эффективное производство деталей турбокомпрессоров

Меньший рабочий объем двигателей при возрастающей мощности – под лозунгом “”минимизации”” с каждым днем возрастает роль турбокомпрессоров в производстве двигателей легковых автомобилей. Результат: объем выпуска главных деталей турбокомпрессоров – рабочих колес – постоянно возрастает, и производить их нужно со все возрастающей эффективностью. С учетом того, что при производстве этих деталей зачастую используются высокопрочные материалы, такие как, к примеру, инконель, традиционные технологии резания приближаются здесь к границам своих возможностей.

Технология PECM: снижение производственных расходов

Прецизионная электрохимическая обработка (PECM) открывает новые возможности в сфере экономии производственных расходов: обработка деталей производится максимально близко к итоговым размерам, и одновременно отпадает проблема образования заусенцев. Таким образом, удается исключить последующую обработку (часто ручную, а значит, без гарантии стабильного результата). И еще один аспект: твердость материала детали не оказывает никакого влияния на скорость осевой подачи.

Решения PECM-обработки от группы EMAG: идеальная адаптация под реальные производственные условия

В конечном итоге, прецизионная электрохимическая обработка PECM обеспечивает снижение производственных расходов при производстве деталей турбокомпрессоров. Модульная концепция обрабатывающих установок, масштабируемые блоки силовой электроники и генераторной техники – все это позволяет специалистам EMAG обеспечить идеальную адаптацию технологического решения по PECM-обработке к конкретным производственным условиям заказчика.

Электрохимическая размерная обработка металлов. Назначение, особенности и преимущества технологии

С активным развитием электрохимических технологий набирают популярность все более сложные процессы обработки металлов, помимо традиционных гальванизации и механической обработки деталей. Одновременно получают новые импульсы к развитию давно известные и хорошо себя зарекомендовавшие технологии. Одной из таких традиционных, но незаслуженно забытых технологий в нашей стране, в отличие от стран Запада, является электрохимическая размерная обработка металлов (ЭХРО). Этот процесс начинает привлекать к себе внимание благодаря появлению более функциональных и надежных источников питания и совершенствования систем управления станками для ЭХРО.

Область применения ЭХРО достаточно обширна и включает многие отрасли промышленности за счет широкого спектра решаемых задач. В частности, метод используется для таких работ, как:

  • Серийное высокоточное производство металлических изделий — с помощью ЭХРО проводится объемное копирование, когда форма катода (инструмента) проецируется на форму анода (изделия). Это наиболее распространенный способ применения ЭХРО, поскольку позволяет массово изготовлять с высокой повторяемостью и точностью металлические детали (компоненты механизмов, медицинские инструменты и т.д.), а также производить литейные и пресс-формы.
  • Прошивание (аналог сверления) металлических изделий с помощью струи электролита.
  • Шлифовка и улучшение поверхности изделий (электрополирование) — ЭХРО позволяет выполнить высококачественную обработку поверхности, даже если изначально она покрыта неровностями и заусенцами.
  • Резка заготовок — ЭХРО способна резать металлические изделия, создавая значительно более «аккуратные» срезы, чем стандартная распиловка.

Суть ЭХРО состоит в электрохимическом растворении металла анода (изделия) с помощью катода (инструмента) с целью придания ей нужной формы. Во время процесса катод подводится к аноду на малое расстояние, буквально несколько микрон. Важно, что обработка происходит в объеме, что позволяет проводить не только обработку изделия готовой формы, но и создавать требуемую форму из заготовки. При ЭХРО электролит равномерно циркулирует между анодом и катодом со скоростью, обеспечивающей полный вынос продуктов растворения анода.

В качестве примера серийного производства изделий с помощью ЭХРО можно привести декоративные металлические изделия: кулоны, брелки, гравюры, а также изделия из жаропрочных и твердых сплавов: лопатки турбин и компрессоров и т. д.

По сравнению с другими методами обработки металлов, ЭХРО имеет целый ряд преимуществ:

  • Инструмент обработки (катод) не изнашивается в процессе.
  • Эффективность не зависит от механических свойств обрабатываемых металлов.
  • Структура поверхностного слоя не меняется, при этом устраняются неровности и заусенцы, а дополнительная обработка изделия после завершения процесса часто уже не требуется.
  • Отсутствие температурного воздействия на обрабатываемую поверхность и отсутствие контакта инструмента с заготовкой. В итоге структура изделия не страдает от перепада температур.
  • Обработке могут подвергаться даже мелкие детали из высокопрочных сплавов, механическая работа с которыми затруднительна. Это особенно актуально при наличии требований к точным размерам изделий. При этом катод (инструмент) может быть изготовлен из любых металлов, в том числе имеющих невысокие механико-физические свойства.
  • ЭХРО является одним из самых эффективных по производительности процессов в электрохимической обработке.
  • В качестве электролита используются водные растворы нейтральных солей малой концентрации, что делает работу более безопасной и экологичной.

Значительным отличием ЭХРО от обычной электрохимической обработки можно назвать работу в условиях чрезвычайно высоких (до нескольких тысяч А/см2) плотностей тока при крайне малых (от сотен до единиц микрон) зазорах между анодом и катодом. Это накладывает требования на механическую конструкцию, поэтому ЭХРО проводится не в обычных гальванических ваннах, а исключительно с помощью специальных установок.

Одним из важнейших факторов для работы установок ЭХРО является обеспечение источником питания импульсного режима работы с высокими требованиями к временным параметрам импульсов тока. Есть прямая связь между длительностью и частотой импульсов тока и точностью изготовления деталей. Не менее важным фактором является наличие импульсного режима стабилизации тока.

В обычных источниках питания, применяемых в установках ЭХРО, практически всегда реализован импульсный режим стабилизации напряжения, или вообще режим без стабилизации. При этом случайное попадание в маленький зазор между анодом и катодам частицы металла или простое соприкосновение катода с анодом в какой-либо точке поверхности вызывает короткое замыкание (КЗ).

В режиме стабилизации напряжения при КЗ происходит мгновенный рост тока в цепи и выброс значительного количества энергии, что приводит к «выгоранию» металла с поверхностей матрицы и заготовки — появление так называемых «прижогов».

Это приводит к необходимости править матрицу или вообще изготавливать ее заново, что недешево! В режиме стабилизации тока таких последствий удается избежать — ток ограничивается источником питания, а напряжение при этом падает практически до нуля, в результате отсутствует выброс большого количества энергии.

Модели источников технологического тока (выпрямителей), обладающих импульсным режимом стабилизации тока и специально разработанные для этих задач, выпускает российская компания «Навиком» на базе силовых модулей «Пульсар Смарт 225/30». Выпрямители на основе данных силовых модулей с успехом применяются в промышленности и зарекомендовали себя как надежные и удобные в эксплуатации выпрямители.

«Навиком» уже более пятнадцати лет поставляет на рынок силовое оборудование для промышленного и частного использования, и за это время накопила огромный опыт разработки надежных устройств, отвечающих высочайшим требованиям к параметрам выходного тока и напряжения.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ • Большая российская энциклопедия

  • В книжной версии

    Том 35. Москва, 2017, стр. 337

  • Скопировать библиографическую ссылку:

Авторы: А. Д. Давыдов

ЭЛЕКТРОХИМИ́ЧЕСКАЯ ОБРАБО́ТКА МЕТА́ЛЛОВ, груп­па ме­то­дов, пред­на­зна­чен­ных для при­да­ния об­ра­ба­ты­вае­мой де­та­ли за­дан­ных фор­мы и раз­ме­ров, свойств по­верх­но­ст­но­го слоя; ос­но­ва­ны на анод­ном рас­тво­ре­нии (см. Элек­трод­ные про­цес­сы) ме­тал­ла (элек­тро­хи­мич. раз­мер­ная об­ра­бот­ка, трав­ле­ние, по­ли­ро­ва­ние) или пре­вра­ще­нии по­верх­но­ст­но­го слоя ме­тал­ла в слой его ок­си­да (элек­тро­хи­мич. ок­си­ди­ро­ва­ние; си­но­ни­мы – ано­ди­ро­ва­ние, анод­ное ок­си­ди­ро­ва­ние) в раз­ных элек­тро­ли­тах (рас­тво­ры со­лей, ки­слот, ще­ло­чей) и ре­жи­мах об­ра­бот­ки в за­ви­си­мо­сти от ме­то­да, кон­крет­ной опе­ра­ции, при­ро­ды ме­тал­ла или со­ста­ва спла­ва.

Элек­тро­хи­мич. раз­мер­ная об­ра­бот­ка на­прав­ле­на на по­лу­че­ние де­та­лей оп­ре­де­лён­ной фор­мы с за­дан­ны­ми раз­ме­ра­ми (штам­пы, пресс-фор­мы, тур­бин­ные ло­пат­ки), а так­же по­лос­тей и от­вер­стий разл. форм в труд­но­об­ра­ба­ты­вае­мых спла­вах, в т. ч. с боль­шим от­но­ше­ни­ем глу­би­ны к диа­мет­ру. Мно­го­числ. ме­то­ды элек­тро­хи­мич. трав­ле­ния вклю­ча­ют, в ча­ст­но­сти, ло­каль­ное сквоз­ное трав­ле­ние пла­стин для по­лу­че­ния разл. ре­шё­ток, трав­ле­ние для очи­ст­ки по­верх­но­стей от ока­ли­ны, для уве­ли­че­ния удель­ной по­верх­но­сти (напр., трав­ле­ние алю­ми­ние­вой фоль­ги для элек­тро­ли­тич. кон­ден­са­то­ров), для уве­ли­че­ния ад­ге­зии ос­но­вы с по­кры­ти­ем, для об­ра­бот­ки им­план­та­тов из ти­та­но­во­го спла­ва с це­лью улуч­ше­ния сра­ста­ния ме­тал­ла с ко­ст­ной тка­нью. По­ли­ро­ва­ние име­ет как де­ко­ра­тив­ные, так и др. це­ли (напр., де­зак­ти­ва­цию обо­ру­до­ва­ния атом­ных элек­тро­стан­ций рас­тво­ре­ни­ем тон­ко­го за­ра­жён­но­го слоя ме­тал­ла).

Элек­тро­хи­мич. ок­си­ди­ро­ва­ние вклю­ча­ет неск. раз­но­вид­но­стей: барь­ер­ное ок­си­ди­ро­ва­ние – по­лу­че­ние тон­ких ди­элек­трич. плё­нок для элек­тро­ли­тич. кон­денса­то­ров; по­рис­тое ано­ди­ро­ва­ние для по­лу­че­ния за­щит­ных и де­ко­ра­тив­ных по­кры­тий, уве­ли­че­ния ад­ге­зии (напр., при склеи­ва­нии алю­ми­ние­вых де­та­лей), для по­лу­че­ния фильт­ра­ци­он­ных мем­бран с диа­мет­ром пор от нескольких еди­ниц до 100 нм, для соз­да­ния уст­ройств маг­нит­ной па­мя­ти по­сле элек­тро­оса­ж­де­ния маг­нит­но­го ме­тал­ла в по­рах ок­си­да алю­ми­ния; про­во­ди­мое при вы­со­ких на­пря­же­ни­ях мик­ро­ду­го­вое ок­си­ди­ро­ва­ние, при ко­то­ром в со­став фор­ми­руе­мо­го по­кры­тия вхо­дят ком­по­нен­ты как об­ра­баты­вае­мо­го спла­ва, так и элек­тро­ли­та, что рас­ши­ря­ет воз­мож­но­сти управ­ле­ния со­ста­вом и свой­ст­ва­ми по­кры­тия.

Электрохимическая обработка металлов

С тех пор, как человечество стало использовать изделия из металлов, появилась необходимость придания им соответствующей функциональной и эстетической формы. Для этой цели применяются различные способы: отливка в формы, ковка, штамповка, прокатка, резка, фрезерование, точение, шлифование.

Но, по мере того, как развивалась техника, особенно в современных отраслях машиностроения ( авиамоторостроение, ракетная техника, атомное машиностроение и т.п.) появились новые материалы, которые очень трудно, а иногда и невозможно, обработать механическими способами.

Сегодня существуют очень твёрдые и очень хрупкие сплавы, которые, при механической обработке, могут разрушиться. И поэтому появилась необходимость создания новых способов обработки металлов—родился способ электрохимической обработки, с использованием процесса электролиза.

Основной закон электролиза сформулировал английский учёный Майкл Фарадей. Согласно этому закону, количество вещества m, выделенного или растворённого на электродах за время t, прямо пропорционально количеству электричества q, прошедшего через электролит:

Этот закон положен в основу электрохимической обработки металлов. При электролизе, на металлические электроды погружённые в раствор электролита, подаётся электрическое напряжение и в электролите начинает проходить электрический ток.

При этом на катоде ( – ) выделяется водород, а на аноде (+) –растворяется металл самого анода и выделяется кислород.

Процесс растворения тела анода, уже достаточно давно используется для улучшения качества поверхности — электрохимическое травление и электролитическое полирование применяются для очистки поверхности от окисных плёнок и придания ей зеркального блеска.

В этих двух процессах с поверхности удаляется очень малый слой металла и геометрия заготовки не изменяется, т.к. применяется очень маленькая плотность тока и скорость растворения очень мала.

Если увеличить плотность тока, скорость растворения увеличится и тогда, количество удаляемого металла вырастет до такой величины, которая изменит конфигурацию изделия.

Как же происходит электрохимическая обработка металла?

Обрабатываемая деталь подсоединяется к положительному источнику тока и становится анодом, а электрод-инструмент — к отрицательному и становится катодом. Расстояние между катодом и анодом устанавливают от 0.05 до 0.5 мм , и в этом малом зазоре, с помощью насоса, непрерывно прокачивается электролит.

Нерабочие поверхности катода покрывают тонким слоем изоляции и, т.к. зазор между электродами очень мал, напряжённость электрического поля очень высока и плотность тока достигает больших величин ( до 250 а/см2 ).

Металл анода растворяется с большой скоростью одновременно под всей рабочей поверхностью катода и с обрабатываемой детали снимается значительный слой, со скоростью от 0.5 до 6 мм в минуту.

При этом на аноде воспроизводится форма и размеры катода с очень высокой точностью. По мере растворения металла на аноде, катод постепенно приближают к аноду для сохранения величины зазора.

В качестве электролита применяют водные растворы неорганических солей например, азотнокислый или хлористый натрий.

Что же происходит в межэлектродном пространстве?

Рассмотрим пару—железный анод в водном растворе хлористого натрия. При электролитической диссоциации вода разлагается на катионы водорода и анионы гидроксила:

Металл растворяется на аноде и ионы железа реагируют с ионами гидроксила, образуя гидраты окислов железа, которые не растворяются в воде и выпадают в осадок:

Гидраты окислов металла заполняют межэлектродное пространство, мешают нормальному процессу электролиза и поэтому, зазор непрерывно прокачивают свежим электролитом, который отводит тепло, подводит реагенты и удаляет продукты реакции.

Таким образом , растворение тела анода и есть электрохимическая обработка изделия с целью придать ему нужную форму.

Электрохимическая обработка металлов позволяет:

  • ✔ обрабатывать любые металлы и сплавы, независимо от химсостава и механических свойств;
  • ✔ инструмент-катод не изнашивается;
  • ✔ эта обработка не меняет структуру металла, не даёт трещин и других дефектов;
  • ✔ упрощается технология обработки, особенно если необходимо выполнить фигурное отверстие и полость сложной формы, т.к. необходимо только поступательное движение катода нужной конфигурации.

Электрохимические методы обработки металлов нашли широкое применение при изготовлении различных деталей, в особенности тех, которые трудно или невозможно изготовить другим способом.

Электрохимическая обработка металлов станками завода СТАНКОФИНЭКСПО

Главная страница / Область применения

Область применения электрохимической обработки – обработка поверхностей штампов, изготовление формообразующих поверхностей, рельефов, чеканочных и формовочных штампов, готовых изделий.

Электрохимическая обработка (ЭХО, ECM, pECM  ) используется в следующих областях производства:

оформляющие полости и части штампов, пресс-форм,

сложнопрофильный, ударный и накатной инструмент,

штампы для изотермической штамповки лопаток ГТД,

изготовления готовых компрессорных лопаток,

обработка внутренних и наружных прямозубых зацеплений, шлицевых зацеплений,

изготовление диффузоров для насосов,

изготовления пуансонов, матриц, плашек для метизных изделий,

электрохимическая обработка отверстий форсунок двигателей и компрессоров,

электрохимическая обработка формообразующих поверхностей

электрохимическая обработка  чеканочных штампов

электрохимическая обработка  формовочных штампов

изготовление матриц,

электрохимическое формообразование пуансонов, клише, чеканов, штамповой оснастки, калибров

изготовление микроинструмента для медицины

Снятие заусенец. Обработка тонкостенных деталей. Электрохимическое удаление заусенцев Отработана технология снятия заусенец с различных изделий. На электрохимических станках SFE производится обработка тонкостенных деталей. Для электрохимического удаления заусенец возможно применение станков электрохимической обработки. Электрохимическое удаление заусенцев.   Электрохимическое удаление заусенцев – решение многих проблем удаления заусенцев и острых кромок с внутренних диаметров  отверстий в клапанах, подвижных […]

Подробнее