Электрохимическое шлифование

Определенный интерес представляют попытки интенсифицировать процесс электрохимического шлифования деталей из труднообрабатываемых материалов, в том числе и магнитотвердых сплавов, методом наложения на шлифовальный круг осциллирующих движений, вибраций, ультразвуковых колебаний и т. п. Необходимо отметить, что на эти вопросы в настоящее время не существует единства взглядов. В некоторых работах влияние перечисленных процессов на показатели процесса не установлено. В других же, наоборот, установлено, что, например, ультразвуковые колебания с амплитудой 15-25 мкм интенсифицируют как анодный процесс, так и процесс резания, в результате чего существенно повышается производительность. Очевидно, проведение научно-исследовательских работ в единых методических условиях позволит однозначно разрешить некоторые спорные вопросы.

Результаты научно-исследовательских работ дают основание считать, что электрохимическое шлифование магнитотвердых сплавов, особенно, алмазными кругами является высокоэффективным технологическим процессом, обеспечивающим существенное повышение производительности, причем, качество поверхностного слоя и эксплуатационные характеристики деталей позволяют использовать электрохимическое шлифование как черновой, так и как окончательный метод обработки.

5. Обработка деталей из жаропрочного сплава

 

Разработке принципиально  новых высокоэффективных технологических  процессов, обеспечивающих не только снижение трудоемкости изготовления, но и повышение качества и эксплуатационных характеристик современных машин в настоящее время уделяется большое внимание. Эти требования могут быть выполнены при существенном изменении структуры процессов обработки заготовок. Развитие специальных отраслей машиностроения, повышение эксплуатационных характеристик машин связано с использованием новых жаропрочных, высокопрочных и вязких конструкционных материалов, обработка которых резанием и другими традиционными способами механической обработки затруднительна, особенно при изготовлении таких ответственных деталей, как корпусные детали топливной, пневмо- и гидрораспределительной аппаратуры. В связи с этим, в технологии машиностроения наряду с методами обработки материалов резанием находит применение электрохимическая обработка.

Общими характерными свойствами электрохимических методов  обработки, обеспечивающими их преимущества по сравнению с механической обработкой, являются: практически полная независимость  технологических показателей процесса обработки от твердости и вязкости материала обрабатываемой заготовки; простая кинематика формообразования, позволяющая реализовать операции, недоступные механической обработке; осуществление обработки практически без силовых воздействий на заготовку; простота автоматизации технологического процесса.

В то же время по ряду факторов (низкая точность и невысокая  производительность) различные способы  электрохимического воздействия уступают механической обработке. Так, например, точность макро- и микрогеометрии деталей и производительность, достигаемые при абразивной обработке (круглом наружном и внутреннем шлифовании, суперфинишировании, хонинговании и т.п.), в подавляющем большинстве случаев выше, а энергоемкость значительно ниже, чем при применении методов электрохимической обработки.

Следовательно, для повышения  качества изготовления деталей из труднообрабатываемых материалов необходимо создание нового комбинированного способа, сочетающего  преимущества как традиционной отделочной обработки, так и электрохимического воздействия на обрабатываемый материал.

Особую актуальность имеет создание нового способа для  изготовления деталей из алюминиевых  сплавов. Исследования, посвященные  электрохимическому шлифованию и полированию  деталей из алюминиевых сплавов, носят фрагментарный характер. Поэтому исследование процесса электрохимического шлифования и полирования алюминиевых сплавов и разработка на его основе нового комбинированного способа обработки с целью повышения качества изготовления деталей является важной научной задачей.

 

 

На производительность процесса существенное влияние оказывает напряжение источника тока, характеризующее электрические режимы обработки. Шлифование кругами других исследованных связок при меньшем напряжении также вызывает уменьшение производительности обработки, хотя и менее интенсивное.

Связка круга оказывает  существенное влияние на удельный расход алмазов. В принятых условиях обработки сплава ВЖЛ минимальные значения удельного расхода показали круги на связке М5-2-4,4 мг/г, максимальные - круги на связке М5-4 - 27,4 мг/г. Круги на связках М5-6, М5-8 и М5-9 характеризуются повышенными значениями расхода алмазов (10-16 мг/г).

При изменении условий обработки меняются и абсолютные значения удельного износа, однако качественно картина остается прежней. Изменение удельного расхода, вызванного изменением скорости круга и напряжения источника тока, свидетельствует о существенном влиянии этих составляющих режимов обработки на износостойкость инструмента.

Составляющие силы резания и эффективная мощность шлифования электрохимическим способом позволяют прогнозировать качественную сторону процесса и оценивают соответствующие характеристики инструмента, а динамика их изменения во времени позволяет достаточно уверенно определять его режущие свойства. Анализ зависимости, показывает, что при электрохимическом шлифовании алмазными кругами деталей из сплава ВЖЛ составляющие силы резания незначительны - нормальная составляющая не превышает 6,5 кгс.

Начальный период шлифования электрохимического характеризуется максимальными значениями составляющих силы резания и эффективной мощностью. Но при увеличении силы резания и эффективной мощности для кругов плоских скорость резания существенно ниже, чем для кругов на других исследованных связках. При увеличении напряжения до 18В интенсивность роста составляющих несколько меньше. Это явление можно объяснить увеличением роли электрических процессов в общем процессе съема припуска. Однако с увеличением напряжения интенсифицируются электроэрзионные процессы в зоне контакта, увеличивается удельный износ алмазов и возрастает шероховатость обработанной поверхности.

Рисунок 6 - Схема электрического сопротивления на различных участках зоны контакта при электрохимическом шлифовании периферией круга

 

При шлифовании электрохимическим способом с использованием кругов прямого профиля с поперечной подачей зона контакта круга с деталью состоит из двух участков. На участке (рис. 6), ширина которого равна величине поперечной подачи, условия шлифования определяются только характеристикой инструмента и режимами обработки, а величина зазора, определяющая электрическое сопротивление цепи на данном участке, зависит в основном от зернистости абразива и состояния режущей поверхности круга. Для данных условий шлифования сопротивление в зазоре на данном участке минимально, а плотность тока - максимальна. На оставшемся участке величина зазора максимальна, сопротивление цепи в зазоре также максимально, а плотность тока имеет наименьшее для данных условий обработка значение.

Структурное состояние  при обработке жаропрочного материала определяет значительное повышение количества аустенита после шлифования деформированной стали кругами из электрокорунда связано с повышением температуры в зоне резания выше критической, вследствие пониженной теплопроводности стали и электрокорунда. Температура нагрева поверхности, по данным [8], даже при минимальных режимах шлифования может достигать 800-1000С. При шлифовании литых сталей более высокое содержание остаточного аустенита отмечено у сталей, полученных литьем в жидкостекольные песчаные формы (до 32%). В данном случае это является следствием влияния структуры стали, которая характеризуется наличием весьма грубой сетки ледебуритной эвтектики, карбидная составляющая которой представлена карбидами типа М6С и МС, частично растворяющимися при шлифовании.

Судя по структурным  изменениям, происходящим в поверхностных  слоях рабочих поверхностей инструментов из деформированной и литой стали, после шлифования их имеет место  вторичная закалка поверхностного слоя.

Аустенит, образующийся при вторичной закалке, распределяется крайне неравномерно вследствие локализации в определенных объемах деформирующего и термического воздействия абразивного круга при шлифовании. Именно в этих объемах имеет место растворение карбидов, что способствует повышению степени легированности аустенита и его стабилизации при охлаждении.

 

Заключение

 

В условиях, когда возможность  обработки резанием ограничены плохой обрабатываемостью материала изделия, сложностью формы обрабатываемой поверхности или обработка вообще невозможна, целесообразно применять электрофизические и электрохимические методы обработки. В данной работе рассмотрены процессы электрохимического шлифования.

Их достоинства электрохимического шлифования:

1) механические нагрузки  либо отсутствуют, либо настолько малы, что практически не влияют на суммарную погрешность точности обработки;

2) позволяют изменять  форму обрабатываемой поверхности заготовки (детали);

3) позволяют влиять  и даже изменять состояние  поверхностного слоя детали;

4) не образуется наклеп обработанной поверхности;

5) дефектный слой не  образуется;

6) удаляются прижоги  поверхности, полученные при шлифовании;

7) повышаются: износостойкость,  коррозионная стойкость, прочность  и другие эксплуатационные характеристики  поверхностей деталей.

 

Также в данной работе рассмотрены основные электролиты  и инструменты, применяемые для  обработки деталей. При отсутствии специального оборудования для электрохимического- шлифования могут быть модернизированы обычные станки.

Электрохимическое шлифование получило широкое применение при обработке магнитотвердых материалов и жаропрочных сталей, в связи с высокой твердостью исходного материла, многие традиционные виды обработок не справляются с обработкой поверхности качественно. Поэтому наиболее эффективным способом обработки таких материалов является электрохимическое шлифование.

 

Список  используемых источников

 

1. Вайнберг Р. Р., Васильев В. Г. Сила резания при электрохимическом шлифовании жаропрочных сплавов. Научно-технический реферативный  сборник  «Алмазы». М., НИИМАШ, 1973, №  2, с. 27-29.

2. Вайнберг Р.Р., Васильев В.Г. Электрохимическое шлифование жаропрочных сплавов алмазными кругами на металлической связке. - В сб. Экономичность и точность абразивно-алмазной обработки. М., МДНТП, -1971. с. 59-64.

3. Васильев В.Г., Вайнберг Р.Р.,  Серебренник Ю. Б. Электрохимическое шлифование жаропрочного сплава'алмазными кругами. - «Электронная обработка материалов». Академия наук Молдавской ССР. Кишинев, 1974, № 2 ('56).

4. Захаренко И. П., Савченко Ю. Я. Влияние характеристики алмазных кругов на показатели электролитической совместной обработки твердого сплава. - «Синтетические алмазы»,  1973, № 1. с. 30—34.