Лекция №7 Электрохимическая обработка

Физическая сущность

Электрохимическая обработка использует процессы электролиза, т. е. химические превращения, которые наблюдаются на поверхности электродов, помещенных в среду электролита. Заготовка подключается к аноду, а инструмент - к катоду.

В зависимости от способа удаления продуктов растворения обработку разделяют на:

- электрохимико-гидравлическую,

- электрохимико-механическую.

Электрохимическая обработка - высокопроизводительный технологический процесс, успешно применяемый в различных отраслях промышленности. В последнее время методы электрохимической обработки становятся одними из основных при изготовлении деталей из токопроводящих труднообрабатываемых металлов и сплавов. Этими методами на многих предприятиях получают сложные полости в штампах, пресс-формах и литейных формах, лопатки и колеса турбин, шлифуют и разрезают детали, удаляют сломанные инструменты и крепежные детали, клеймят и выполняют многие другие технологические операции.

Преимущества ЭХО: нет механического контакта инструмента с изделием, нет заусенцев, отсутствует износ инструмента и нагрев детали, физико-механические свойства материала детали не влияют на скорость обработки, бесшумность обработки, безопасность применяемого напряжения тока.

Недостатки ЭХО: большая энергоемкость процесса, плохая обрабатываемость материалов с большим содержанием углерода, кремния и хрома; происходит растравливание материала по границам зерен, особенно в сплавах на основе никеля.

Истрия

Приоритет в создании и разработке электрохимической обработки принадлежит советским изобретателям В. Н. Гусеву и Л. А. Рожкову, которые в 1928 г. предложили использовать анодное растворение для направленного удаления материала при формообразовании деталей. Дальнейшее развитие и внедрение методов электрохимической обработки стало возможным благодаря фундаментальным работам отечественных исследователей - Ф. В. Седыкина, Ю. Н. Петрова, И. И. Мороза, В. П. Смоленцева, В. Д. Кащеева, Л. Б. Дмитриева и др.

Технические подробности

В основе процесса электрохимической обработки лежит явление анодного растворения металла. В рабочей среде - электролите - молекулы вещества распадаются на электрически заряженные частицы - ионы, каждый из которых переносит один или несколько электрических зарядов. Количество положительных и отрицательных зарядов, переносимых ионами, одинаково. Поэтому электролит электрически нейтрален.

К электрохимической обработке относится группа методов, основанных на явлении анодного растворения. При пропускании тока между электродами происходит растворение металла анода. Образующийся продукт растворения в виде солей или гидроокисей металлов удаляется с поверхности либо гидравлическим потоком электролита, либо механическим путем. При этом процесс анодного растворения на микро-выступах происходит интенсивнее вследствие относительно более высокой плотности тока на вершинах выступов.

Без внешнего электрического поля ионы в электролите движутся хаотически и электрический ток не наблюдается. Если металлические проводники, помещенные в электролит, подключить к источнику постоянного тока (рис. 14); то в электролите возникает направленное движение ионов. Положительные ионы (катионы) будут двигаться к катоду, отрицательные (анионы) - к аноду. Вблизи электродов постепенно повысится концентрация ионов противоположного знака. В результате на катоде начнется восстановление катионов, а на аноде - окисление металла, т. е. аноное растворение.

Рис. 14. Схема процесса анодного растворения

Рис. 15. Схема электрохимической обработки. 1 – деталь; 2 – электрод.