автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Электрохимическая размерная обработка при сверхмалых межэлектродных зазорах

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. На основе анализа научно-технической литературы по импульсно-иклическим схемам размерной ЭХРО, сфер применения и опыта спользования метода размерного электрохимического формообразования для зготовления деталей сложной формы обоснована целесообразность сследования и разработки процесса ЭХРО при сверхмалых МЭЗ на основе озированного ввода энергии в электрохимическую ячейку.

2. Определено понятие «межэлектродный зазор» для процессов йодного растворения в условиях микрогеометрической неоднородности ежэлектродного промежутка, обусловленной уменьшением МЭЗ до величин, оизмеримых с высотными параметрами шероховатости электродов (20-5мкм).

3. Теоретически обоснованны условия осуществления процесса ЭХРО ри сверхмалых МЭЗ посредством оценки энергетических возможностей с омплексным учетом лимитирующих условий: по газонаполнению объема 1ЭП; по газонаполнению минимального МЭЗ; по локализации процесса в словиях микрогеометрической неоднородности межэлектродного промежутка, о температуре фазового перехода жидкости и заданной температуре в МЭП, бусловленных особенностями анодного растворения материала. Например, ля исследованных условий обработки при МЭЗ 10 мкм рекомендуется иапазон изменения параметров электрического режима: максимально

- озможная амплитуда напряжения U14В, длительность одиночного импульса tu

- 15-180 мкс, минимальная скважность импульсов в пакете qmin - 8-12.

4. Экспериментально подтверждены результаты моделирования энергетических возможностей процесса ЭХРО при сверхмалых МЭЗ. Исследован характер зависимостей параметров тока во времени для сталей 5ХНТ, Х12Ф1, Х18Н10Т в растворах нейтральных солей хлористого и азотнокислого натрия в дистиллированной воде с концентрацией (5;10;15;20)% основного компонента при МЭЗ, равных 5; 10; 20 мкм. Качественно подтверждена возможность повышения эффективности ЭХРО за счет управления энерговводом в электрохимическую систему.

5. Произведен анализ кризисных состояний процесса ЭХРО при верхмалых МЭЗ. Экспериментально определены условия сохранения еханизма анодного растворения процесса ЭХРО при сверхмалых МЭЗ сталей ХНТ, Х12Ф1, Х18Н10Т в 10 % растворе NaCl и NciN03. Предложено в ачестве метода эффективной защиты от коротких замыканий использовать одход, основанный на предельно допустимой дозе энергетического оздействия.

6. Определены правила энергетических воздействий на поверхность еталлов при использовании сверхмалых МЭЗ, повышающие эффективность ХРО: 1. Предельная доза энергии определяется по моменту развития еустойчивых состояний технологической системы, определяемому переходом новому механизму удаления материала; 2. Энергия, вводимая в систему за ремя переходных процессов, должна быть минимальной; 3. Допустимая доза нергии должна вводится за минимальный промежуток времени.

7. Создана экспериментальная электрохимическая установка, беспечивающая применение импульсов напряжения микросекундного гапазона и позволяющая осуществлять процесс ЭХРО при сверхмалых МЭЗ. а примере операции электрохимического гравирования показана ффективность практического использования процессов высокоэнергетических лектрохимических воздействий на поверхность металлов при использовании верхмалых межэлектродных зазоров.

8. Выработаны технологические рекомендации для проектирования ехнологических систем для ЭХРО применительно к обработке при сверхмалых [ЭЗ, разработан алгоритм выбора условий осуществления процесса ЭХРО при верхмалых МЭЗ.

1. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. -М.: Машиностроение, 1976. 302 с.

2. Электрохимическая размерная обработка деталей сложной формы/ В.А. Головачев, Б.И. Петров, В.Г. Филимошин, В.А. Шманев М. .Машиностроение, 1969.- 198 с.

3. Основы повышения точности электрохимического формообразования/ Ю.Н Петров, Г.Н. Корчагин, Г.Н. Зайдман, Б.П. Саушкин.- Кишинев: Штиинца,1977.- 152 с.

4. Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов/ М.В. Щербак, М.А. Толстая, А.П. Анисимов, М.В. Постаногов -М: Машиностроение,1981.- 263 с.

5. Электрохимическая обработка в технологии производства радиоэлектронной аппаратуры/ Ф.В. Седыкин, Л.Б. Дмитриев, В.В. Любимов, В.Д. Струков М.: Энергия, 1980.- 136 с.

6. Технология прецизионной ЭХО деталей машиностроения /Полянин В.И., Серавкин В.Н., Лопухов Ю.А. // Новые Электротехнологические Процессы в машиностроении.: Всес. семин.: Тез. докл. /Кшпин. политехи, ин-т.- Кишинев, 1990.-С.64.

7. С. Де Регт. Применение ЭХО для производства прецизионных деталей// Международный симпозиум по электрическим методам обработки. JSEM-8.Москва, 1986.-С.129-138.

8. Требичевски Ц., Немшак И. Изготовление мелких прецизионных выемокс плоским дном новая область применения ЭХО// Международный симпозиум по электрическим методам обработки. JSEM-8.-M, 1986.-С.147-148.

9. Фридман В.Я. Получение децимикронных нитевидных образцов с помощью электрохимического растворения // Электронная обработка материалов. 1981. -№5. С. 90.

10. Давыдов А.Д., Козак Е. Высокоскоростное электрохимическое формообразование. М.:Наука. 1990. -340 с.

11. Дмитриев Л.Б. Технологические основы повышения точности размерной электрохимической обработки. Дис. . докт. техн. наук. - Тула: ТулПИ, 1975.-394 с.

12. Анализ моделей процессов электрохимической и электроэрозионной обработки. Часть 3. Новые технические решения по электрохимической и электроэрозионной обработки. -М.: ВНИИПИ, 1991.-163 с.

13. Румянцев Е.М. Электрохимическая обработка металлов. Анализ импульсно-циклических способов формообразования с точки зрения их точностных возможностей. Кишинев: -1986.-22 с.

14. Мороз И.И., Алексеев Г.А., Лапидес Л.М. Пути повышения точности электрохимического формообразования// Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М:Д978. - С.3-7.

15. Волков Ю.С. Направления повышения точности размерной ЭХО// Электрохимические электрофизические методы обработки материалов. -Тула: ТЛИ, 1982. -С. 10-16.

16. Мороз И.И. Пути повышения качества электрохимического формообразования// Электрофизикохимическая обработка, технология, оборудования, станочные системы. -М: ЭНИМСД987.-С.179-189.

17. Дмитриев Л.Б., Любимов В.В. Условия повышения точности электрохимического формообразования в импульсном режиме // Исследования в области электрофизических и электрохимическихметодов обработки металлов. Тула: ТЛИ, 1973. - с. 113-118.

18. Любимов В.В., Полутин Ю.В., Бородин В.В. и др. Технология и экономика электрохимической обработки. -М.:МашиностроениеД980. -196 с.

19. Уваров Л.Б. Исследование методов изготовления катодов- инструментов для электрохимических копировально прошивочных станков. .к.т.н.-ТулаД978. -26 с.

20. Лукьянов B.C., Рудзит Я.А. Параметры шероховатости поверхности. М.: Издательство стандартов, 1979. - 162 с.

21. Лапидес Л.М. Влияние режима обработки на точность циклического процесса РЭХО// Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. -М:,1975. С.71-73.

22. Седыкин Ф.В., Филин В.И., Орлов Б.П. Изменение шероховатости поверхности в зависимости от интенсивности процесса электрохимической обработки// Электронная обработка материалов. -1966.-N2.

23. Любимов В.В. Исследование вопросов повышения точности электрохимического формообразования на малых межэлектродных зазорах. Автореф. дис. .канд. техн. наук. Тула, 1973.- 21 с.

24. Сундуков В.К. Исследование некоторых вопросов повышения технологических показателей импульсной электрохимической обработки на малых межэлектродных зазорах: Автореф. дис. .канд. техн. наук. -Тула, 1973,- 21 с.

25. Паршутин В.В., Бородин В.В. Технико-экономические вопросы электрохимического формообразования. -Кишинев: Штиинца, 1981, -128 с.

26. Безруков С.В., Белогорский A.JL, Гимаев Н.З. и др. Прецизионная электрохимическая обработка. Повышение эффективности применения электрофизических и электрохимических методов обработки материалов-JI, 1990.

27. Акопян С. С. Анализ состояния и определение путей повышения точности размерного формообразования деталей сложной формы анодно-гидравлическим способом. Труды МЭИ, Теплотехника и энергомашиностроение. Вып. 104 , -М, 1972.

28. Мороз И.И., Алексеев Г.А., Водяницкий О.А. и др. Электрохимическая обработка металлов. М. Машиностроение, 1980. 192 с.

29. Каримов А.Х., Смоленцев В.П. Способы устранения «струйности» при электрохимической обработке полостей// Вопросы гидродинамики процесса электрохимической размерной обработки металлов. Тула: ТПИ, 1969. -С.78-81.

30. А.с. 852485 СССР, МКИ В 23 Р 1/12. Электрод-инструмент / А.А. Михайлов, Ю.В. Рожков, А.В. Никифоров и др. Опубл. в БИ № ц. 1981.

31. Никифоров А.В., Ермаков Ю.М. Повышение эффективности снабженияэлектролитом МЭП при ЭХО // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Тез. Докл. Всесоюзн. н.-т. конф. Тула, 1986. - С. 246248.

32. Макаров В.А., Корчагин Г.Н., Хакимуллина Л.Ш., Лазарев К.И. Исследование процесса ЭХО электродом с сотовым расположением отводных отверстий // Электронная обработка материалов, 1979. - № 2. -С. 31-34

33. А.с. 323243 СССР, МКИ В 23 Р 1/04. Дмитриев Л.Б. и др. Способ размерной электрохимической обработки.

34. Вишницкий А.Л. Электрохимическая обработка в непроточном электролите// Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов: Материалы семинара. М., 1972.

35. Артамонов Б.А., Глазков А.В., Дрозд Е.А. Безводородный процесс РЭХО высоколегированных нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. -Тула: ТЛИ, 1980,-С. 119-124.

36. А.с. 205489 СССР, МКИ В 23 Р 1/00. Вишницкий А.Л. Способ размерной электрохимической обработки.

37. Гамбург Ю.Д., Давыдов А.Д., Харкац Ю.Д. Изменение шероховатости поверхности при анодном растворении и катодном выделении металлов (обзор)Юлектрохимия. -1994. -Т. 30, -№4.-С.422-443

38. Дикусар А.И., Петренко В.И., Петров Ю.Н. Формирование микрорельефа поверхности при ЭХО жаропрочных никель-хромовых сплавов// Электронная обработка материалов. -1978.- №2. С. 17-20.

39. Елисеев А.А., Щербина В.И., Тимофеев Ю.С., Дмитриева В.К., Быков

40. B.К. Исследование процесса формирования микрорельефа поверхности при ЭХО на малых межэлектродных зазорах. //М-лы IV Всесоюзной конференции:»Размерная электрохимическая обработка деталей машин». Часть I.-Тула, 1975.-С. 193-198

41. Манюк В.Л., Варенко Е.С., Мороз И.И. О механизме сглаживания шероховатости при ЭХРО. 1. Сглаживание шероховатости при идеальных условиях формообразованияЮлектронная обработка материалов.-1980.-№2.-С.26-30.

42. Седыкин Ф.В., Дмитриев Л.Б. и др. Оборудование для размерной электрохимической обработки деталей машин. -М. Машиностроение, 1980.-277 с.

43. Давыдов А.Д., Козак Е. Высокоскоростное электрохимическое формообразование. -М. .Наука. 1990. -340 с.

44. Зайдман Г.Н., Петров Ю.Н. Формообразование при электрохимической размерной обработке металлов. -Кишинев: Штиица. 1990. -190 с.

45. Саушкин Б.П. Выбор и применение электролитов для электрохимической обработки металлов// Липецкий политехнический институт. М., ВНИИТЭМР, 1992.-68 с.

46. Шмуклер М.В. Разработка многокомпонентных электролитов на основе органических растворителей для электрохимического формообразования повышенной точности: Автореферат дис. . к.т.н.-Иваново,1996.-с. 16.

47. Сальников B.C., Евсеев А.Н., Гардаш В.В., Дубовик Н.Н. Применение секционных электродов-инструментов для ЭХО// Электрохимические электрофизические методы обработки материалов. Тула: ТЛИ, 1989.1. C.43-48.

48. Зайцев А.Н., Житников В.П., Левинтович Л.В. Математическое моделирование процессов ЭХО скульптурных поверхностей в системах автоматизированного програмирования станков с ЧПУ//

49. Электрохимические электрофизические методы обработки материалов. -Тула: ТПИ, 1987. -С.51.

50. Артамонов Б.А., Глазков А.В., Дрозд Е.А. Безводородный процесс РЭХО высоколегированных нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. -Тула: ТПИ, 1980, -С. 119-124.

51. Макаров В.А. Математическая модель процесса ЭХО с отводов газожидкостной смеси из зоны обработки через тело катода// Электрофизические и электрохимические методы обработки. М: ВНИИМАШ, 1976-№7. - С. 113-118.

52. Алтынбаев А.К. Электрохимическая обработка металлов электрическими импульсами. Электрохимическая размерная обработка металлов. -Кишинев.Штиинца, 1974, -С. 93-100.

53. Анализ моделей процессов электрохимической и электроэрозионной обработки. Часть 1. Модель электрохимической обработки.-М.:ВНИИПИ,1991.-170с.

54. Дмитриев Л.Б., Орлов А.Б. Анализ механизма анодного растворения одинарным импульсом // Исследования в области электрофизических и электрохимических методов обработки металлов. Тула: ТПИ, 1977.• С.27-30.

55. Давыдов А.Д. // Электронная обработка материалов.-1980.-№3.-С. 18-25.

56. Давыдов А.Д., Кащеев В.Д. Анодное поведение металлов при электрохимической размерной обработки// Итоги науки и техники. Сер. Электрохимия -М.: ВИНИТИ. 1974. - Т. 9. - С. 154.

57. Крылов B.C., Давыдов А.Д., Козак Е. Проблемы теории электрохимического формообразования и точности электрохимической обработки // Электрохимия. 1975. - Т. 11, N 8. - С. 1155-1179.

58. Филимоненко В.И., Капустин А.И. Точность электрохимического формообразования при ЭХРО короткими импульсами тока// Электродные процессы и технология электрохимической размерной обработки металлов. -Кишинев: Штиинца,1980. -С. 89-100.

59. Puippe J.C1., Ibi N. Influence of charge and discharge of electric double layer in pulse plating// J. of Applied electrochem., 1980.- vol. 10. P. 775-778.

60. Хуа X.M., Лиу 3.X., Ю.Ц.Й. Исследование анодных процессов при импульсной ЭХО// Международный симпозиум по электрическим методам обработки. JSEM-8.M., 1986.-С.147-148.

61. А.с. 774890 СССР,МКИ3 В23Р 1/ 04.

62. Алексеев Г.А., Волков Ю.С., Мороз И.И. Некоторые особенности процесса электрохимического формообразования в импульсном режиме// Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. -М.: МДНТП, 1975. С.63-66.

63. О некоторых параметрах импульсной электрохимической обработки на малых межэлектродных зазорах/ Ф.В. Седыкин и др.// Технологиямашиностроения. 1973.-Вып.31.-Тула: ТЛИ, 1973. С.3-11.

64. Изучение процессов в электрохимической ячейки при малых межэлектродных зазорах с применением импульсного тока / Ф.В. Седыкин и др.// Технология машиностроения. 1973.-Вып.27,- Тула: ТПИ, 1973. -С. 11-21

65. Clerc С., Landolt D. On the theory of anodic levelling: behaviour of macroprofiles // Electrochimica Acta. 1987. - v. 32, N 10. - P. 1435-1441.

66. Корчагин Г.Н. и др. Определение области устойчивости процесса ЭХО// Электронная обработка материалов.-1973.-№1.-С.9-19.

67. Мирзоев Р.А. Исследование электродных • процессов и свойств прголектродных слоев при размерной электрохимической обработке. Автореф. Дис. .канд. техн. наук. М: ,1970.- 21 с.

68. Свдоров В.М. Исследование количественного выделения газа в реальных условиях электрохимической обработки// Электродные процессы и технология электрохимической размерной обработки металлов. -Кишинев: Штиинца, 1980. С. 71-49.

69. Сенина О.А., Шманев В.А. Проничев Н.Д. О газовыделении при электрохимической обработке материалов// Современные проблемы электрохимического формообразования. Кишинев: Штиинца, 1978. - С.

70. Формообразование при электрохимической размерной обработке металлов/Г.Н.Зайдман, Ю.Н.Петров. Кишинев:Штиица. 1990. -190 с.

71. Золотых С.Ф., Длугач Д.Я., Рыжов А.Н. Система ограничений управляющих параметров процессом размерной ЭХО// Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. -Тула: ТЛИ, 1989. С.60-63.

72. Михеев Н.А., Сальников B.C., Адилов С.М. К определению критической длительности импульса технологического напряжения// Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. -Тула: ТПИ, 1978. С.71-74.

73. Кащеев В. Д. Влияние различных видов электрохимической обработки на шероховатость поверхности металлов. // Электродные процессы и технология электрохимической размерной обработки металлов. Кишинев: Штиинца,1980. -С. 66-83

74. Варенко Е.С., Манюк B.JI. Влияние температуры анода на скорость сглаживание микронеровностнй// Развитие и совершенствование электрохимических и электрофизических методов обработки. -Казань: НТО Машпром, 1977. -С. 46-47

75. Мороз И.И. Теория процесса размерной электрохимической обработки.// Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. -Тула: ТПИ, 1984. С.3-18.

76. Лаутрелл и Кук. Высокоскоростная электрохимическая обработка// Труды Американского общества инженеров механиков, сер Б, -М.; 1973. -№4, -С. 89-94.

77. Рыбалко А.В., Зайдман Т.Н., Доменте Г.С. Импульсная ЭХО при высоких уровнях вводимой мощности // Электронная обработка материалов.-1980.-№5.-С.27-32.

78. Мингазетдинов И.Х. Разновидности неустойчивости процессов приэлектрохимической обработке деталей//Труды КАИ, вып. 152. Казань, 1973. -С.66-68.

79. Зайдман Г.Н., Корчагин Г.Н. Ограничения возможности повышения производительности электрохимической размерной обработки металлов// Электродные процессы и технология электрохимической размерной обработки металлов. -Кишинев: Штиинца,1980. -С.54-63.

80. Рыбалко А.В., Зайдман Г.Н. Импульсная электрохимическая обработка металлов// Электродные процессы и технология электрохимической размерной обработки металлов. -Кишинев: ШтиинцаД987. -С. 66-83

81. Рыбалко А.В., Галанин С.И., Дикусар А.И. Локализация анодного растворения в условиях электрохимической обработки импульсами микросекундного диапазона длительностей. //Электронная обработка материалов.-1992.-№5.-С.4-10.

82. Вишницкий А.Л., Дрозд Е.А., Мирзоев Р.А. Обработка импульсным током в пульсирующем потоке электролита// Новое в электрофизической и электрохимической обработке металлов. Л.: Машиностроение, 1972. -С. 39.

83. Хусу А. П., Витенберг Ю. Р., Пальмов В. А. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятносный подход. -М. Наука. 1975.

84. ГОСТ 25142-82 Шероховатость поверхности. Термины и определения.

85. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Под общ. ред. В.А. Волосатова. Л.: Машиностроение, 1988. -719 с.

86. Справочник химика. В 6-ти томах. Гл. ред. Б.П. Никольский. Т. 3.: М.-Л:1. Химия, 1964. 1005 с.

87. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1982. - 400 с.

88. Разоренов В.А. Расчет динамических параметров процесса сведения электродов под действием заданной силы// Электрохимическая размерная обработка деталей машин.-Тула, 1986.-С. 251.

89. Кириенко Г.П., Рыбалко А.В. Особенности построения частотных генераторов сильноточных импульсов для размерной электрохимической обработки// Современные проблемы электрохимического формообразования. Кишинев: Штиинца, - 1978. - С.85- 87.

90. Бурков В.М., Румянцев Е.М. Источник импульсного технологического тока для ЭХО // Современная электротехнология в машиностроении 97: Сб. трудов Всероссийской НТК. - Тула, ТулГУ. -1997. - С.150-151.

91. Петров Н.А. Состояние и перспективы развития технологии и оборудования для сверхпрецизионной обработки: Аналитический обзор. М.:ВНИИТЭМР. 1991. 44 с.

92. Сундуков В.К. Технологические основы высокоэффективного электролитического формования. Автореф. дис. . докт. техн. наук. -Тула, 1998. - 38 с.

93. Сундуков В.К., Гнидина И.В., Белкин А.В. Электролитическое формование объектов с макрорельефом// Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. трудов региональной НТК. Тула: ТулГУ,-1998.-С.41-43.

94. В.А.Разоренов, В.И.Гнидин. Малогабаритный копировально-прошивочный станок повышенной точности ЭХМГ-1 для полостей141лплощадью до 15 см // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов'.Сборник научных трудов.-Тула:ТулПИ.-С.91-96.

95. Приспособления для электрофизической и электрохимической обработки/Под.ред. В.В.Любимова.-М.:МашиностроениеД988. -176с.

96. Луцков Ю.И. Повышение эффективности импульсной электрохимической обработки за счет использования аккумулирующих источников технологического напряжения с трансформацией мощности. Дис. . канд. техн. наук. - Тула: ТулПИ, 1983. - 180 с.

97. Tell 0. =TelO [0] +dt* (2*-lame* (Tel0[l]-TelO[0])/(dx0*dx0)+q)/(ce*Roe) ;for (int i=l;i<Np;i++) {

98. Tell1.=TelOi.+dt*lainm/(cm*Rom)/dl*((TelO[i+1]

99. StatusBarl->Panels->Items5.->Text="Pac4eT";1. SeriesU->Clear();1. SeriesI->Clear();1. SeriesT->Clear ();1. SeriesF->Clear ();1. SeriesTx->Clear();1. SeriesTb->Clear();1. SeriesTe->Clear ();

100. SeriesU->AddXY( 0,0, " clTeeColor); SeriesI->AddXY(0,0, " '*, clTeeColor); SeriesT->AddXY(0,T0, " clTeeColor); SeriesTb->AddXY(0,T0/ " n, clTeeColor); SeriesTe->AddXY(0,TO, " clTeeColor); SeriesF->AddXY(0,0, " clTeeColor);

101. Tem0.=Т0; Fi[0]=0; Mg[0]=0; Npall=Np*2+l; dx0=s0/(2*Np);for (int i=0;i<=Npall;i++) {1. TelO1.=T0; Telli.=T0;if (i<=Np) {dx1.=dx0;else {dx1.=dxi-l.*bet;1. Calculated=true;