автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Электрохимическое микроформообразование микродеталей типа тел вращения

На правах рукописи

ЖОГОЛЕВ Алексей Борисович

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ МИКРОФОРМООБРАЗОВАНИЕ МИКРОДЕТАЛЕЙ ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05.03.01 «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки»

Тула 2005

Работа выполнена на кафедре «Физико-химические процессы и технологии» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Сундуков Владимир Константинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Шадский Геннадий Викторович

кандидат технических наук Татаринов Владимир Николаевич

Ведущее предприятие ОАО «Центральное конструкторское бюро аппарато-

строения»

Защита диссертации состоится «13» октября 2005г. в 14м на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, 9-101).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан «12» сентября 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.Б. Орлов

2со6 -Ч

i6гг\

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В последнее время в современной мировой промышленности все более актуальной становится задача изучения способов микроформообразования и получения различных типов микрообъектов и микрорельефов Повышение требований, предъявляемых к качеству микродеталей с точки зрения улучшения точности и качества поверхности при их обработке, заставляет технологов и исследователей искать пути их обеспечения, разрабатывать и создавать оборудование, инструментарий, технологии микроформообразования. Одним из наиболее перспективных является метод электрохимической размерной обработки (ЭХРО), основными преимуществами которого являются отсутствие износа инструмента и механического контакта Однако достигнутые технологические показатели процесса: точность формообразования (0,03-0,05 мм), качество обработанной поверхности ограничивают применение или вообще не позволяют использовать ЭХРО для высокоточных и финишных операций.

Точность электрохимической обработки даже при применении малых межэлектродных зазоров (5=0,05 мм) существенно ниже точности электроэрозионной или лазерной обработки. Причины недостаточно высоких технологических показателей ЭХРО определяются специфическими особенностями бесконтактного формообразования, протекающего в условиях малых межэлектродных зазоров (МЭЗ) при высоких скоростях анодных процессов: изменение эффективной электропроводности межэлектродной среды, микроформообразование различных пленок на поверхности электрода, препятствующих растворению, зависимость производительности и энергоемкости процесса от площади обрабатываемой поверхности и т.д.

Анализ существующих способов повышения точности размерной электрохимической обработки, проведенные нами исследования показывают значительные потенциальные возможности использования процесса анодного растворения при сверхмалых межэлектродных зазорах (СММЭЗ) с дозированной подачей электролита. ЭХРО при величине МЭЗ 5...20 мкм пока еще недостаточно изучена. Отсутствуют научно-обоснованные рекомендации по выбору оптимальных режимов обработки и проектированию электрохимических технологических систем при СММЭЗ.

Поэтому очевидна необходимость исследований ЭХРО при сверхмалых межэлектродных зазорах с целью выявления путей расширения технологических возможностей. Настоящая работа направлена на решение научной задачи, создания теоретических основ и практических рекомендаций по микроформообразованию микродеталей, при изготовлении которых недопустимы механические нагрузки, связанной с изучением процессов анодного растворения в условиях сверхмалых МЭЗ в микрообъеме электролита, знание которых обеспечивает возможность назначения технологических параметров, улучшающих технологические показатели ЭХРО.

Актуальность исследований подтверждается грантами: Президента РФ № НШ - 1523.2003.8 «Создание теории и технологических методов обработки на основе на-но- и микроэлектрофизических и электрохимических воздействий на материалы в электролитах, вакууме и других средах»; Министерства образования № 043104 Гр. «Разработка теории и методов создания микрообъектов в приборостроении электро-физикохимическими воздействиями»; ФЦП «Интеграция» ГК №156 «Создание центра электрофизикохимических технологий изготовления микроинструментария для хирургии»; полученным положительным решением о выдаче патента на изобретение (заявка №2004102165/02(002132)) от 26.01.2004г.

Цель работы. Разработка технологии и оборудования для создания микродеталей (тел вращения) путем электрохимического микроформообразования (ЭХМФ)

Методы исследования. Работа включает в себя теоретические и экспериментальные исследования процесса ЭХМФ микродеталей и микрорельефа при СММЭЗ в дозированном объеме электролита Теоретические исследования физических процессов при анодном растворении металлов проведены методом численного моделирования (метод конечных элементов), реализованным в программном продукте «MSC VISUAL NASTRAN DESKTOP 2003».

Положения, выносимые на защиту:

- результаты моделирования процесса электрохимического микроформообразования при различных схемах микроформообразования при СММЭЗ в микрообъеме электролита;

- результаты экспериментальных исследований влияния условий осуществления процесса электрохимического микроформообразования на точность и качество микрообъектов;

- результаты технологической апробации процесса электрохимического микроформообразования точечным электродом-инструментом с дозированием электролита применительно к операциям электрохимического микроформообразования микродеталей и микрорельефов;

- рекомендации по проектированию и использованию технологических систем для ЭХМФ точечным электродом-инструментом при СММЭЗ в микрообъеме электролита.

Научная новизна. Установлены условия электрохимического микроформообразования микродеталей (тел вращения) и микроэлементов поверхности при сверхмалых межэлектродных зазорах точечным электродом-инструментом в пленке электролита, соизмеримой с величиной межэлектродного зазора, малой концентрации (порядка десятых долей процента).

Практическая ценность работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны технологические рекомендации по выбору режимов обработки и по использованию технологических систем для ЭХМФ применительно к микроформообразованию точечным электродом-инструментом в условиях сверхмалых МЭЗ с дозированием электролита.

Практическая реализация. Создано оборудование, позволяющее реализовать процесс электрохимического микроформообразования точечным электродом-инструментом при СММЭЗ в микрообъеме электролита. Изготовлены и испытаны образцы микроинструментария для операций на сосудах головного мозга в НИИ им. H.H. Бурденко.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2001-2004 гг., на международной научно-технической конференции "Современная электротехнология в машиностроении", Тула, 2002г., на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии в машиностроении", Пеюа^Д002г„ на Всероссийской научно-технической кон-

л. 1 i -1' I . H«,

ференции " Современная электротехнология в промышленности России" Тула, 2003 г, на региональных научно-технических конференциях " Современная электротехнология в промышленности центра России " Тула, 2002г., 2003г., 2004г., Материалы диссертации представлены на выставках «Достижения в образовании Тульской области» (10 - 12 сентября 2002г.) г. Тула, Всероссийская выставка «Недели высоких технологий» (9-12 июня 2003г.) г. Санкт-Петербург и отмечены дипломом Тульской торгово-промышленной палаты.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, перечня используемой литературы, приложений. Работа включает 140 страниц, 82 рисунка, 1 приложение. Список используемой литературы содержит 102 источника

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, ее практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен сравнительный анализ способов получения микроэлементов поверхностей, микродеталей, определены цели и задачи исследования.

В современных приборах и оборудовании используются как микродетали, так и микроэлементы поверхности. В медицине, например, существует проблема создания микроинструментария, в конструкцию которого входят микродетали. Микроинструментарий используется при операциях на сосудах головного мозга, проводимых без трепанации черепа, при лечении аневризм.

При этом возникает проблема получения микроэлементов поверхностей и микродеталей типа тел вращения, представляющих собой чередование различных геометрических форм, а также их сочетаний, линейные размеры которых не превосходят 0,5мм, а шероховатость поверхности Яа 0,1мкм.

На рис. 1 представлена комплексная микродеталь типа тела вращения, элементы которой и их сочетания могут быть получены при микроформообразовании микродеталей.

* 1 3

Рис.1. Пример комплексной микродетали типа тела вращения с различными элементами' I - цилиндрическим; 2 - коническим; 3 - сферическим; 4 - микроэлементами поверхности

Повышение эффективности способа электрохимического микроформообразования связано с созданием оптимальных условий обработки, позволяющих достичь требуемых точности и качества поверхности.

Анализ литературных источников показал, что исследования по улучшению основных показателей процесса ведутся в нескольких направлениях. Один из способов повышения точности электрохимического формообразования осуществляется за счет уменьшения межэлектродного зазора, выбора способа подачи и состава электролита, уменьшения площади электрода-инструмента (ЭИ). Наиболее полно данные исследования были проведены для малых МЭЗ (0,1 - 0.05 мм) При дальнейшем уменьшении зазора из-за перераспределения зон анодного растворения металла улучшается локализующая способность процесса. Однако, при этом происходят изменения основных параметров процесса: рабочего напряжения, плотности тока, скорости течения электролита. Осуществление процесса ЭХРО при сверхмалых межэлектродных зазорах возможно лишь при определенном дозировании энергии. Существуют следующие способы дозирования энергии: механическое прерывание процесса обработки с некоторой частотой (например, отвод электродов на промывочный зазор), применение импульсного тока, дозированная подача электролита в межэлектродный зазор.

Ограничение дозы энергии связано с процессами, протекающими при анодном растворении и с физическими явлениями, возникающими в сверхмалых межэлектродных зазорах. Анализ опубликованных работ, посвященных данной теме, показал, что основное влияние на введение максимально возможной дозы энергии оказывают процессы тепло- и газовыделения, которые приводят к появлению неустойчивости процесса обработки.

Данные исследования проводились, как правило, для схемы с плоскопараллельным расположением электродов при площади обработки менее 1 см2. С увеличением площади обрабатываемой поверхности возникает потребность в более мощных источниках питания и максимально возможном обновлении условий осуществления ЭХРО при СММЭЗ.

На основании вышеизложенного целью работы является разработка технологии и оборудования для создания микродеталей (тел вращения) путем электрохимического микроформообразования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать схемы, повышающие локализацию процесса электрохимического микроформообразования при СММЭЗ;

• провести теоретические исследования путей повышения локализации процесса электрохимического микроформообразования;

• провести экспериментальные исследования влияния основных параметров процесса при СММЭЗ в микрообъеме электролита на точность и качество обработки;

• разработать и изготовить экспериментальное оборудование для осуществления процесса электрохимического микроформообразования при СММЭЗ в микрообъеме электролита;

• разработать технологические рекомендации по осуществлению процесса электрохимического микроформообразования при сверхмалых зазорах в микрообъеме электролита.

Во второй главе проведены теоретические исследования различных схем электрохимического микроформообразования (единовременной, последовательной, ком-

бинированной). Анализ схем показал, что для последующих теоретических исследований и построения математических моделей наибольший интерес представляют последовательное микроформообразование плоскостью и точкой Для исследования способов электрохимического микроформообразования был выбран наиболее сложный геометрический элемент комплексной микродетали "сфера" диаметром 0,2мм.

При обработке методом последовательного микроформообразования плоскостью рабочая зона обработки представляет собой область с переменным межэлектродным зазором (рис. 2а). Поэтому традиционное понятие рабочего межэлектродного зазора в данном случае трудно применимо. Имеют место минимальный 5„,„ и максимальный 5та[ межэлектродные зазоры. При этом контролировать процесс микроформообразования по всей поверхности затруднительно, что не позволяет обеспечить заданную точность обработки.

Схема последовательного микроформообразования точечным ЭИ (рис. 26) обеспечивает наибольшую точность микроформообразования, так как при создании сложнопрофильного элемента сверхмалый межэлектродный зазор равен 8т(л, данное условие позволяет максимально локализовать процесс электрохимического микроформообразования. За счет уменьшения площади рабочей части ЭИ повышается локальность процесса, при этом отношение площади рабочей поверхности точечного ЭИ к площади обрабатываемой на заготовке должно составлять 10:1 и более в зависимости от требований к геометрии объекта.

Рис 2. Схемы последовательного электрохимического микроформообразования: а) плоскостью, 6) точкой I - заготовка; 2 - электрод-инструмент; цЬ.сМ-траектория движения ЭИ

На рис. 3 приведены расчетные схемы электрохимических микроячеек (ЭХМЯ) для случаев единовременного и последовательного электрохимического микроформообразования микродеталей типа тел вращения.

а)

б)

и

Л

а)

б)

Рис. 3. Расчетная схема электрохимической микроячейки для электрохимического микроформообразования' а) плоскостью; б) точкой

катод; анод; ~ ~ ~ • изолятор;

При расчетах приняты следующие размеры ЭХМЯ: Smin = 0,005 - 0,010мм; Smax до 0,05мм. г = 0,1 мм; 1 = 0,08мм; а = 0,005мм.

В результате расчетов с помощью программы «MSC VISUAL NASTRAN DESKTOP 2003» получено распределение скоростей анодного растворения по поверхности анода для электрохимического микроформообразования по схеме- единовременного (рис. 4а) и последовательного (рис 46) соответственно.

Анализ характера распределения скорости формообразования по поверхности анода показал, что во всех случаях плотность тока, а, следовательно, и скорость анодного растворения плавно снижаются до некоторого минимального значения по мере удаления от катода. Однако характер этого распределения в значительной степени зависит от величины межэлектродного зазора При электрохимическом микроформообразовании плоским фасонным ЭИ в результате неравномерного зазора увеличиваются области спада плотности тока, а, следовательно, увеличивается зона растравливания. Кроме того, при последовательном методе электрохимического микроформообразования плоскостью при увеличении площади обработки возрастает потребляемая мощность. В то же время при обработке точечным электродом-инструментом зона интенсивного анодного растворения минимальна, а области спада плотности тока незначительны, что приводит к уменьшению растравливания поверхности вокруг электрода-инструмента.

а) б)

Рис 4. Распределение скоростей анодного растворения по поверхности анода при микроформообразовании: а) плоскостью; б) точкой

Учитывая, что плотность тока на границе межэлектродного промежутка существенно быстрее снижается при уменьшении толщины слоя электролита, процесс электрохимического микроформообразования при сверхмалых зазорах целесообразно осуществлять в слое электролита высотой, соизмеримой с СММЭЗ.

Один из способов получения требуемой толщины пленки электролита - это механическое удаление излишков электролита мягкой щеткой. Недостатком такой схемы является то, что электролит под действием сил натяжения собирается в зазоре, образуя более толстую пленку, чем предполагалось.

Для теоретического анализа были взяты апробированные ранее электролиты (ЛаО, ЫаЫОз). При исследованиях концентрация электролитов была различна (0,1%, 1%, 5%). Оценка эффективности применения электролитов для микроформирования

микродеталей (тел вращения) показала, что наибольшую локализующую способность обеспечивают электролиты малой концентрации (0,1%).

При удалении от ЭИ на расстояние /„ скорость анодного растворения соответствует V,, и, следовательно ¿¡и —>У,+|,... , —>У„. Из анализа полученных зависимостей установлено, что микроформообразование микрообъектов тел вращения, достижение заданной точности (±0,01 мм) и наилучшего качества поверхности (0,1 мкм Я а) обеспечивают электролиты на основе ЫаЫОз с концентрацией не выше 0,1%, при зазоре, равном 0,005 мм, и пленочном нанесении электролита.

Проведенный анализ влияния размера рабочего торца ЭИ на изменение скорости анодного растворения и величины зоны анодного растворения показал, что для выполнения ответственных микроэлементов поверхности (канавки, сложные переходы от одной геометрической формы к другой) наиболее выгодны микроинструменты конической формы. Уменьшение рабочей площади ЭИ значительно сокращает активную зону анодного растворения, в связи с чем значительно повышается точность микроформообразования.

Таким образом, в результате моделирования схемы последовательного микроформообразования точечным ЭИ установлено, что необходимую точность формы обеспечивают пассивирующие электролиты (ЫаЫОз) с малой концентрацией компонентов (порядка десятых долей процента). Для повышения точности микроформообразования необходимо уменьшать размеры рабочего торца ЭИ относительно размеров формируемого элемента, а также, обеспечивать заполнение электролитом только СММЭЗ.

В третьей главе разработана комплексная методика и приведены результаты экспериментальных исследований.

Целью комплексной методики является изучение влияния условий осуществления электрохимического микроформообразования на точность геометрической формы микроэлементов и качество формируемой поверхности точечным электродом-инструментом в микрообъеме электролита.

Объектом исследования является процесс электрохимического микроформообразования точечным ЭИ при сверхмалом межэлектродном зазоре в микрообъеме электролита.

Комплексная методика включает в себя:

1. Методику оценки ширины зоны обработки при электрохимическом микроформообразовании;

2. Методику изготовления электродов-инструментов для электрохимического микроформообразования;

3. Методику изучения влияния концентрации электролита на точность обработки,

Для проведения экспериментальных и оценки теоретических исследований влияния параметров процесса анодного растворения на ширину зоны обработки, разработана и создана экспериментальная установка, которая представлена на рис. 5.

В качестве заготовки во всех случаях применялась проволока из высоколегированной нержавеющей стали марки 12Х18Н9Т диаметром 0,3мм. Образцы подготавливались следующим образом: выравнивание проволоки длиной 40 - 50мм; обезжиривание бензином БР - 1; нарезание заготовок длиной 15мм.

Эксперименты по изучению повышения локализации процесса электрохимического микроформообразования на точность и качество микродеталей проводились

при следующих условиях: межэлектродный зазор - 0,005...0,015 мкм; электролит -1 % NaNOj; напряжение - постоянное 2В; время обработки - 15, 30, 45, 60с.

1 2 3 4 5

Рис 5. Общий вид экспериментальной установки-

1 - источник питания электродвигателя; 5 - электродвигатель;

2 - источник постоянного тока, 6 - стол подвижный;

3 - микроскоп; 7 - электрод-заготовка;

4 - направляющая втулка, 8 - электрод-инструмент

Обработка результатов проводилась с помощью микроскопа БИМ-1 с микронной индикацией.

Возможные схемы последовательного электрохимического микроформообразования сведены в табл. 1.

Результаты экспериментальных исследований схем последовательного электрохимического микроформообразования выявили следующие факторы: направление вращения заготовки, способ подачи электролита, удаление шлама, газовыделение, нагрев электролита, частота вращения заготовки, оказывающие влияние на локализацию обработки, которые не учитывались при моделировании.

Учитывая результаты экспериментальных исследований более подробно рассмотрим некоторые схемы, из приведенных в табл. 1.

На образцах, полученных в результате обработки при различных схемах вращения заготовки и способах подачи электролита, наблюдаются две области анодного растворения. Область интенсивного анодного растворения (I) характеризуется четким изображением границ. Ширина данной зоны, как показали эксперименты, зависит от диаметра рабочего торца электрода-инструмента, от величины межэлектродного зазора, способа подачи электролита, направления вращения заготовки. Область начального анодного растворения (И) характеризуется размытым изображением границы.

Вращение образца против часовой стрелке

Вращение образца по часовой стрелке

Смачивание зоны обработки электролитом (снизу)

Смачивание зоны обработки электролитом (сверху)

Подача электролита каплями в зону обработки.

Смачивание зоны обработки электролитом (снизу)

Смачивание зоны обработки электролитом (сверху)

Подача электролита каплями в зону обработки

Ир

31

« 1 .4

^£7

■га

I

31

-Снз, -е

€

—©

£ ^Г-Г

ч£7

-©

М

л

О

^ЕЕ^ЕЭ- "

о

д

<37

—©

Л

-©

эТ-€>

—©

1:

-©

ш

-ф -ч-)

?

л о в л

Ш К

Л I—--Э 23

I

3-

13

шСР

эЬ-ф -©

гг

1 3

0

—©

е

34

Ф I

Г51—© -©

24

Г _._ , 1"

а-

я, ^ а

-

ьХЙ

I—с+)

и—

—е

о

На рис. 6 показан один из вариантов схемы микроформообразования. Электрод-инструмент 2 устанавливали перпендикулярно оси заготовки 1 и для увеличения жёсткости его вставляли в направляющую втулку 3. В качестве втулки 3 использовали медицинскую иглу диаметром 0,5 мм; в качестве электрода-инструмента использовали медную проволоку диаметром 0,08мм. Электролит в зону обработки подавали смачиванием поверхности заготовки кистью №1. Данный способ подачи электролита позволяет обеспечить заполнение электролитом только сверхмалого межэлектродного зазора. Изменение скорости вращения заготовки обеспечивает возможность управления толщиной пленки электролита. В результате экспериментов установлено, что диапазон скоростей, обеспечивающих требуемую толщину пленки электролита составляет 300 - 600 об/мин. Уменьшение скорости вращения менее 300 об/мин приводит к уменьшению интенсивности промывки СММЭЗ, а увеличение более 600 об/мин

Рис 6 Схема электрохимического микроформообразования: / - заготовка; 2 - электрод-инструмент; 3 - направляющая для электрода; 4 - поверхность, смоченная электролитом

Схема, приведенная на рис. 6, позволяет локализовать процесс микроформообразования микроэлементов, так как зона рассеивания (II) минимальна, а основная зона (I) анодного растворения по ширине идентична рабочему диаметру электрода-инструмента (рис. 7).

Рис.7 Образец из стали 12X18Н9Т после электрохимического микроформообразования точечным электродом-инструментом: / - зона основного анодного растворения; II - зона рассеивания

Анализ полученных результатов показал, что использование пленочного нанесения электролита на заготовку позволяет уменьшить или убрать практически полностью область начального анодного растворения, при этом ее ширина в значительной степени зависит от величины межэлектродного зазора и расположения электрода-инструмента относительно поверхности анода.

Рис 8 Зависимость ширины области начального анодного растворения от способа подачи электролита и величины рабочего диаметра ЭИ

Таким образом, экспериментально подтверждено, что целесообразно уменьшать как величину межэлектродного зазора, так и диаметр точечного электрода-инструмента и осуществлять подачу электролита дозированно только в межэлектродный зазор.

Для анализа возможности дальнейшего повышения точности электрохимического микроформообразования были проведены исследования зависимости влияния формы профиля электрода-инструмента на величину зоны обработки. Для электрохимического микроформообразования были созданы точечные элекгроды-инсгрументы с заданными геометрическими параметрами (рис. 9).

XI ■о Е>

-

а) XI .1

Х1

-4

■О,

и

Рис 9 Варианты электродов-инструментов для микроформообразования а - одноступенчатые, б - многоступенчатые, в конические, г - гиперболические

Для изготовления точечных электродов-инструментов были использованы различные схемы электролизеров, представленные на рис. 10.

Основным преимуществом данного способа изготовления по сравнению с традиционными методами обработки является возможность получения электрода-инструмента со сложным профилем поперечного сечения за одну операцию без по-

следующей доводки сформированной поверхности и механического воздействия. В результате микроформообразования получены электроды-инструменты с точностью размеров, соответствующей 8-10 квалитетам, а шероховатость поверхностей Ка=0,08-0,16 мкм.

Перед началом электрохимического утонения производили подготовку заготовок, в следующей последовательности: электронагрев для выпрямления и закалки заготовки; обезжиривание; измерение диаметра проволоки.

Для микроформообразования электрода-инструмента была использована проволока диаметром 0,3мм из легированной стали 12Х18Н9Т и диаметром 0,4 мм из нержавеющей стали 40X13. Для обработки этих сталей применяли электролиты 10%ШС1 и 10%КаЖ>э + 5%№2504 соответственно.

Рис. 10. Схемы электрохимических ячеек для формирования точечного электрода-

инструмента •

а) с вертикальным расположением электрода-инструмента; б) под углом; в) по горизонтали 1 - электрод-заготовка; 2 - электрод-инструмент (пластина); 3 - ванна с электролитом; 4 - цанга с электродвигателем

Электрохимическое утонение проволоки до необходимых геометрических характеристик осуществляли при рабочем напряжении 10В. При проведении электрохимического утонения проволоки поддерживали постоянную скорость вращения, равную ЗООоб/мин.

Экспериментальные исследования микроформообразование микродеталей (тел вращения) показали что, электроды-инструменты сложной формы в продольном сечении с рабочим диаметром менее 0,005 мм применимы при микроформообразовании канавок, сложных переходов из одной формы в другую (конус в сферу и др.). При изготовлении инструмента из легированной стали 12Х18Н9Т достигается необходимая жесткость, которую обеспечить для электрода-инструмента из меди или латуни при таких малых размерах рабочей части невозможно. Инструменты с коническим и гиперболическим профилем обеспечивают требуемую точность изготовления и жесткость инструмента. Их форма (рис. 9г) способствует удалению шлама, а зона анодного растворения зависит от соотношения диаметров 0д/0О.

Для оценки влияния состава и концентрации электролита на точность электрохимического микроформообразования микроэлементов при сверхмалых зазорах были проведены исследования, результаты которых, приведены в табл. 2. Установлено, что

для обработки стали 12Х18Н9Т при сверхмалых зазорах предпочтительнее применять электролит с концентрацией 0,1% NaNOз.

Для повышения производительности электрохимического микроформообразования можно добавлять в электролит компоненты следующих солей- №2804, КС! ЫаС1, концентрация которых не должна превышать от общего объема электролита 3-5% При этом производительность процесса микроформообразования повышается в 2-2.5 раза. Однако показатели точности обработки при этом ухудшаются в 1.5-2 раза, что дает возможность использовать эти электролиты для предварительного микроформообразования микроэлементов поверхности и микродеталей ___Таблица 2

Электролит

ЫаШ3 Ыа2804 КС1 №С1

5% 1% 0 1% 5% 2 5% 10% 1% 5% 1% 0 05%

Ж о X н и о и Ш Р О Ь Геометрическая форма полученной канавки + ++ +++ + - +

X V ч Ширина зоны анодного растворения 1(, мм 0 08 007 0055 0 07 0 11 -

Ч я 3 х « X Ширина зоны анодного растворения Ь, мм 0,075

е- О Шероховатость поверхности* ++ ++ +++ + + •

ч X Газонасыщенность ++ ++ +++ + + + + +

У я X ч е Зашдамление +-Н- +++ +++ -н- + + + + +

с 3 р о Интенсивность расхода электролита" +++ +++ +++ ■н- ++ + + + + -

X 6 Геометрическая форма полученной канавки* + • + - - + +

>х о ё м 10 о Ширина зоны анодного растворения 11, мм - - 0,07 -

2 О £ С Р 2 Я Ширина зоны анодного растворения 12, мм • • - 0,3 • - -

8 о Шероховатость поверхности +++ +++ +++ ++

Я Я 1 £ к и — в 5 Газонасыщенность ++ ++ ++ • + + + + +

Я Б 1 1 Зашламление** +++ +++ +++ ++ - + + + +

Г Интенсивность расхода электролита** +++ +++ +++ ++ • + + + + +

«*» - +++ - отлично, ++ - хорошо, + - удовлетворительно; - - неудовлетворительно «**» - +++ - минимальное, ++ - среднее, + - максимальное

В четвертой главе представлена практическая реализация проведенных исследований.

Для осуществления электрохимического микроформообразования микроэлементов поверхности точечным электродом-инструментом при сверхмалых межэлектродных зазорах в микрообъеме электролита была разработана и создана лабораторная установка на базе микроскопа (БМИ - 1), содержащая: механическую систему, электрическую систему, систему управления механической и электрической системами, программное обеспечение, систему подвода электролита.

На основании проведенных исследований а гл. 2 и 3 были разработаны технологические рекомендации электрохимического микроформообразования микродеталей типа тел вращения (рис. 11). Изготовленные микродетали (микрозацеп, микрозаглушка) используются в конструкции нейрохирургического микроинструментария (рис. 12). Размеры, точность формы и качество поверхности, изготовленных разработанным способом микродеталей отвечают требованиям чертежа

Рекомендуемые параметры обработки: электролит пассивирующий, на водной основе с компонентом- NaN03; концентрация компонента - 0,1%; диаметр рабочей части торца электрода-инструмента - 0,005 мм и менее; профиль поперечного сечения ЭИ гиперболический; подача электролита - смачивание поверхности при частоте вращения 300 -s- 600 об/мин (электролитом заполняется только МЭЗ); межэлектродный зазор - 0,005-5-0,015 мм; напряжение постоянное - 2В.

Созданная экспериментальная партия нейрохирургического инструментария успешно прошла лабораторные испытания в НИИ им. H.H. Бурденко, а также были проведены реальные операции на сосудах головного мозга.

Рис. 11 Микродетали: а) микрозацеп, б) микрозаглушка

Рис 12 Конструкция нейрохирургического микроинструмеш-ария / - толкатель; 2 - микрозахват, 3 микрозацеп, 4 - биспираль, 5 - микрозаглушка

Для автоматизированного микроформообразования микродеталей типа тел вращения была создана установка (рис. 13.), которая оснащена следующими системами' базирования заготовки: установки сверхмалого межэлектродного зазора; токо-подводов; подачи электролита; персональным компьютером с драйвером управления системой и с рабочей программой.

Для микроформообразования микродеталей типа тел вращения на данной установке был разработан технологический регламент микроформообразования, включающий последовательность действий, необходимых для создания микродеталей различной формы.

После обработки деталь необходимо подвергнуть очистке поверхности от остатков продуктов анодного растворения для придания поверхности зеркального блеска.

Ж ® X в 2 X

Рис. 13. Схема установки

1 - персональный компьютер;

2 - станина;

3 - ванна,

4 - стол;

5 - горизонтальный гиаговый двигатель (У),

6 - продольный шаговый двигатель (X),

7 - основание,

8 - вертикальная настройка грубая (7);

9 - вертикальная настройка точная,

10 -микроскоп;

11 -станина;

12 - источник питания лампы микроскопа;

13 - электрод-заготовка; 14- электрод-инструмент,

15 - источник питания шаговых двигателей 12В;

16 - осциллограф;

17 - источник постоянного или переменного тока;

18 - электродвигатель с цангой

Выводы по диссертации

1. На основании проведенного анализа возможных способов создания микродеталей типа тел вращения обоснован выбор электрохимического микроформообразования при сверхмалых межэлектродных зазорах в ограниченном объеме электролита. Определены пути повышения локализации процесса электрохимического микроформообразования за счет изменения геометрических, кинематических и физических параметров.

2. В результате теоретических исследований установлены условия, заключающиеся в применении схем последовательного электрохимического микроформообразования микродеталей (тел вращения) при сверхмалых межэлектродных зазорах точечным электродом-инструментом, с рабочей частью в 10 и более раз меньше формируемого элемента поверхности, в пленке электролита малой концентрации (порядка десятых долей процента), соизмеримой с величиной СММЭЗ.

3. Разработана оригинальная комплексная методика экспериментальных исследований для повышения локализующих свойств электрохимического микроформообразования. Комплексная методика позволила оценить влияние электрических и гидродинамических параметров на точность микроформообразования микродеталей и микроэлементов поверхности и качество их поверхностей. Показала целесообразность применения ЭИ конической и гиперболической формы, предложены и реализованы схемы их изготовления, обеспечивающие достаточную жесткость и минимальный радиус рабочей части электрода-инструмента (0,002*0,005мм).

4. Создано экспериментальное оборудование для электрохимического микроформообразования при сверхмалых межэлектродных зазорах при дозированном объеме электролита (с системой базирования анода, с вариантами подачи электролита), позволяющее изготавливать микродетали, сочетающие микроэлементы поверхности с размерами до сотых долей миллиметра

5. На основании проведенных экспериментальных исследований по электрохимическому микроформообразованию микродеталей и микроэлементов разработаны схемы электрохимического микроформообразования, повышающие точность и качество поверхности микроэлементов. Показано, что схема последовательного микроформообразования точечным электродом-инструментом при сверхмалом межэлектродном зазоре с дозированной подачей микрообъемов электролита позволяет достичь точности порядка 0,01*0,005 мм и качества поверхности Ra 0,1 мкм.

6. Разработаны технологические рекомендации по проектированию и использованию технологических систем электрохимического микроформообразования, в том числе, по выбору схемы электролизера, способа подачи электролита, величины СММЭЗ, формы и способов изготовления в зависимости от конфигурации и точности микродеталей.

7. Разработана технология изготовления микродеталей (тел вращения), даны рекомендации по применению электродов-инструментов различной формы для микроформообразования тел вращения за счет электрохимической обработки при сверхмалых межэлектродных зазорах. По разработанной технологии изготовлены микродетали микроинструментария для проведения операций на сосудах головного мозга и успешно проведены испытания в НИИ им. H.H. Бурденко. Актуальность исследований подтверждена полученным положительным решением о выдаче патента на изобретение (заявка №2004102165/02(002132)) от 26.01.2004г

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Сундуков В К., Жоголев A.B., Музалевская Н.Е. Создание микрообъектов электрохимической обработкой // Современные технологии в машиностроении. Сборник материалов V Всероссийской НПК. - Пенза, ПДЗ. - 2002. - с. 137-139.

2 Любимов В В, Сундуков В.К , Жоголев А.Б Микроформование электродов-инструментов для электрохимической обработки микродеталей // Современная электротехнология в машиностроении: Сб. трудов международной НТК - Тула: ТулГУ, 2002.-с.113-116.

3. Сундуков В.К., Жоголев А Б. Моделирование процесса электрохимического формирования тел вращения. // Современная электротехнология в машиностроении: Сб. трудов международной НТК. - Тула: ТулГУ, 2002. - с. 198-204.

4. Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Электрохимическое формование микроэлементов поверхностей тел вращения. // Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. трудов V региональной НТК. - Тула: ТулГУ, 2002. - с. 78 -83.

5. Жоголев А.Б. Моделирование электрохимического микроформообразования точечным элетродом-инструментом. // Современная электротехнология в промышленности России: Сб. трудов Всероссийская НТК. - Тула: ТулГУ, 2003. - с. 97102.

6. Любимов В.В., Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Электрохимическое разделение микрозондов. // Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. трудов VI региональной НТК. - Тула: ТулГУ, 2003. - с. 137-141.

7. Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Электрохимическое микроформование точечным электродом-инструментом. II Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. трудов VII региональной НТК. - Тула: ТулГУ, 2004. - с. 212-215.

8. Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Электрохимическое микроформование. // Известия Тульского государственного университета Серия Электрофизикохимические воздействия на материалы. Вып. 5. - Тула, Изд-во ТулГУ, 2004. - с. 107-112.

9. Любимов В.В., Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Способ электрохимической обработки. Положительное решение о выдаче патента на изобретение (заявка №2004102165/02(002132)) от 26.01.2004г.

!

Подписано в печать 08.09.05. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага типографская. Офсетная печать. Усл. печ. л. 1,1. Усл. кр.-отт. 1,1. Уч.издл. 1,0. Тираж 90 экз.

ГОУ ВПО «Тульский государственный университет». 300600, г. Тула, пр. Ленина,92. Кафелра «Физико-химические процессы и технологии»

№16 148

РНБ Русский фонд

2006-4 16221

t

Введение.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ объекта исследования.

1.2. Классификация микроэлементов поверхности

1.3. Сравнительный анализ методов получения микроэлементов поверхности.

1.3.1. Получение микроэлементов поверхности механической обработкой материала.

1.3.2. Физические методы обработки.

1.3.3. Термомеханические методы обработки.

1.3.4. Электрофизические методы обработки.

1.3.5. Химические методы формообразования.

1.3.6. Электрохимическая размерная обработка.

1.4. Направления повышения точности электрохимического формообразования.

1.5. Цель и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МИКРОФОРМООБРАЗОВАНИЯ. 2.1. Исследование схем электрохимической обработки микрообъектов при сверхмалых межэлектродных зазора.

2.2. Параметры, влияющие на процесс электрохимического микроформообразования.

2.2.1. Условия электрохимического формообразования при сверхмалых межэлектродных зазорах. Влияние величины межэлектродного зазора.

2.2.2. Влияние формы импульсов тока на процесс электрохимического микроформообразования при сверхмалых межэлектродных зазорах.

2.2.3. Влияние состава и концентрации электролита на процесс электрохимического микроформообразования.

2.2.4. Влияние способа подачи электролита в зону обработки на параметры электрохимического микроформообразования.

2.2.5. Влияние формы электрода-инструмента на точность, качество и производительность обработки.

2.3. Математическое моделирование локализации процесса электрохимического микроформообразования.

2.3.1. Моделирование схемы последовательного микроформообразования точечным электродом-инструментом.

2.3.2. Моделирование схемы последовательного микроформообразования линейным электродом-инструментом.

Выводы по главе 2.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗМЕРНОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МИКРОФОРМООБРАЗОВАНИЯ.

3.1. Комплексная методика проведения экспериментальных исследований.

3.1.1. Методика оценки ширины зоны обработки для электрохимического микроформообразования.

3.1.2. Методика изготовления электродов-инструментов для электрохимического микроформообразования.

3.1.3. Методика изучения влияния концентрации электролита на точность электрохимического микроформообразования.

3.2. Экспериментальные исследования электрохимического микроформообразования микроэлементов.

3.2.1. Оценка ширины зоны обработки при электрохимическом микроформообразовании.

3.2.2. Исследование влияния концентрации электролита на точность обработки.

3.2.3. Оценка влияния формы электрода-инструмента на точность формы.

Выводы по главе 3.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МИКРОФОРМООБРАЗОВАНИЯ

4.1. Разработка оборудования для электрохимического микроформообразования микродеталей при сверхмалых межэлектродных зазорах.

4.1.1. Разработка установки для электрохимического микроформообразования.

4.1.2. Разработка установки для электрохимического микроформообразования с программным управлением.

4.2. Разработка технологии электрохимического микроформообразования микродеталей при сверхмалых межэлектродных зазорах.

4.2.1. Разработка технологических рекомендаций для электрохимического микроформообразования.

4.2.2. Примеры реализации электрохимического микроформообразования при сверхмалых межэлектродных зазорах.

Выводы по главе 4.

В последнее время в современной мировой промышленности все более актуальной становится задача изучения способов микроформообразования и получения различных типов микрообъектов и микрорельефов. Повышение требований, предъявляемых к качеству микродеталей, с точки зрения повышения точности и качества поверхности при их обработке, заставляет технологов и исследователей искать пути их обеспечения, разрабатывать и создавать оборудование, инструментарий, технологии микроформообразования.

Важное значение имеет решение этой проблемы в различных сферах деятельности человека: в медицине (создание микроинструментария для проведения операций на сосудах головного мозга в нейрохирургии); в электротехнике, радиотехнике (создание микрозондов, микродатчиков и т.д.); в приборостроении; в полиграфии (создание микропечатных форм) и ряде других. Исходя из выше изложенного, представляется целесообразным изучить возможные методы микроформирования для получения микродеталей (например, для медицины).

Как показал анализ способов микроформообразования микродеталей, особенно, малой жесткости, одним из наиболее перспективных является метод электрохимической размерной обработки (ЭХРО). Основным преимуществом этого метода является бесконтактный способ формообразования, а также отсутствие износа инструмента. Однако, достигнутые технологические показатели процесса: точность формообразования (0,03-0,05 мм), качество обработанной поверхности ограничивают применение или вообще не позволяют использовать ЭХРО для высокоточных и финишных операций при микроформировании. Причины недостаточных технологических показателей ЭХРО определяются специфическими особенностями бесконтактного формообразования, протекающих в условиях малых межэлектродных зазоров при высоких скоростях анодных процессов: изменение эффективной электропроводности межэлектродной среды, проявление ограничений процесса анодного растворения, формирование различных пленок на поверхности электрода, препятствующих растворению и т.д.

Достижения ученых в исследовании ЭХРО отражают современный уровень развития технологий и оборудования. Исследования последних лет были направлены на совершенствование методик соответствующего выбора и расчета параметров потока электролита в межэлектродном пространстве, стабилизацию некоторых технологических параметров процесса, применение систем адаптивного управления, повышение эффективности проектирования операций сложного электрохимического формообразования и т.п. Работы с целью повышения точностных возможностей метода ведутся в различных направлениях: использование импульсных режимов электролиза; применение различных кинематических характеристик электродов; секционирование катодов; применение рабочих межэлектродных сред с высокими локализующими свойствами, и т.п.

Анализ существующих способов повышения точности размерной электрохимической обработки, а также проведенные нами исследования показывают значительные потенциальные возможности использования процесса анодного растворения при сверхмалых межэлектродных зазорах (СММЭЗ) с дозированной подачей электролита. ЭХРО при величине МЭЗ = 5.20 мкм пока еще недостаточно изучена. Отсутствуют научно-обоснованные рекомендации по выбору оптимальных режимов обработки и проектированию электрохимических технологических систем при сверхмалых межэлектродных зазорах.

Поэтому очевидна необходимость исследований ЭХРО при сверхмалых межэлектродных зазорах с целью выявления путей расширения технологических возможностей. Настоящая работа направлена на решение научно-технической задачи, создания микродеталей, при изготовлении которых не допустимы механические нагрузки, связанные с изучением процессов анодного растворения в условиях сверхмалых МЭЗ в микрообъеме электролита, знания о которых обеспечивают возможность выбора технологических параметров, улучшающих технологические показатели ЭХРО.

Актуальность исследований подтверждается грантами:

- Президента РФ № НШ - 1523.2003.8 «Создание теории и технологических методов обработки на основе нано- и микроэлектрофизических и электрохимических воздействий на материалы в электролитах, вакууме и других средах»;

- Министерства образования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук № 043104 Гр. «Разработка теории и методов создания микрообъектов в приборостроении электрофизикохимическими воздействиями»;

- ФЦП «Интеграция» ГК №156 «Создание центра электрофизикохимиче-ских технологий изготовления микроинструментария для хирургии»;

- положительным решением ФИПС о выдаче патента на изобретение (заявка №2004102165/02(002132)) от 26.01.2004г.

Целью работы является разработка технологии и оборудования для создания микродеталей за счет электрохимического микроформообразования (ЭХМФ).

Работа включает в себя теоретические и экспериментальные исследования процесса ЭХМФ микродеталей и микрорельефа при сверхмалых межэлектродных зазорах в дозированном объеме электролита. Теоретические исследования осуществлялись с применением персонального компьютера, физических процессов при анодном растворении металлов проведены методом численного моделирования с помощью программы «MSC VISUAL NASTRAN DESKTOP 2003». Экспериментальные исследования проводились с использованием методов математической статистики.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты моделирования процесса электрохимического микроформообразования при различных схемах микроформообразования при СММЭЗ в микрообъеме электролита;

- результаты экспериментальных исследований влияния условий осуществления процесса электрохимического микроформообразования на точность и качество микрообъектов;

- результаты технологической апробации процесса электрохимического микроформообразования точечным электродом-инструментом (ТЭИ) с дозированием электролита применительно к операциям электрохимического микроформообразования микродеталей и микрорельефов;

- рекомендации по проектированию и использованию технологических систем для ЭХМФ ТЭИ при СММЭЗ в микрообъеме электролита.

Научная новизна заключается в установлении условий электрохимического микроформообразования микродеталей (тел вращения) и микроэлементов поверхности при сверхмалых межэлектродных зазорах точечным электродом-инструментом в пленке электролита, соизмеримой с величиной межэлектродного зазора, малой концентрации (порядка десятых долей процента).

Практическая ценность работы заключается в разработке технологических рекомендаций по выбору режимов обработки и по использованию технологических систем для ЭХМФ применительно к микроформообразованию точечным электродом-инструментом в условиях сверхмалых МЭЗ с дозированием электролита. Создано оборудование, позволяющее реализовать процесс электрохимического микроформообразования точечным электродом-инструментом при сверхмалых межэлектродных зазорах в пленке электролита.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2001-2004 гг., на международной научно-технической конференции "Современная электротехнология в машиностроении", Тула, 2002г., на

Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии в машиностроении", Пенза, 2002г., на Всероссийской научно-технической конференции " Современная электротехнология в промышленности России" Тула, 2003 г, на региональных научно-технических конференциях " Современная электротехнология в промышленности центра России " Тула, 2002г., 2003г., 2004г. Материалы диссертации представлялись на выставках и отмечены дипломами Тульской торгово-промышленной палаты «Достижения в образовании Тульской области» (10 — 12 сентября 2002г.) г. Тула; Всероссийской выставки «Неделя высоких технологий» (9-12 июня 2003г.) г. Санкт-Петербург.

Работа состоит из следующих основных частей: анализ состояния вопроса; теоретические исследования электрохимического микроформообразования микроэлементов поверхности и микродеталей; экспериментальные исследования размерного электрохимического микроформообразования микроэлементов поверхности и микродеталей; разработка технологии и оборудования для электрохимического микроформообразования.

Работа выполнена на кафедре «Физико-химических процессов и технологий».

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., профессору В.К. Сундукову, заведующему кафедрой ФХПТ член-корр. АТН РФ, д.т.н., профессору В.В. Любимову, а также всем сотрудникам кафедры и лаборатории за помощь, поддержку и полезные замечания при выполнении работы.

Общие выводы

1.На основании проведенного анализа возможных способов создания микродеталей типа тел вращения обоснован выбор электрохимического микроформообразования при сверхмалых межэлектродных зазорах в ограниченном объеме электролита. Определены пути повышения локализации процесса электрохимического микроформообразования за счет изменения геометрических, кинематических и физических параметров.

2. В результате теоретических исследований установлены условия, заключающиеся в применении схем последовательного электрохимического микроформообразования микродеталей (тел вращения) при сверхмалых межэлектродных зазорах точечным электродом-инструментом, с рабочей частью в 10 и более раз меньше формируемого элемента поверхности, в пленке электролита малой концентрации (порядка десятых долей процента), соизмеримой с величиной СММЭЗ.

3. Разработана оригинальная комплексная методика экспериментальных исследований для повышения локализующих свойств электрохимического микроформообразования. Комплексная методика позволила оценить влияние электрических и гидродинамических параметров на точность микроформообразования микродеталей и микроэлементов поверхности и качество их поверхностей. Показала целесообразность применения ЭИ конической и гиперболической формы, предложены и реализованы схемы их изготовления, обеспечивающие достаточную жесткость и минимальный радиус рабочей части электрода-инструмента (0,002-5-0,005мм).

4. Создано экспериментальное оборудование для электрохимического микроформообразования при сверхмалых межэлектродных зазорах при дозированном объеме электролита (с системой базирования анода, с вариантами подачи электролита), позволяющее изготавливать микродетали, сочетающие микроэлементы поверхности с размерами до сотых долей миллиметра.

5. На основании проведенных экспериментальных исследований по электрохимическому микроформообразованию микродеталей и микроэлементов разработаны схемы электрохимического микроформообразования, повышающие точность и качество поверхности микроэлементов. Показано, что схема последовательного микроформообразования точечным электродом-инструментом при сверхмалом межэлектродном зазоре с дозированной подачей микрообъемов электролита позволяет достичь точности порядка 0,01^-0,005 мм и качества поверхности Ra 0,1 мкм.

6. Разработаны технологические рекомендации по проектированию и использованию технологических систем электрохимического микроформообразования, в том числе, по выбору схемы электролизера, способа подачи электролита, величины СММЭЗ, формы и способов изготовления ЭИ в зависимости от конфигурации и точности микродеталей.

7. Разработана технология изготовления микродеталей (тел вращения), даны рекомендации по применению электродов-инструментов различной формы для микроформообразования тел вращения за счет электрохимической обработки при сверхмалых межэлектродных зазорах. По разработанной технологии изготовлены микродетали микроинструментария для проведения операций на сосудах головного мозга и успешно проведены испытания в НИИ им. H.H. Бурденко. Актуальность исследований подтверждена полученным положительным решением о выдаче патента на изобретение (заявка №2004102165/02(002132)) от 26.01.2004г

1. Алтынбаев A.K. Электрохимическая обработка металлов электрическими импульсами. Электрохимическая размерная обработка металлов. Кишинев. Штиинца, 1974. с. 93 - 100.

2. Аверьянов Е.Е. Плазменное анодирование в радиоэлектронике. М.: Радио и связь, 1983. - 80 с.

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

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

5. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. Учебник для химико-технол. специальностей вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1975. -560 с.

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

7. Бартл Д., Мудрох О. Технология химической и электрохимической обработки поверхностей металлов / Пер. с чешек. — М.: Гос. научн.-техн. Изд. машиностр. лит-ры, 1961. — 712 с.

8. Байсупов И.А. Электрохимическая обработка металлов: Учеб. для СПТУ. 2-е изд., - М.: Высш. шк., 1988. - 184 с.

9. Безруков C.B., Белогорский А.Л., Гимаев Н.З. и др. Прецизионная электрохимическая обработка. Повышение эффективности применения электрофизических и электрохимических методов обработки материалов Ленинград, 1990.

10. Благодарский В.И., Давыдов А.Д., Иванов В.И. и др.//Электронная обработка материалов №2,1980. - с.90-92.

11. Бигелис В.M. Влияние лазерного излучения на кинетику электроосаждения и свойства селеновых покрытий / Электрохимия, 1994, т. 30, №2, с. 206 — 210

12. Волгин В.М. Компьютерное моделирование электрохимического формообразования регулярных рельефов // Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Тула: ТулГУ, 1996. - с. 52 - 61.

13. Волгин В.М. Моделирование течений газожидкостных сред при электрохимическом формообразовании. II. Двумерные течения // Сборник трудов региональной НТК «Современная электротехнология в промышленности центра России». Тула: ТулГУ, 1998. - с. 25 - 31.

14. Волгин В.М. Моделирование течений газожидкостных сред при электрохимическом формообразовании. I. Одномерные течения // Сборник трудов региональной НТК «Современная электротехнология в промышленности центра России». Тула: ТулГУ, 1998. - с. 11 - 24.

15. Волгин В.М., Любимов В.В. Компьютерное моделирование электрохимического формообразования регулярных рельефов // Тезисы докладов III Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика» (КТИ-96). Москва, 1996. - с. 41 - 42.

16. Волгин В.М., Любимов В.В. Компьютерное моделирование электрохимического формообразования регулярных рельефов // Тезисы докладов Российской научно-технической конференции «Современные проблемы теории и технологии ЭХРО». Уфа, 1996. - с. 15.

17. Гальперн А.Д., Смаев В.П. Методы регистрации и тиражирования изобразительных рельефно фазовых голограмм. // ОМП. 1988, №11.

18. Горленко O.A., Михеенко Т.А. Свойства поверхностей упрочненных лазерных обработкой /Физика и химия обработки материалов, 1983, №6, с. 18 — 23.

19. ГОСТ 24773-81. Поверхности с регулярным микрорельефом. Классификация, параметры и характеристики.

20. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов / Под ред. П.М. Вячеславова. Изд. 5-е, перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ле-нингр. отд., 1983. - 101 с.

21. Гнидина И. В. Импульсное электролитическое формование микрорельефов. Автореферат диссертации к.т.н. - Тула, 1999. - 172с.

22. Головачев В.А. и др. Электрохимическая размерная обработка деталей сложной формы. Машиностроение. 1969.

23. Давыдов А.Д. и др. О влиянии электродных процессов на точность электрохимической размерной обработки. "Электрохимия", 1972, т.УШ, вып. 10.

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

25. Давыдов А.Д. Лазерно-электрохимическая обработка металлов / Электрохимия, 1994, т. 30, № 8, с. 965-976.

26. Дмитриев Л.Б. «Технологические основы повышения точности размерной электрохимической обработки» Автореферат диссертации д.т.н., Тула, 1975.- 394с.

27. 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.

28. Дрозд Е.А., Вишницкий А.Л. О безводородной электрохимической обработке металлов. В кн. Электрофизические и электрохимические методы обработки. М, 1975, вып. 3, с. 11-17.

29. Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение, 1978.-232с.

30. Дэниел К. Применение статистики в промышленном эксперименте. М.: Мир, 1979.-299с.

31. Жоголев А.Б. Моделирование электрохимического микроформообразования точечным элетрод-инструментом.// Современная электротехнология в промышленности России: Сб. трудов Всероссийская НТК. Тула: ТулГУ, 2003.-с. 97- 102.

32. Журавский А.К. Стабильность процесса электрохимической размерной обработки. В сб. «Вопросы совершенствования технологии производства машин». Труды УАИ, вып. 20, Уфа 1970.

33. Зайдман Г.Н. Роль рассеивающей способности электролитов в повышении точности электрохимической размерной обработки металлов // Электрохимическая размерная обработка металлов 1974. - с. 10-19.

34. Зайдман Г.Н., Петров Ю.Н. Формообразование при электрохимической размерной обработке металлов / Под ред. А.И. Дикусара. Кишенев: «Шти-инца», 1990.-205 с.

35. Захаркин С.И. Установка для электрохимической обработки при сверхмалых межэлектродных зазорах. // Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. трудов региональной НТК. Тула: ТулГУ, 1998.-с. 77-79.

36. Захаркин С.И. Электрохимическая размерная обработка при сверхмалых межэлектродных зазорах: Дис. к.т.н. Тула 2002. 154 с.

37. Зельцер С.И., Уваров Л.Б. Определение ГЖС для различных схем размерной электрохимической обработки. В сб.: Новые направления в развитии электротехнологии. Материалы семинара. - М.: МДНТП, 1986. - с. 100 — 105.

38. Зяблицев В.В., Денисов H.A. Влияние структуры газоэлектролитной смеси на локализацию электрохимической размерной обработки. Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. Тула, 1986.

39. Красников В. Ф. Технология миниатюрных изделий. М. «Машиностроение», 1976.-327 с.

40. Коваленко B.C. Лазерная технология: Учебник. К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989.-280 с.

41. Лавренчик В.Н. Постановка физического эксперимента и статистическая обработка его результатов: Учеб. Пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1986.-272 с.

42. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн 7. Лазерная резка металлов: Учеб. Пособие для вузов / Григорьянц А.Г., Соколов A.A.; Под ред. Григорь-янца А.Г. М.: Высш. Шк., 1988. - 127 с.

43. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн 3. Методы поверхностной лазерной обработки: Учеб. Пособие для вузов / Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н.; Под ред. Григорьянца А.Г. М.: Высш. Шк., 1988. - 191 с.

44. Любимов В.В. Исследование вопросов повышения точности электрохимического формообразования на малых межэлектродных зазорах. Автореферат диссертации к.т.н.- Тула, 1973. - 21 с.

45. Любимов В.В., Полутин Ю.В., Бородин В.В. и др. Технология и экономика электрохимической обработки. М.Машиностроение, 1980. 196 с.

46. Любимов В.В., Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Микроформование электродов-инструментов для электрохимической обработки микродеталей.// Современная электротехнология в машиностроении: Сб. трудов международной НТК. Тула: ТулГУ, 2002. - с. 113 - 116

47. Любимов В.В., Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Способ электрохимической обработки. Положительное решение о выдаче патента на изобретение (заявка №2004102165/02(002132)) от 26.01.2004г.

48. Любимов В.В., Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Электрохимическое разделение микрозондов.// Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. трудов VI региональной НТК. Тула: ТулГУ, 2003. — с. 137-141

49. Любимов В.В., Сундуков В.К., Медведев В.В., Жоголев А.Б. Исследование процесса электрохимического микроформирования на сверх малых МЭЗ.// Химия и электрофизикохимические воздействия на материаллы. Тула: ТулГУ, 2000. - с. 104 - 110.

50. 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.

51. Методы расчета электрохимического формообразования /А.Х.Каримов, В.В.Клоков, Е.И.Филатов.- Казань: изд-во казанского университета, 1990. -382 с.

52. Михайлов A.A., Рожков Ю.В, Никифоров A.B. и др. A.c. 852485 СССР, МКИ В 23 Р 1/12. Электрод-инструмент/- Опубл. в БИ № 11. 1981.

53. Монина М.А. Пути повышения качества электрохимического формообразования. Электрофизикохимическая обработка, технология, оборудования, станочные системы. / ЭНИМС.-Москва, 1987.

54. Мороз И.И. Теория процесса размерной электрохимической обработки. // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. — Тула: ТЛИ, 1984.-с. 3-18

55. Мороз И.И., Алексеев Г.А., Водяницкий O.A., Волков Ю.С. и др. Электрохимическая обработка металлов. / Под ред. И.И. Мороза. М.: Машиностроение, 1969, 208 с.

56. Морозов Б.И. ЭХРО металлов вибрирующим катодом-инструментом. / Электронная обработка материалов, 1974, № 6, с. 26 28.

57. Никифоров A.B., Ермаков Ю.М. Повышение эффективности снабжения электролитом МЭП при ЭХО // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Тез. Докл. Всесоюзн. н.-т. конф. Тула, 1986. - с. 246 - 248.

58. Наумов В.А. Введение в кинетику процессов травления печатных пластин. М.: Изд-во МГУП, 2000. - 474 с.

59. Основы повышения точности электрохимического формообразования / Ю.Н. Петров, Г.Н. Корчагин, Г.Н. Зайдман, Б.П. Саушкин; Под ред. И.И. Мороза Кишинев: «Штиинца», 1977. - 152 е.: ил.

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

61. Пат. 205489 СССР, Кл. 48а 1/00 МПК С 23 Ь. Способ размерной электрохимической обработки / А.Л. Вишницкий № 944796/5-8; Заявл 21.01.65; Опубл. 13.11.67; Бюл.№ 23 за 1967.-2с.

62. Пат. 248411 СССР, Кл. 48а 1/00. Электрод-инструмент для электрохимической обработки зубчатых колес / A.B. Телевной, Г.Я. Тарханов, Э.С. Лаптев № 1236139/25-8; Заявл 08.04.68; Опубл. 10.07.69; Бюл.№ 23. - 2с.

63. Пат. 288964 СССР, МПК. В 23 Р1/04. Способ электрохимической обработки металлов в проточном электролите / М.В. Щербак, Е.С. Семенов, О.С. Ерин. №1308885/25-8; Заявл 28.11.69; Опубл. 08.12.70; Бюл. № 1 за 1971. -2с.

64. Пат. 323243 СССР, М. Кл. В 23 Р1/04. Способ размерной электрохимической обработки / Л.Б. Дмитриев, В.Г. Шляков, Г.Н. Панов, В.В. Любимов, Л.Б. Шейнин № 1423062/25-8; Заявл 16.04.70; Опубл. 10.12.71; Бюл.№ 1 за 1972.-Зс.

65. Пат. 657949 СССР, М. Кл. В 23Р 1/12. Способ электрохимического клеймения / О.В. Гуркин, А.Н. Яковенко 2606661/25-08; Заявл 24.04.78; Опубл. 25.04.79; Бюл. №15 за 1979. - 2 с.

66. Пат. 889364 СССР, М. Кл. В 23 Р 1/04. Способ размерной электрохимической обработки / В.А. Гастеев, В.А. Миронов, В.А. Сафонов, Н.И. Поляков. -№2855087/25-08; Заявл 19.12.79; Опубл. 15.12.81; Бюл. №46 за 1981.-2 с.

67. Пат. 891302 СССР, М. Кл. В 23 Р 1/04. Способ электрохимического бестрафаретного маркирования / Г.П. Смоленцев и Б.И. Самецкий. 2865076/2508; Заявл 04.01.80; Опубл. 26.12.81; Бюл. №47 за 1981. - 3 с.

68. Пат. 194510 СССР, МПК. С 23Ь. Устройство для электрохимической обработки вибрирующим электродом / Б.И. Морозов № 1037293/25-8; Заявл 15.11.65; Опубл. 30.03.67; Бюл.№ 8. - 2 с.

69. Петров Ю.Н. и др. Основы повышения точности электрохимического формообразования. Кишинев. Штиинца, 1967.

70. Петренко В.И., Дикусар А.И. Факторы, определяющие рассеивающую способность электролитов при электрохимической размерной обработке металлов // Теория и практика электрохимической обработки металлов 1975г, с. 43 - 64.

71. Приспособления для электрофизической и электрохимической обработки/Под.ред. В.В.Любимова.-М.:Машиностроение, 1988.- 176 с.

72. Разоренов В.А. Анализ возможностей повышения точности электрохимической обработки на сверх малых МЭЗ. // Электрохим. и электрофиз. методы обраб. материалов. Тула, 1993. - с. 40

73. Разоренов В.А. Определение длительности импульса технологического напряжения при электрохимической обработки на сверх малых зазорах. // Электрохим. и электрофиз. методы обраб. материалов. Тула, 1995. - с. 64

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

75. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. М.¡Машиностроение, 1976. 302 с.

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

77. Седыкин Ф.В., Дмитриев Л.Б., Любимов В.В. и др. электрохимическая обработка в технологии производства радиоэлектронной аппаратуры. М.¡Машиностроение, 1980 270 с.

78. Седыкин Ф.В., Дмитриев Л.Б., Любимов В.В. Электрохимическая обработка сложных поверхностей на малых межэлектродных зазорах с использованием импульсов тока // Электрохимическая размерная обработка металлов. Кишинев: «Штиинца», 1974. - с. 73 - 79.

79. Седыкин Ф.В., Дмитриев Л.Б., Любимов В.В., Бородин В.В. О закономерности совершенствования схем размерной электрохимической обработки // Технология машиностроения. Тула: ТЛИ, 1972. - Вып. 24. - с. 3 - 11.

80. Сенина О.А. Влияние состава электролита на выделение газов и их проникновение в поверхностный слой титановых сплавов. В кн.: Электрохимическая обработка деталей авиадвигателей. Куйбышев, 1974, вып.1 с. 61 — 66.

81. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. Изд. 4-е, испр. и доп. Л.: «Химия», 1974, 568 е.: ил.

82. Справочник по электрофизическим и электрохимическим методам обработки / Под общ. ред. В.А. Волосатова. Л.: Машиностроение, 1985. -178 с.

83. Спиридонов Н.В. и др. Плазменные и лазерные методы упрочнения деталей машин / Спиридонов Н.В., Кобяков О.С., Куприянов И.Л.; Под ред. Ча-чина B.C. -Мн.: Выш. шк., 1998.- 155 с.

84. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки // Г.Л. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. Барон и др.; Под общ. ред. В.А. Валосатов. JL: Машиностроение. 1988. - 719 с.

85. Степанов Г.А. Деформация металлов при накатывании резьбы. — Вестник машиностроения, 1965, №8, с. 55 56.

86. Сундуков В. К. Исследование некоторых вопросов повышения технологических показателей импульсной электрохимической обработки на малых межэлектродных зазорах. Автореферат диссертации к.т.н. - Тула, 1978, -20с.

87. Сундуков В.К. Исследование некоторых вопросов повышения технологических показателей импульсной электрохимической обработки на малых межэлектродных зазорах: Дис. к.т.н. Тула, 1978, 217 с.

88. Сундуков В.К. Технологические основы высокоэффективного электролитического формования: Автореф. Дис. . д-ра техн. наук: 05.03.01/ В.К. Сундуков; ТулГУ Тула., 1998. - 36с.

89. Сундуков В.К., Гладун A.A., Булычев В.А. Изготовление формообразующих элементов пресс-форм методом скоростной гальванопластики // Совершенствование технологии гальванических покрытий. Киров, КПИ, 1991 -с. 23-24.

90. Сундуков В.К., Гладун A.A., Булычев В.А. Технология и оборудование для изготовления формообразующих вставок пресс-форм методом скоростной гальванопластики. // Оборонная техника. 1995. № 11. с. 27 31.

91. Сундуков В.К., Гладун A.A., Булычев В.А. Установка скоростного гальванического осаждения металлов и сплавов // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. Тула, ТулГУ, 1995. - с. 52-59.

92. Сундуков В.К., Гнидина И.В. Изготовление матриц с микрорельефным изображением методом скоростного гальванического осаждения // Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. тр. Региональной НТК. Тула: ТулГУ, 1998. - с.41 - 43.

93. Сундуков В.К., Гнидина И.В., Белкин A.B. Электролитическое формование объектов с макрорельефом // Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. тр. Региональной НТК. Тула: ТулГУ, 1998. -с.41 -43.

94. Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Моделирование процесса электрохимического формирования тел вращения.// Современная электротехнология в машиностроении: Сб. трудов международной НТК. Тула: ТулГУ, 2002. -с. 198-204

95. Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Электрохимическое микроформование точечным электродом-инструментом.// Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. трудов VII региональной НТК. Тула: ТулГУ, 2004.-с. 212-215

96. Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Электрохимическое микроформование.// Известия тульского государственного университета Серия Электрофизико-химические воздействия на материалы. Вып. 5. Тула, Изд-во ТулГУ, 2004. -107-112с.

97. Сундуков В.К., Жоголев А.Б. Электрохимическое формование микроэлементов поверхностей тел вращения.// Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. трудов V региональной НТК. Тула: ТулГУ, 2002.-с. 78-83.

98. Сундуков В.К., Жоголев А.Б., Музалевская Н.Е.Создание микрообъектов электрохимической обработкой Современные технологии в машиностроении. Сборник материалов V Всероссийской НПК. Пенза, ПДЗ. - 2002. - с. 137 — 139.

99. Сундуков В.К., Китаев P.C. Электрохимическое утонение проволоки. // Современная электротехнология в промышленности Центра России. Тула: ТулГУ, 2001.-с. 65-70.

100. Термокинетические явления при высокоскоростных электродных процессах // А.И. Дикусар, Г.Р. Энгельгард, А.Н. Молин. Кишинев: Штиица, 1989.-206 с.

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

102. Цудиков М.Б. Разработка высокопроизводительной электрохимической обработки гибких печатных кабелей.: Дисс . канд. техн. наук Тула, 1982 — 213 е.: ил. -Библиогр.: с. 180- 189.

103. Хоботова Э.Б. Образование химически осажденных и анодных пассивирующих слоев CuCl при травлении меди / Электрохимия, 1999, т. 35, №5, с. 641-644.

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

105. Электродные процессы и процессы переноса при электрохимической размерной обработке металлов/А.И.Дикусар, Г.Р.Энгельгард, В.И.Петренко, Ю.Н.Петров. Кишинев: Штиица, 1984. 302 с.

106. Электрохимическая обработка в технологии производства радиоэлектронной аппаратуры / Ф.В. Седыкин и др. М.: Энергия, 1980. - 136с.

107. Электрохимическое формообразование по методу прямого копирования: Методические рекомендации / Мороз И.И., Алексеев Г.А. Лапидес JI.M. и др. -М.: 1977.-32с.

108. Ящерицын П.И., Еременко M.JL, Фельдштейн Е.Э. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах. Минск.: "Вы-шейшая школа", 1990. - 512 с.