автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Исследование процесса электохимической обработки штамповых сталей в неводных средах

На правах рукописи

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ В НЕВОДНЫХ СРЕДАХ

Специальность 05- ОЗ. 01 — Процессы механической

и физико-технической обработки, станки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж — 1996

Работа выполнена в Липецком Государственном Техняческом Университете

Научный руководитель:

доктор Т6ХН-ЯЧ6С1 jx наук, профессор БЛ.Саушшш

Официальные оппоненты:

доктор.технических наук, npocjscoop Вд.Пешков кандидат технических наук Г.А.Сухочев

Ведущее предприятие: Станкоииструментальное производство АО Липецкий тракторный завод

Защита состоятся " 22 " мая 1996 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 063.81.06 в Воронежском Государственном Техническом Университете по адресу: 3940^6,гЛоронея, Московский проспект, 14

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выолать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГТУ.

Автореферат разослан " " апреля 1996 г.

Учёный секретарь диссертационного Совета к.т.н., дои.

А Л .Болдырев

ОШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность теш. Электрохимическая обработка (ЭХО) металлов и сплавов получило значительное распространение в авиа- д ракетостроении, производстве двигателей, приборостроения е инструментальном производстве. Область применения ЭХО расширяется, а технологячесгае возможности этого катода обработки постоянно совершенствуются.

Одной из сфер эффективного использования ЭХО является изготовление гравер ковочных штампов и пресс-форм. Однако, традиционная технология электрохимической размерной обработки в водных- растворах минеральных солей при изготовлении крупногабаритно! ятаиповой осшстка сталкивается с рядом трудностей:

- необходимо применение специального оборудования, которое в современных условиях является для большинства предприятий до^ицитнш и дорогии;

- водные электролиты обсспочивавт удовлетворительное качество поверхности при плотностях тока 10...100 kZct.fi, что вызывает необходимость применения специальных источников питания. При более низких плотностях тока наблюдается растрав-* ливанне по границам зерен, дефекты типа питтингов, струйкос-ти, шероховатость поверхности высокая 40 ним.

Использование для производства крупногабаритных штампов ЭХО непрофилированшш сшшруадим инструментом малоэ$ф8кгщв-но из-за высокой трудоемкости такого процесса.

Анализ показал, что предпочтительным является двухста-дийнкй технологический процесс, состоящий из операция удаления основного припуска резанием и финишной безразмерной электрохимической обработки, формирующей требуете свойства поверхностного слоя. Однако, применение технология традиционной электрохимической полировки но второй стадии этого процесса малоэффективно по следу шуш причинам:

- известные технологии основаны на использовании агрессивных кислотных олоктролитов, вызывающих появление опасных а вредных произвадствошшх факторов. Это обуславливает высокий уровень эксплуатационных затрат;

- прииеняэыыэ платности тока (0,1...0,5 А/с«**) ые обео-печигапт достаточную ирэизводительность.

Из сказанного следует, что для производства крупногабаритной штамповой оснастки необходима технология электрохимической обработки, обеспечяваодая высокое качество поверхностного слоя, приемлемую производительность и требующая для своей реализация дешевое и доступное оборудование.

Предварительные исследования показали, что такая технология мохет быть разработана на основе использования наводных или водно-органических электролитов, обеспечявапдах достижение высоких технологических показателей при относительно низких плотностях тока. Следует отметить, что работы, посвященные анодному растворению птамповых сталей в таких электролитах отсутствуют, а имеющиеся публикации касаются отдельных вопросов электролиза железа, хрома, никеля, молибдена я юс композиций.

Целью настоящей работы является разработка технологии финишной электрохимической обработки полостей штампов я пресс-форм на основе изучения г использования закономерностей анодного поведения штаыповых сталей в «вводных к водно-органичео-ких электролитах.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задача исследования:

- исследовать процесс анодного поведения низколегированных шташовых сталей в неводных я водно-органических средах при плотностях тока 1...5 А/см2;

' - изучить закономерное» формирования ыикрогеометрдя поверхности в влияние на этот процесс параметров режима электролиза я состава рабочей жидкости;

- разработать я апробировать рабочие среда, технологические рекомендации по их применению, новый технологический прсцесо взготевления крупногабаритных штампов, специальное оборудование и технологическую оснастку.

Научная новизна. Выявлены закономерности анодного растворения втамповьгх отелей ЯШМ, ЗХ2Ш, 4Х5В2ФС в наводных в водно-органическвх средах на основе спиртов а акздов. Установлена природа ;я1Шитирупдей стадки суммарного электродного процесса при анодном растирании ятамповше сталей в перхло-ратных средах с у читан природы растворителя. Определена оптимальная концекгртщ вода в водао-органяческях растворах

перхлората натрия со критерию стоимости электролита.

Изучены закономерности формирования ютсрогеометрии поверхности шташовых сталей в процесса их электрохимического растворения в предложенных электролитах. Полугони однопара-метрпческие семейства кривых сглаживания мякронеровностей, являющиеся основой выбора технологических параметров проведения процесса. Показано влияние растворителя на предельно достигаемую в данных условиях величину шероховатости йовзрхности.

Практическая значимость. Предложены и апробированы рабочие жидкости, обеспечивающие • высокое качество поверхности после электрохимической обработки штамповых сталей в диапазоне плотностей тока 1...5 А/см2.

Представлены технологические рекомендации по проектированию технологических процессов ЭХО гравюр крупногабаритных ковочных штампов.

Разработан и предложен технологический процесс ЭХО ковочных штампов из сталей 5ХШ, ЗХ2В8Ф, 4Х5В2ФС, предназначенных для горячего деформирования сталей, в водно-органических средах. В результате использования научно-технической разработки производительность финишных операций повышается в 2...3 раза по сравнению с базовой технологией (слесарная абразивная доводка); улучшаются качественные показатели ( величина параметра снижается до 0,32...0,63); формируется пологий . волнообразный микрорельеф со значительной площадью опорной поверхности и большим радиусом скругленпя выступов; обеспечивается устойчивая обработка при плотностях тока I...5.А/см?.

Спроектировано специальное оборудование и оснастка для реализации технологии финишных операций ЭХО крупногабаритных ковочных штампов.

Достоверность результатов достигалась: использование!,! теоретически обоснованных и проверенных практикой мзтод-ов исследований; периодической проверкой я поверкой приборов а аппаратуры соответствующими службами; прйвал^ннеы эталонный измерений; проведением экспериментов в растворах с коатраияруа-мыыи свойствами.

Научныо полгавши, выводы а практяческаз рекомендации по работе обоснованы:

- проведением не зависли*** экспериментальных методов из-'Лерешй;

- использованием методов гатематяческой статистики при обработке экспериментальных данных;

- опнтно-прошшленныш испытаниями предложенных технологических процессов»

1

Апробация работы. Основные научные результаты диссертационной работы докладывались на: Международной конференции "Нетрадиционные и лазерные технологии" (АН' 92), г.Москва (1992 г.); Ш Российской конференция "Химия и применение наводных растворов"„ Иваново (1993 г.); Всероссийской молодежной пяучно-техиичзской конференции "Технология и оборудование 'современного машиностроения"„ Уфа (1994 г.); Международной научно-технической конференции "Надежность маши и технологического оборудования", Ростов-на-Дону (1994 г.); Шздународ-1!<ш симпозиуме-по электрообрабогке, ГББМ~Х1, Лозанна, Швейцария (1995 г.); Шестом «Севду народном симпозиума им. А.Н.Фрум-кина "фундаментальные.аспекты электрохимии", Москва (1995 г.); Ш Российско-Кита£ском симпозиуме "Актуальные проблемы современного материаловедения*„ Калуга (1995 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы^машиностроения на современном зтапе"0 Владимир (1995 г.}.

Работа в целом докладывалась я обсуадалась на техничес- • ко?л совете станко-яиструмэнталыюго производства АО "Липецкий тракторшШ завод" в научных семинарах кафедры "Новых технологий" ЛГТУ.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы переданы для внедрения на станко-инструментальном производство АО ЛТЗ. Расчетный экономический эффект составил 42,07 кои. руб. в- год в ценах иякя 1995 года.

Социальный аффект выражается в снижении вредных производственных факторов, улучшении условий труда и повышонЬи нуль-туры производства.

Публикация. По результате и выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ (5 отатей и 7 тезисов докладов).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шеста глав, общдх выводов и приложения, изло-

вена на 199 страницах я содераят 117 с текста, 47 рисунков, 27 таблиц, библиографический сплсок из 162 наименований.

Работа проводилась в соответствии с НИР:

- по гранту ЮЗг (договор # 9492) "Электрохимическое удаленно поверхностных дефектных слоев о изделий, получаешх литьем и пластическии деформирование!

- г.о договору й 05/94 цззду станко-иистругантальнизл производством АО ЛТЗ и кафедрой "Новых технологий" ЛГ1У.

Работа проводилась в лаборатории электрофизических и электрохимических методов обработки ЛГТУ, в цехах и лабораториях станко-инструкенталъного производства АО ЛТЗ в период с 1992 по 1995 год.

СОДЕРЕАШГЫ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ состояния вопроса и сформулированы задачи исследования.

Рассмотрены основные тенденции совершенствования технологий обработки итамповой оснастка. Отмочено, что одняи из путей снижения трудоемкости доводочных работ при обработка гравюр атампа является все более широкое применение электро-технологай. Произведена оценка эффективности использования таких технологий на фшшшшх операциях обработки штампов и пресс-форм. Показана целесообразность использования электрохимической обработки.

Рассмотрены способы реализация электрохимической обработки, охарактеризованы основные направления их развития я совершенствования. Откэчеш, что реализация способа прямого копирования ограничивается необходимостью использования специального дорогостоящего оборудования. ЭХО скшшрувдш элзкт-род-иис тру ментом малоэффективна по причина низкой производительности. Применение электрохимического полирования в средах на основа сильных кислот связано с высокими эксплуатационным затратами и необходимостью выполнения жестких требований по охране труда. Сделан вывод о необходимости разработки высокоэффективной технологии ЭХО ковочных штампов.

Рассмотрены теоретические представления об электрохимическом («¡ствэрешш келвза в наличных средах. Показано ьллп-!ше ионного состава водных, органических и водно-органичисгях

сред на электрохимическое растворение железа и сталей и установлена роль среда в суммарном электродном процессе. Сделан вывод об отсутствии сястеьагизнрованного изучения электрохимического растворения яелеза я штамтовых сталей 5ХШ; 3X2 Ш}, , 4Х5В2'5С в неводных л водно-оргэнячоскях перхлорлпшх средах.

Представлена характеристика поверхности изделия после электрохимической обработки л рассмотрен!! модели, огшсыващяе динамику изменанля пероховатостя поверхности при различных условиях проведения процесса электролиза. Оточено, что эффективное " сглаживание микронеровностей достигается при использовании неводах и водно-органлческях сред, однако, дашшо, яллхэстрирупдиа формирование шкрогоошгрия пря ЭХО штамповых сталей в указанных средах, отсутствуют. Это затрудняет промышленное применение подобных электролитов.

Для разработки эффективной технология ЭХО крупногабаритных ковочных штампов на обхода.» решить следупцие основные задачи:

- исследовать закономерности анодного растворения железа я штампових сталей в перхлоратных средах я произвести Ьбосно-ванный выбор перспективных рабочих сред;

- выполнять (физическое моделирование исследуемого процесса анодного растворения штамповых сталей в-различных средах, определить шляние свойств электролита я условий электролиза на показатели качества, обосновать рабочие параметры режима обработки;

- разработать технологические рекомендации по промлмон-ному использованию результатов исследований. Разработать технологов и спроектировать оборудование и оснастку для электрохимической обработки гравюры крупногабаритных ковочных штампов.

Во второй главе приведены частные методики поисковых я экспериментальных исследований.

1, Рабочие среды, подходящие для целей ЭХО, выбирались по результатам анализа известных экспериментальных работ я теоретических представлений о процессе ЭХО.

2. Поляризациогаше и гравиметрические измерения проводили по методике вращапдегося дискового электрода с использованием капилляра Луггина-Габера с наружным диаметром не болео 100 мкм. Потенциал анода измеряли относительно насыщенного

хлор-серебряшого электрода с помощью потенциостата Ш1—50—X.X с программатором ИР-8 я регистрирующим приборок ПДА-1.

3. Моделирование процесса ЭХО плоских и криволинейных изделий осуществлялось на установках с длинномерным проточным каналом, позволяющих изменять технологические параметры процесса в широком диапазоне значений,

4. Геометрические характеристики обработанной поверхности измерялись на профилоиетро 17026 и профилографе-профило-метрз типа А1 модели 252 завода "Калибр". Морфологии поверхности изучалась на микроскопа ШЦЛ 150x50, Б.

5. Производительность процесса оценивалась линейным съемом металла за сдашау временя. Измерение снятого припусгл проводилось индикатором часового типа с ценой деления I ккм.

6. Долговечность злзктролита оценивалась его способностью сохранять полирующие сзойства з процессе обработки. Измерения вязкости электролита проводились вискозиметром В1И-2.

7. Оценка точности измерений производилась путем статистической обработка многократно повторенных измерений для каждой группы экспериментов.

8. Апробирование технологических рекомендаций и уточнение технологических параматроп процесса ЭХО штамповой оснаст-1ш производилось ¡ш полупромышленной установка о широким диапазоном варьирования параметров реянья электролиза.

В третьей главе приводятся результаты исследований кинетики анодного растворения итамповых сталей в различных средах.

Установлено влияние ионного состава раствора на взличшш потенциалов активации я характер поляризационных кривых в в одних растворах различных солей. Так потенциалы активации процесса растворения возрастают в ряду анионов С2 (3 )<К05<СШ4 я а ряду катионов На*< 1Лг . Во всох исследованных водных средах после активации процесса о достижением критического тока найлодаатся торможение процесса растворс1шя с образованием площадка тока.

Показано, что характер поляризационных кривых для аизлеза я исследованных штаютових сталей идентичен. При атом потенциалы активации возрастают в ряду ре<!ЗХШ<ЗХ2ШФ <4Х51£&С в диапазона потенциалов 1,2...1,4 В, а величины токов пассивации для сталей отличаются незначительно, ио существенно в^»

чем при растворения железа.

Анализ экспериментально полученных зависимостей 1пЖп,ТСк«с в аотендяостатическом реаике при потенциале, соответствующем площадке тока, показал, что аиодноз растворение железо и итамповых сталей в водных перхлоратпых средах при достаточно высоких потенциалах моает протекать в режиме смешанной юшетикя при высоких значениях токов пассивации.

Для всех исследованных неводных сред на поляризационных кривых таете наблдцавтея область активного растворения с достижением некоторого максимума тока, последующий спад тока и характерная плоаздка тока. Потенциалы активации и величины тиса пассивации зависят как ог химического состава стола, тал а от природа используемого растзоритоля. Так, например, при поляризации сталей 5ХНМ и •3X208$ в изопропанолымх растворах, в отличив от этанольных, на кривых появляются две площадки пассивации» о потенциалы активации на 0,7...0,8 В меньше, что связано, по-видамоку, с ми соотношением энергии адсорбции к сольватации перхлорат-ио!ш в изопропанольной среде.

Исследования показали, что пассивацпонныо явления при анодной поляризация итамповых сталей в этанольных растворах перхлората натрия вызваны замедленностью стадии отвода продуктов электролиза в объем раствора. При анодной поляризации сталей б изопрзпанольных растворах перхлората натрия выявленная первичная пассивация - обусловлена замедленностью стадии подвода анионов к границе раздела фаз, а вторичная - связана с замедленностью отвода продуктов элоктрэдной реакции в объем олектрэлита. Растворение итамповых сталей в амидиых перхло-раишх средах протекает, в режима диффузионной кинетики с замедленной стадаой отвода продуктов. В бромидных растворах отмзчвио протекаяяа побочной анодной реакция. Токи пассивации в повода» электролитах примерно на порядок шосе, чем в водных при прочих равных условиях.

Изучено влияние вода на анодное поведение шташовых сталей в наводных средах. Увеличение доли воды в водно-органи-чоских электролитах обеспечивает более легкое протекание диффузионных процессов и способствует возрастанию значений по-тенцкалоэ активации. Распыряотся интервал потенциалов перехода от активного растворения к области пассивации, отмечается рост токов пассивация.

Во всех водно-органичоских средах существует шкотороя предельная концентрация воды, до которой токи пассивации изменяются незначительно я сохраняется полирующий офракт. Это наблюдение позволило предложить для электрохимической обработки штампових сталей водно-органпчеехшо раствори с высокой полирующой способностью.

Упитывая тог факт, что изделия из штаипсвых сталей-подвергаются» как правило, термообработка, проведены специзльш.'е исследования по выявлению влияния структурно-фазового состава стали 5ХНМ на ее анодное поведение в предложенных средах. Установлено, что при небольшие анодных плотностях тога структурно-фазовый состав стали 5ХШ,1, фиксированный при ра злэтннх видах термообработки, но оказывает существенного влияния на ев онодиов поведение в деследовашшх порхлорзишх растворах.

\ Таким образом, в результате исследований выявлены рабочие среда, обеспечЕвающие диффузионный контроль растворения шта!шовых столой при низких плотностях тока д высокоо качество обработанной поверхности.

В четвертой глава приводятся экспериментальный двшшо, подтверздаюцио высокие полирующие свойства разработанных электролитов и уточшшщие махонизм формирования ыикрогаоыет-рик в условиях ЭХО.

Анализ динамики сглаживания микрсноровностей показал, что экспериментальные дашшо хорошо аЯроксиияруются выражением вида

^^о-ехрШ)^ НР. (1)

где Rt.Ro- текущее и исходное значение шероховатости, Е~ коэффициент, зависящий от состава раствора, условий электролиза я материала анода, ЯКР- предельно достижимая в данных условиях величина шероховатости поверхности. Для исследованных сред установлены значения Якр и £ „ Подтвержден гот ¿[¡акт, что процесс выравнивают в этих средах определяется дсф5узиок1Шм фактором. С зт'сс позиций рассмотрена влияние концентрация вода в водно-органическом электролите но полирующий эффект. Экспериментально подтверждена-потеря электролитом полирующих свойств.при достижении критического содержания вода в нем, отмоченная ранее по результатам ютнет'-ческях измерений.

Рассмотрено влияние таких факторов, как концентрация соли, скорость прокачки электролита, плотность тока, температура раствора, величина зазора на эффективность выравнивания микроИеровностей и рекомендованны параметры регшыа обработки, обеспечивающие высокое качество поверхности ( Ra = 0,32...0,63 ккм).

Изучена морфология поверхности штакповых сталей после ЭХО в водно-органических средах при рекомендованных условиях электролиза. Доказано, что остаточная иероховитость RKP при ЭХО определяется селективный характером растворения структурно-фазовых составляющих штамповых сталей и дезинтеграцией карбидных и интершталличосках включений. При значительном содержании воды в растворе процесс выравнивания шкронеров-постсй ослолняется генерацией фазовых оксидов и их влиянием на распределение тока по поверхности.

В пятой главе проведена оценка производительности и точности обработки, показано влияние cianeius проработки электролита на сохранение его полируодкх свойств, предложен и обоснован двухстадийная структура опорации ЭХО шгампэвых сталей.

Линейная скорость сьома металла при плотностях тока .2...4 А/см2 в водно-ацеташдном растворе изменяется от 50 до 100 мккДшн» а в водно-форыамидном - от 40 до Ш мкм/мин. Эти дашше позволяют, расчятав время обработки из условий достижения заданной ворэховатости по предложенным в четвертой главо зависимостям, получить величину минимально необходимого припуска па операцию 3X0. Ддшшо, отражающие влшшио параметров режима электролиза на скорость съем металла, да-вт возможность определить рабочув скорость съеш с учетом конкретных параметров процесса.

Показано, что предложенные параштры процесса электролиза обеспечивают выполнение условия

6m<t¿m. {2)

где 8гх0, 8¡prul8] - соответственно,погрешность операции ЭХО, погрешность предшествующей формообразующей опорации и допуск на размер по чортоху изделия. Следовательно, финишную ЭХО полоота штампа мо*но рассматривать, как бизразшрнув, но ухудпащуп достигнутую точность формообразования.

Отмечено„ что в процессе проработки изменяются свойства и состев электролита. Установлена наработка электролита, после которой необходима ого очистка и корректировка» Это величина равна 25 А-ч/л для водно-ацетамидиого электролита и 60 А -ч/л для водно-форкамидного раствора.

Тот факт, что первый из перочислсшшх элоктролитов обеспечивает быстрое ешкениз шероховатости в начальный момент обработки, но достигаемое значение шероховатости достаточно велико ( 1...1.2 мкм), а второй характеризуется относительно медленным выравниванием мнкронеровностей, но до значений Пф = 0,32...0,4 мки, позволил предложить двухстадяй-ную структуру операция 3X0. Первый переход - бцетрое снижение

I

а вт!>-

I _

исходной иероховатостя до значения за время 1 рой - достижение требуемой шероховатости ' Яф за время Сформулированы задачи оптиготзации, позволяющие пойти значения

трудоемкости Т и себос-

о и я

тонкости обработки

"п-Ош*

СМ 1 ГП1П

I

по крлториям

с «

II

.Я^СЯф]

С Ст1.п П МП]

(з)

где значение показателя в скобках соответствует чертеку.

Решена задача оптимизации(3) для выражеияяШ я подучены расчётные зависимости, по которым вычисляется величине промежуточной иероховатостя ¡?п по критерии производительности

Р

■и

ПРИ

К Р

(4)

(5)

и по критерию себестоимости обработки

о - УМкУ

а тагао мянякально необходимое время обработки Трад .соответствующее максимальной производительности двухсменной операции ЭХО, при выполнении требований чортока

í р [Й£1ВШкМ1

к

.01 1 Ккр

8

КР

(6)

где Кг.К^р- суммарные эксплуатационные затраты на электролиты

Таблица I

Диапазон изменения параметров режима электролиза, достигаемая шероховатость поверхности и производительность процесса

Параметры режима обработки ПЕРЕХОДЫ

I II

Электролит № I ¡é 2

Средняя плотность тока.А/см2 3. ..4 2. • .3

Рабочее. напрякопие,В 15. ..30 15...30

Скорость прокачки .электролита,(л/с 2. ..4 I •»• 3

Температура электролита,°С 20. ..40 20.„.40 |

Рабочий зазор, мм 4. ..6 4...6 1

Линейная скорость обработки,мм/мин 0,05. ..0,10 0С04...0,OS

Удолъная энергоёмкость,кВт-ч/кг- 10. . .15 12.>.15

Машинное время обработки,мин . 1,5. ..2,0 2,0.;.2,5

Минимально удаляемый операционный OJO. ..0,20 0,08...0,15

припуск, мм

Точность обработки,квалитет I I I I

Шзроховатость поверхности Яо ,мкм 1 1,0. ..1,2 Ó,32...0,63

Таблица 2

Сравнительная оценка технико-экономичерких показателей технологии финишных операций обработки ковочных штампов горячего деформирования

Показатель Базовый процесс Предлагаемая технология ЭХО

Трудоёмкость, ч Шзроховатость поверхности Ra , мкм Характер поверхностного слоя Производительность по отношении к базовому процессу, % Стойкость штампа пэ отношении к базовое процессу, % Себестотаость обработки, МЛН.руб. 8 0 0,63...0,00 остроугольный 100 100 0,423 2 4 0,32.,.0,63 волнообразный 330 130...150 С, í5В

Показано,что при принятых условиях электролиза двухста-дийная обработка позволяет со1£ратить машинное время обработка на &0% я уменьшить суюирную стоимость эксплуатащшшых затрат на электролит на 40%.

В во стой глава рассматриваются вопросы промышленного пря-манэния результатов исследований.

На основании сфор.муллровшшых вше научных л практических выводов разрабогакны технологические рекомендации по выбору рабочей жидкости, параметров режима обработки, оценка технологических характеристик процесса. Рекомендации апробированы и их эффективность подтверждена при обработке вилки карданного вала я фрагмента штампа коленчатого вола. Это позволило разработать на базе рекомендаций технологический процесо обработки иташа коленчатого вала И 1300-5074,изготавливаемого СШ АО "Липецкий тракторный завод". Основные параметры, характеризую®« операцию ЭХО полости штампа, включённую в предложенную технологию, приведены в табл.1. Результаты сопоставления с базовой технологией сведены в табл.2. Годовой экономический эффект от внедрения предложенной технологии составляет 42 мин.руб. в ценах II квартала 1995 года. '

Ванным элементом предложенной технологии является специальное оборудование - накладная вашш с набором электродов, обеспечивающих обработку труднодоступных мост полости штата и быструю замену рабочих срад.

Рассмотрены опасные и вредные факторы, имеющие место при реализации предложенной технологии. Указаны мероприятия, обеспечивающие приемлемые условия труда и защиту окружающей среды.

Выводы по диссертация

I. Обоснована целесообразность финишной электрохимической обработки штамповой оснастки при плотностях тока 1...5 А/см? в водно-органических электролитах. Предложенные водно-ацетамид -ныз и водно-форкашдше электролита обеспечивают высокое ка-чессзэ поверхности при приемлемой производительности и себе-саднлостя обработки. .

2о Уточнён механизм анодного растворе1шя штамповых сталей 5ХНМ„ ЗХ2В8Ф, 4Х5В2ФС в водных, спиртовых, амидяых и водно -органических растворах перхлората натрия. Установлено, что ли-матирухвдай стадия суммарного электродного процесса зависит от природы растворителя..В водных растворах наблюдается смешанная

кинетика анодного растворения сталей с концентрационной либо, химячзской' поляризацией в зависимости от условий электролиза. В этанольшх я ашдных растворах лимитирующей стадией является отвод продуктов электролиза в объём раствора. В изопропаноль-них средах на поляризационных кривых отмечаются два площадки пассивации: первая из них, при потенциалах от 0 до 1,5 В, обуславливается замедленностью подвода реагента к границе раздела • фаз, а вторая - отводом продуктов электролиза от этой границы.

3. Выяснена роль воды в процессе анодного растворения шташовых сталей в водно-органических средах. Показано, что при определённой критической концентрации воды, величина которой зависит как от природы органического компонента, так и от анионного состава раствора, начинается резкое повышение величины токов пассивации, я полирующие свойства электролита/ухудшаются кда исчезают. Определили значения критической концентрации вода ддя Еодно-ацетамидаого и водно-формамидного электролитов.

4. Установлены закономерности выравнивания микроноровно-стой в электролитах предложенного состава. Рассчитаны значения показателя скорости выравнивания и предельно достигаемые величины' шероховатости поверхности. Получены однопараметряческие сеиайсгхш кривых, иллюстрирующие рчилиге параметров режима на процесс выравнивания микронеровностей и позволяющие выбрать условия электролига в зависимости .от требуемой шероховатости.

5. Определено, что предельно достигаемая шероховатость поверхности (Й^ =0,32...0,4 мкм для водно-формамидного и

Ra «1,0...1,2 ыкм для водно-ацетамидного электролитов ) форми-рузтея по шханизму солектазного растворения отдельных фаз, осложненному дезинтеграцией карбидных включений.

6. Выполнена оцешсэ производительности и точности форма-, образования при плотностях тока до 4 А/а.? в предложенных средах. Зксперлмоктально получено, что полирующие свойства водно-сцотамадного электролита сохраняются при aro проработке до 25 А-ч/л, а ьодно-форшмидного до 60 А-ч/л. Поело фильтрация и корректирования указанных электролитов их свойства восстанавливаются,

7. Предложена даухпераходная структура операции элактро-хаьической обработки шташювах сталей а выполнена оптимизация нрсцасса по критериям производительности и себестоимости обра-Óosra. Подучены я апробарованк расчётные выражения для нахивде-

пия необходимого машинного временя обработка рун эсаздогэ из .переходов и величин промежуточной шероховатости поверхности.

8. Предложены и апробированы технологические рекомендация по проектированию операция ЭХО. Спроектирована специальная технологическая оснастка для реализации процесса. Разработан и передан для внедрения на СИП АО ЛТЗ технодопгадскяй процесс обработки штампа коленчатого вала, выполнена опенка' тох-нико-эконошгаеской эффективности. Расчётный экономический эффект составил 42 млн.руб. в ценах IX квартала IS95 г.-

Основное содержание диссертация опубликовано в следующих работах:

1. Ширяев В.Ю.,Ыаслов А.В.,Саушкин Б.П. Электрохимлчос?.оз растворение итамповых сталей в водно-спиртовых растворах NaC(0„ / Российская конф.'ЧСимяя а применение негодных растаоров":Тез. докл.-Иваново,1993.-Т.2-С.326

2. Ширяев З.Ю.,Ыаслов А.В.,Саушшн Б.П. Электрохимическое,растворение итамповых сталей в водном и этанольнои растворах NaCtOt, /Йзв.вузов.Хемия и хим.технология.-1994.-3«3.-С.6&-73

3. Ширяев В.Ю.,Маслов A.B. Анодное поведение шташовсй стала в водно-изопропанольных растворах хлорнокаслого натрия/Технологические проблемы машиностроительного производства:Межвуз.сб. научн.тр.т^шецк:Иэд-во ЛГТУ,1994.-С.6&-71

4. Ширяев В,Ю.,Саушкян Б.П. Повышение эффективности финишных операций изготовления полостей штампов и проссформ/Всерэс.молодёжи. н/т конф.Технология и оборудование соврэмешюго маши-ностроения:Тез.доял.~Уфа ,1994,-С .73

5. Ширяев В.Ю.,Саушиш Б.П. Повышение надёжности олектрохяш-чеоких процессов машиностроительного производстваД'Авдународн. я/т конф. Надёжность мадан я технологического оборудоааниягТез, докл.-Ростов-на-Дону,I994.-C .26

6. Ширяев В.Ю.,Саушшн Б.П. Фяняиная электрохимическая обработка полостей крупногаборипшх штампов и прессфорк/ Электронная обработка штеряалов,199б.-.'<>2.-С.З~6

7. Маслов А .В.,Ширяев В.Ю. .Масляков С.В.,0кузев В.В. Анодная

: обработка жаропрочных матераалэв/III Российско-китайский симпозиум Актуальные проблемы современного нетеряаловедзняя.Пре-имущества материалов и процессов;Тез.докл.-Калуга,1995.-С.253 S. Ыасликов С.В.,1Ьиряев В.Ю.,Плашш В.А. О целесообраэностя инвестиций в технологию электрохимической обработки в органа-

веских средах/ Всерос. н/т конф. Актуальные проблемы машиностроения на современном этапе: Тез.докл.-Владимир, 1995.

9. Sauslikin В., ohirayev V. Working oul and application ol llic new working liquids in elecuotecnology / International conference on advanced and laser tecnologies . ALT'92, Moscow, 1992- I'arl 2,-p. 127- 12У.

lO.Saushkin В., Shiravev V., Plarksin V. Finish electrochemical machining ol" the large-scale punches lor hot die forging/ Internationa] symposium for ckclromachining. 1SRM-XI, Lausanne, Switzerland, 1995.

1 l.Saushkin В., Shiiayev V., Maslikov S. Macrokincties of electrochemical dissolution of iron and steels in alcohol and amid media/ 6 th International VrumHn Symposium " Fundamental aspects of electrochemistry", Moscow, i995.- p.2-15.

12.Саушкин Б.П., Ширяев В.Ю., Окунев B.B. Оптимизация двухпе-реходноЯ операции ЭХО/ Нетрадиционные технологические процессы в машиностроении: Межвуз.сб.научн.тр.// Под ред. проф. В.П.Смоленцева,- Воронен: Изд-во ВГТУ, 1996.

Пошмгл..; к [а-чатп 5CJ-S6 г Формат 60*84 I/IU UjM.u a I JiCTiia». Роиг.ршн IIc =.- ,1 1,0 Тир КО экз 3,IK м 2io ftm- ;inv, iwny; личш,;

)Л- TuvfiUUChJi1, I