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

На правах рукописи

2 9 АПР 1SS6

ШИРЯЕВ Владимир Юрьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ В НГВОДНЫХ СРЕДАХ

Специальность 05- 03. 01 — Процессы механической

и физико-технической обработки, станки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж — 1996

Работа вшолнена в Липецком Государственном Техническом Университете

Научный руководяталь:

доктор техндчесих наук, профессор БЛ.Саушкин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, прс*1 ессор В .в .Пешков кандидат технических наук Г.А.Сухочев

Ведущее предприятие: Станкоинструыентальное производство АО Липецкий тракторный завод

Защита состоится " 22 " мая 1996 г. в 14 часов на заседании даасертанионного Совета Д 063.81.06 в Воронежской Государственном Техническом Университете по адресу: 39402.6,г .Воронеж, Московский проспект, 14

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

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке ВГГУ.

Автореферат разослан " № " апреля 1996 г.

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

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тот. Электрохимическая обработка (ЭХО) металлов и сплавов получила значительное распространение в овиа- и ракетостроения,, производства двигателей, приборостроение инструментальном производстве. Область применения ЭХО расширяется, а технологические возможности этого матода обработки постояшо совершенствуются.

Одной из сфер эффективного использования ЭХО является изготовление гроЕюр ковочшгх шташов и пресс-форм. Однако, традиционная технология электрохимической размерной обработки в водных растворах минеральных солей при изготовлении крупногабарлпнзЯ итамловой оснастки сталкивается с рядом трудностей:

- необходимо применение специального оборудования, кото-роз в современных условиях является дня большинства предприятий дефтцитнка и дорогим;

- водные электролиты обеспечивают удовлетворительное качество поверхности при плотностях тока 10...100 А/ем5*, что вызывает необходимость применения специальных источников питания, Пра более низких плотностях тока наблюдается растрав-лява!ше по границам зерен, дефекты типа пиггннгов, струйкос-ти„ шероховатость поверхности высокая 40 ыш.

Использование для производства крупногабаритных штампов ЭХО непрофилированныя сканирующим инструментом ыалоэ^ектив-но из-за высокой трудоемкости такого процесса.

Анализ показал, что продпочтигельним является двухста-дийный технологический процесс, состоящий из операции удаления основного припуска резанием и финишной безразмерной электрохимической обработки, формирующей требуемые свойства поверхностного слоя. Однако, применение технология традиционной электрохимической полировки на второй стадии этого процесса малоэффективно по сладу шиш причинам:

- известные технологии основаны на использования пграс-сивних кислотных электролитов, вызывающих появление опасных и вредных произвэдствешшх ]якторзи. Это обуславливает высокий уровень эксолуатацаэшшх затрат;

- применяемые алэтности тока (0,1...0,5 А/с*?) не о<!оо-печивапт достаточную производительность.

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

Предварительные исследования показали, что такая технология может быть разработана на основе использования негодных или водно-органических электролитов, обеспечивающих достижение высоких технологических показателей при относительно низких плотностях тока. Следует отметить, что работы, посвященные анодному растворению шташовых сталей в таких электролитах отсутствуют, о имеющиеся публикации касаются отдельных вопросов электролиза железа, хрома, никеля, молибдена в их > композиций.

Целью настоящей работы является разработка технологии финишной электрохимической обработки полостей штампов и пресс-форм на основе изучепия и использования закономерностей анодного поведения штамповых сталей в кевздкых и водно-оргапячео-кех электролитах.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задача лсслодовйняя:

- исследовать процесс анодного поведения низколегированных птамповкх сталей в ыовсдных в водно-органических средах при плотностях тока 1...5 А/ст^;

' - изучить закономерность формирования микрогеометрия поверхности о влияние на этот процесс параметров режима электролиза и состава рабочей жидкости;

- разработать и апробировать рабочие среда, технологические рекоыошициа по их применению, новый технологический прсцесо изготовления крупногабаритных штампов, специальное оборудование и технологическую «снастку.

Научна^ ксгмшш. Выявлены закономерности анодного растворения штамповых оталей ЙСНЫ, ЗХ2Ш, 4Х5В2ФС в неводных и водно-органичоскях средах на основе спиртов я амидов. Установлена природа ;,тшткруяцай огадка суммарного электродного процесса при анодном растг-оренак стамповшс сталей в перхло-ратаях средах с нотам природы растворителя. Определена оя~ ттлалыт концекгшндя вода-в юдно-органйческпх растворах

перхлората натрия со критерию стоимости электролита.

Изучены закономерности формирования мнкрогеодатрии поверхности шташовых сталей з процесса их электрохимического растворения в предложенных электролитах. Получены однопара-ыетряческив семейства кривых сглаживания микронеровностей, являющиеся' основой выбора технологических параметров проведения процесса. Показано влияние растворителя на предельно достигаемую в данных условиях величину шероховатости поверхности.

Практическая значимость. Предложат л апробированы рабочие шццшсти, обеспечивающие высокоо качество поверхности посла электрохимической обработки шташовых сталей в диапазоне плотностей тока 1...5 А/см2.

Представлены технологические рекомендации по проектиро-вашго технологических процессов ЭХО гравюр крупногабаритных ковочных штампов.

Разработан и предложен технологический процесс ЭХО ковочных штампов из сталей 5ХНМ, ЗХ2В8Ф, 4Х5В2ФС, предназначенных для горячего деформирования сталей, в водно-органических средах. Б 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 сшкается до 0,32...0,63); формируется пологий волнообразный микрорельеф со значительной площадью опорной поверхности я большим радиусом скруглэяия выступов; обеспечивается устойчивая обработка при плотностях тока 1...5 А/см2.

Спроектировано специальное оборудование я оснастка для реализация технологии финишных операций ЭХО крупногабаритных ковочных штампов.

Достоверность результатов достигалась: использованием теоретически обоснованных, а проверенных практикой шгодов исследований; периодической проверкой л поверкой приборов г аппаратуры соответствувдиш службами; приведением эталонных. измерений; проведением экспериментов в раствогях с у;<шгри«йэд<?~ шми свойствами.

Научные положения, выводы а практичзекда ракодаадацяд но работа обоснованы:

- проведением независимых экспериментальных методов яз-<лерений$

- использованием методов математической статистики при обработке экспериментальных данных;

- опытно-промышленными испытаниями предложенных технологических процессов.

Апробация работы. Основные научные результаты диссертационной работы догладывались на: Международной конференция "Нетрадиционные и лазерные технологии" (АН' 92), г.Москва {1992 г.); Ш Российской конференция "Химия и щштансние не-йодшх растворов",, Иваново (1993 г.); Всероссийской молодежной !мучло-?охняческой .конференция "Технология и оборудование современного мапиностроезшя", У$о (1994 г.); [¿езду народной научно-техзшческой конференции "1!адежность шиши и технологического оборудования", Рос?ов-но-Допу (1994 г.); Маадународ-ном симпозиума по электрообработкв, ¡БЕМ-Х!, Лозанна, Швейцария (1995 г.); Шестом Международном симпозиуме им. А.Н.Фруи-глна "Фундаментальные .аспекты влектрохишш", Москва (19Э5 г.); й! Российско-китайском симпозиуме "Актуальные проблеш сосро-мошюцо штзриаловедзшщ", Калуга (1995 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблеш.машиностроения на современном зтйка"г Владимир (1095 г.).

Работа в целом докладывалась и обсуздалась на техническом совете стэнко-шютрумзнтального производства АО "Липецкий тракторнкЗ завод" и научных ссшнарах кафедры "Новых технологий* ЯГО.

Реализация работы. Результаты диссортациоштй роботы переданы для внедрения на сгашсо-инструменгальном производстве АО ЛТЗ. Расчетный экономический эффект составил 42,07 млн. руб. в год в ценах июня 1995 года.

Социальный эффект выражается в снижения вредных производственных факторов, улучшения условий груда я повышении культуры производства.

Публикация. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных робот (5 статей к 7 тезисов докладов).

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

sena на 199 страницах а содержит 117 с текста, 47 рисунков, 27 таблиц, библиографический список из 162 наименований.

Работа проводилась в соответствии с НИР:

- по гранту ЮЗг (договор & 9492) "Электрохимическое удаление поверхностных дефектных слоев с изделий, получаемых литьем и пластическим деформирование!

- по договору И5 05/94 между станко-инструмеитальншл производством АО ЛТЗ и кафедрой "Новых технологий" ЛГУ.

Работа проводилась в лаборатория электрофизических ц з л о ктр о химич о с кпх методов обработки ЛГТУ, в цехах и лабораториях станко-янструкенгального производства .АО ЛТЗ в период с 1992 no IS95 год.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

Рассмотрены основные тенденции совершенствования тахго-1 логий обработки штамповой оснастки. Отмочено, что одним из путей снижения трудоемкости доводочных работ при обработке гравюр штампа является все болзе шрокое применение алекгро-технологий. Произведена оценка эффективности использования таких технологий на финишных операциях обработки штампов и пресс-форм. Показана целесообразность использования электрохимической обработки.

Рассмотрены способы реализация электрохимической обработки, охарактеризованы основные направления их развития я совершенствования. Отмечено, что реализация способа прямого копирования ограничивается необходимостью использования специального дорогостоящего оборудования. ЭХО сканярувдш электрод-инструментом малоэффективна по причина низкой проязводя-гсльносм. Применение электрохимического полироваияя в срчдох на основа сильных кислот связано с высокими эксплуатанаоншлш затратами и необходимостью выполнения жестких требований по охране труда. Сделан ыгвод о необходимости рд.чрзбогкл высокоэффективной технологли ЭХО ковочных пталшв.

Рассмотрены теоретические првлстомеизя об злскгрохакй-ческом растворений se.vjca в различных еродах. Наказано »лаяние иашшго состава водных, оргашгческпх и зодно-орх'аннчое^ах

сред на электрохимическое растворение железа и стало!! и установлена роль среды в суммарном электродном процессе. Сделан вывод об отсутствии систематизированного изучения электрохимического растворения железа и штамповых сталей 5X111.1, 3X21Ш, 4Х5В2ФС в неводнюс и водно-органических перхлоргтшх средах.

Представлена характеристика поверхности изделий после электрохимической обработки и рассмотрены модели, описывающие динамику изменения шероховатости поверхности при различных условиях проведения процесса электролиза. Отмечено, что эффективное " сглаживание шпсронеровностей достигается при использовании «сводных и водно-оргаидческих сред, однако, дашшо, иллюстрирующие формирование микрогоокетрия при ЭХО штамповых • сталей в указанных средах, отсутствуют. Это затрудняет промышленное применение подобных электрблитов.

Для разработки эффективной технологии ЭХО крупногабаритных ковочных штампов необходимо решить следующие основные задачи:

- исследовать закономерности анодного растворения железа и штамповых сталей в перхлоратных средах я произвести обоснованный выбор перспективных рабочих сред;

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

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

Во второй глава приведены частные методики поисковых и экспериментальных исследований.

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

2. Поляризациощше я гравиметрические измерения проводили по методике вращающегося дискового электрода с использованием капилляра Луггина-Габера с наружным диаметром не более 100 мкм. Потенциал анода измеряли относительно насыщенного

хлор-серебршшого электрода с помощью потенциостата ПИ-50-I.I с программатором 1IP-8 и регистрирующим прибором ДДА-1.

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

4. Геометрические характеристика обработанной поверхности измерялись на профилоиетра 17026 и профилографе-профило-иетре типа AI модоли 252 завода "Калибр". Цорфология поверхности изучалась на гякроекопе ШЦЛ 150x50, Б.

5. Производительность процесса оценивалась линейным съа-ыом металла за единицу времени. Измерение снятого припуска проводилось индикатором часового тща с ценой деления I шал.

6. Долговечность электролита оценивалась его способ-посты) сохранять полирующие свойства в процессе обработки. Измерения вязкости электролита''проводились вискозиметром ВПЗ-2.

7. Оценка точности измерений производилась путем статистической обработки многократно повторенных измерений для каэдой группы экспериментов.

8. Апробирование технологических рекомендаций и уточнение технологических параметров процесса 3X0 шташовой оснастки производилось из полузромшшешюй установке о шро!скм диапазоном варьирования параметров ранима электролиза.

П третьей глава приводятся результаты исследований кинетики анодного растворения ктомповых сталей в различных средах.

Установлено влияние ионного состава раствора на величин» пэтешщалоз активации и характер поляризационных кривых в водных растворах различных солЬй. Так потенциалы активации процесса растворения возрастают в ряду анионов CE (J j<N03<CiiÛ4 а в ряду катионов Wa*<LlT . Во всех исследованных водных средах после активации процесса о достижением критического тока наблюдаются торможение процесса раств.ореидя с образованием площадка тока.

Показано, что характер поляризационных кривых для железа и исследованных штампових сталей идентичен. При этом потенциалы активация возрастают в ряду Fe<tiïQCi<3X2B&S <£4Х5Ь24С s диапазоне потенциалов 1,2...1,4 В, а величины токов пассяьа-цаи дня сталей отличаются незначительно, но существенно виз»

чем при растворении железа. .

Анализ экспериментально полученных зависимостей ¡.^(пХС^л в потенциостатяческогл режиме при потенциале, соответствующем площадке тока, показал, что анодное растворение железа и штам-новых сталей в водных перхлорат:шх средах при достаточно высоких потенциалах может протекать в режиме смешанной кинетики при высоких значениях токов пассивация.

Для всех исследованных неводных сред на поляризационных кривых такие наблюдается область активного растворения с достижением некоторого максимума тока, последующий спад тока и характерная площадка тока. Потенциалы активации и величины тока пассивации зависят как от химического состава стали, так и от природа используемого растворителя. Так, например, при поляризация сталей 5ХНМ и ЗХ2В8Ф в пзопрошшольных растворах, в отличие от этанолышх, на кривых появляются две площадки пассивации,, а потенциалы активация на 0,7...0,8 В меньше, что связано, по-видимому, с иным соотношением энергии адсорбции п сольватации перхлорат-зона в изопропанольной среде.'

Исследования показали, что пассивацпонные явления при анодной поляризация птамповых сталей в этанольных растворах перхлората натрия вызвана оамедленностью стадии отвода продуктов электролиза в объем раствора. При анодной поляризации сталей в изопропанольных растворах перхлората натрия выявленная первичная пассивация, обусловлена замедленностью стадии подвода анионов к границе раздела фаз, а вторичная - связана с замедленностью отвода продуктов электродной реакции в объем электролита. Растворение втамповкх сталей в амидных перхло-раишх средах протекает в рошша диффузионной кинетики с замедленной стадией отвода продуктов. В бромидных растворах отсечено протекание побочной анодной реакции. Токи пассивация в наводных электролитах примерно на порядок ниже, чем в водках при прочих равных условиях.

Изучоио влияние вода на анодное поведение штамповнх сталей в неводных средах. Увеличение доли вода в вэдно-органя-чоских электролатах обеспечивает более легкоо протекание диф>-фузиошасс процессов ц способствует возрастанию значений потенциалов активация. Расширяется интервал потеюааалов перехода от активного растворения к области пассивации, отмечается рост токов пассивации.

Во всех водно-органических средах существует некоторая предельная концентрацял води, до которой токи пассивации нэ-меняются незначительно и сохраняется полируквдй эффект. Это наблюдение позволило предложить для электрохимической обработки штампових сталей водпо-органлчеокле раствори с высокой полирующей способностью.

Учитывая тот факт, что изделия из штампових сталей подвергаются» как правило, термообработка, провалены специальные исследования по выявлению влияния структурно-фазового состава стала 5X1 С.! на ее анодное поведение в предложенных ородах. Установлено, что при небольших анодных.плотностях тока структурно-фазовый состав стали 5ХШ, фиксированный при различных видах термообработки, но оказывает существенного влияния на ео анодное поведение в исследованных перхлоратных растворах.

Таким образом,в'результате исследований выявлены рабочие среда, обеспечивающие диффузионный контроль растворения штампових сталей при низких плотностях тока я пне о ко о качество обработанной поверхности.

В четвертой глава приводятся экспериментальные данлиа, подтверздагадае високио полнрукдиз свойство разработайшх электролитов и уточняющие механизм формирования мпкрогосмотрин в условиях ЭХО.

Анализ динамики сглаяяваншг тхроцоршюсгсй показал, что экспериментальные данные хорошо апроксккяруатся выраяо-нием вида

^о-ехрЖМкр,- (1)

где - текущее я исходное значение шероховатости,

коэффициент, зависящий от состава раствора, условий электролиза и материала анода, ЯКР- предельно дэстихпмая в даннше условиях величина пероховатоЬтя поверхности. Для исследовагашх сред установлены значения и & с. Подтвержден тот факт, что процесс выравнивания в эт;:х средах определяется дайузяогошм фактором. С этлх позиций рассмотрен^ влияние концентрация еоды в годно-органическом электролите 1Ш полирующий эффект. Экспериментально подтверждена потеря электролитом полирупких свойств при достяже1Ши критичасготь содержания воды в нем, отмзченная ранее по результатам 1шнет"ческих измерений.

Рассмотрено влияние таких факторов, как концентрация соли, скорость прокачки электролита, плотность тока, температура раствора, величина зазора на эффективность выравнивания микроуеровностей и рекомендованны параметры режима обработки, обеспечивающие высокое качество поверхности ( Яа я О,32...0,63 мкм).

Изучена морфология поверхности штамповых сталей после 3X0 в водно-органических средах при рекомендованных условиях электролиза. Доказано, что остаточная шероховатость при ЭХО определяется селективным характером растворения структурно-фазовых составляющих штамповых сталей и дезинтеграцией карбидных и интерметалличоских. включений. При значительном содержания воды в раствора процесс выравнивания микронеровностей осложняется генерацией фазовых оксидов и их влиянием на распределено тока по поверхности.

В пятой главе проведена оценка производительности и точности обработки, показано влияние степени проработки электролита на сохранение его полирующих свойств, предложена и обоснована двухстадий!шя структура операции 3X0 штамповых сталей.

Лилейная скорость съома металла при плотностях тока ,2...4 А/см2 в водно-ацетамидиом растворе изменяется от 50 до 100 мю.-/шн, а в водно-фордамидном - от 40 до ВО мкм/иин. Эти дашшв позволяют, расчитав время обработки из условий достижения заданной шероховатости по предложенным в четвертой главе зависимостям, получить величину минимально необходимого припуска на операцию ЭХО. .Вяшше, отражающие влияние парамотров режима электролиза Па скорость съема металла, даст возможность определить рабочую скорость съема с учотом конкретных параметров процессе.

Показано, что предложенный параметры процесса электролиза обеспечивают выполнение условия

6ЭХ0<<1<Ш, <2>

где 8Ш, С5] - соответственно, погрешность операции ЭХО, погрешность предшествующей формообразуодей операции и допуск на размер по чертежу изделия. Следовательно, финишную ЭХО полости утаила можно рассматривать, как безразмерную, но ухудуаиадю достигнутую точность ¿оркээЗрдзаыиия,

*

Отмечено, что в процессе проработка изменяются свойства и состав электролита. Установлена наработка электролита» после которой необходима его очистка и корректировка. Эта величина равно 25 А -ч/л для водно-ацетамидгшго электролита и 60 А -ч/л для водно-чйормашдного раствора.

Тот факт, что первы!! из перечисленных электролитов обеспечивает быстрое сш1Я5нио шероховатости в начзлышП момент обработки, но достигаемое значение шероховатости достаточно велико ( Рф= 1,..1,2 мкм), а второй характеризуется относительно ыедлошшм выравгшванием шкропоровностей, но до значений Кф = 0,32...0,4 «сел, позволил проводить двухстадай-нуп структуру операции ЭХО. Нервы;! переход - быстрое сиияенио исходной шероховатости до значена Я„ за время ^ , в зто-• рой - достижение требуемой шероховатости за время .

Сформулированы задачи оптимизации, позволяющая найти значения

„ и <:]£

тоимости обработки

П*- Птах

(.Я^Шф]

по критериям трудоемкости

С I

Т и себоо-

I С * " С|П(П и 1 , (3)

[Л МЛ] ,

где значение показателя в скобках соответствует чертежу.

Решена задача опте.'лзощш(З) для выраеенияШ я получены расчётные зависимости, но которым вычясляэтся величина промежуточной шероховатости Йп по критерию производительности

бт-Е

кр

при

я» * я

кр

(4)

я по критерию себестоимости обработки

О - Мя'^ (5)

п

а также минимально необходимое время обработка .соответствующее максимальной производительности двухстадойной операции ЭХО, при выполнена требований чортола

т,

-Хр«

т'1л~ ^1,1

рд |>кр_

_±0

(в)

где Кг,^р- суммарные эксплуатационные затрата на электролиты

Таблица I

Диапазон изменения параметров режима электролиза, достигаемая

I

шероховатость поверхности я производительность процесса

Параметры решама обработки ПЕРЕХОДЫ

I II

Электролит }? т ]} 2

Средняя плотность тока,А/ом2 3.. .4 2. . »и

Рабочее напряжение,В 15.. .30 15. '..30

Скорость прокачки .электролита,м/с 2.. .4 I. * • 3

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

Раббчий зазор, ш 4.. .6 4. ..б

Линейная скорость обработки, мм/мин 0,05.. .0,10 0,04. ..0,03

Удельная энергоёмкость,кВт-ч/кг 10.. .15 12. оЛ5

Машшшое время обработки,мин т ч .2,0 280. ..2„&

Минимально удаляемый операционный 0,10.. .0,20 0,08. ..0,15

припуск, мм

Тсчиость обработки,квалитег ' I I I I

Шероховатость поверхности Яа ,мкм 1 1,0.. .1.2 0,32. ..0,63

Таблица 2

Сравнительная оценка технцко-эконошческих показателей техно-, логаи финишных операций обработки ковочных штампов горячего деформирования

Показатель Базовый процесс Предлагавши технология ЭХО

Трудоёмкость, ч Ыароховатость поверхности Па . мхм Характер поверхностного слоя Производительность по отношению к базовому процессу, % Стойкость штампа па отьогценкп к базовому процессу, % Себестоимость обработки, МДИ.руб. 8 0 0,63...0,80 остроугольный ' 100 100 0,423 2 4 0,32...0,63 волнообразный 330 130...150 о,{ьа

Показано,что при принятых условиях электролиза двухста-дяйная обработка позволяет сократить машинное время обработки на 60% я уменьшить суммарную стоимость эксплуатационных затрат на электролит на ЛО%.

В достой главе рассматриваются вопроси проышиешюго пря-мзненяя результатов исследований.

На основании сформулированных вше научных я. практических выводов разработают технологические рекомендации по выбору рабочей яядкости, параметров режима обработки, опешго технологических характеристик процесса. Рекомендации апробированы а тс эффективность подтворндона при обработке пил::л карданного вола а фрагмента штампа коленчатого вала, Зто позволило разработать на базе рекомендаций технологический процесо обработки штампа коленчатого вала Л 1300-5074,изготавливаемого СИП АО "Липецкий тракторный завод". Оснознпе параметры, характеризующие операцию ЭХО полости штампа, включённую в продлокенпую технологию, пр:шедоны в табл.1. Результаты сопоставления с базовой технологией сведены в табл.2. Годовой экономический эффект от внодро1шя предложенной технологии составляет 42 идя.руб. в пенах II квартала 1995 года. '

Вахнш элементом предложенной технологии является специальное оборудование - накладная важа с набором электродов, обеспзчивавсувс обработку труднодоступных мост полости штампа и быструш замену рабочих сред.

Рассмотрены опасные ¡1 предико факторы, амощие моего пра реализации предложенной тохнология. Указаны мороприятия, обеспечивающие приемлемые условия труда и защиту окружающей среди.

Выводы по диссертации

I. Обоснована целесообразность финишной электрохимической обработки штамновой оснастки при плотностях тока 1...5 Л/см2 в водно-оргакическях электролитах. Предложенные водно-оцвтамвд -кна а Бодно-формаыпдные электролита обеспечивают высокое т-честаэ поверхности при приемлемой производительности и себе-сэдзя.сстя обработки.

2о Уточнён механизм анодного растворения штаотовых сталей 5X1Ш3 ЗХ2ВД0, 4Х5В2ФС в водных, спиртовых, амкдных и водно -органических растворах перхлората натрия. Установлено, что ли-митярущай стадия суммарного электродного процесса зависит от природа растворителя. .В водных растворах наблюдается смешанная

кинетика анодного растворения сталей с концентрационной либо, химической' поляризацией в зависимости от условий электролиза. В этанольыых а амидных растворах лимитирующей стадией является отвод продуктов электролиза в объём раствора. В изопропаноль-ных средах на поляризационных кривых отмечаются две площадки пассивация: 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 нггамповых 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, а полирующие свойства электролита ухудааются им исчезают, Определены значения критической концентрации вода дая водно-ацетамидного и водно-формашодшго электролитов.

4. Установлены закономерности выравнивания микронеровно-стой в электролитах предложенного состава. Рассчитаны значения показателя скорости выравнивания и предельно достигаемые пе-личяш' шероховатости поверхности. Получены однопараметрическиа семейства кривых, иллюстрирующие рчшпше параметров режима на процесс выравнивания ыикронеровностей и позволяющие выбрать условия электролиза в зависимости .от требуемой шероховатости.

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

Я« =1,0...1,2 ?*км для водно-ацетамидного электролитов ) формируется но механизму селектизнэго растворз!ия отдельных фаз, осложненное дезинтеграцией карбидных включений.

6. Выполнена оценка производительности и точности форм»-, образования при плотностях тока до 4 А/си2 в предложенных сре- 4 дах. Экспериментально получено, что полирующие свойства водно-ацетамидного электролита сохраняются при его проработко до 25

А-ч/л, а ьодно-формашдного до 60 А1 ч/л. После фильтрации и корректирования указанных электролитов их свойства восстанавливается.'

7. Предложена даухавреходная структура операции электро-хамгческой обработки штаиповых сталей и выполнена оптимизация процесса по критериям производительности и себестоимости обработки. Подучена я апрэберозанк расчётные выражения для наховде-

шш необходимого машинного временя обработка для ¡кодого лз .переходов я величин промежуточной шероховатости поверхности.

В. Предложены и апробированы технологические рекомендации по проектированию операции ЭХО. Спроектирована специальная технологическая оснастка для реализации процесса. Разработан и передан для внедрения на СИП АО ЛТЗ технологический процесс обработки штампа коленчатого вала, выполнена опенка технико-экономической эффективности. Расчётный экономический эффект составил 42 млн.руб. в ценах II квартала 1995 г.

Ochoehsq содержание диссертация опубликовано в следующих работзх:

1. Ширяев В.Ю.,!(1аачов А.В.,Саушкик Б.П. Электрохишчоскоз растворение итамповых сталей в водно-спиртовых рэотаорах NaClOM / Российская конф."Химия и применение наводных растворов":Тез. докл.-Иваново,1993.-Т.2-С.326

2. Ширяев З.Ю.,1.1аслов А.В.,Саушкян Б.П. Электрохимическое, рас-TBopeiuie штамповых сталей в водном и этанольном растворах NaClOt, /Йзв.вузов.Хишя и хим.технология.-I994.-IK3.-С.69-73

3. Ширяев B.C. ,Маслов A.B. Анодное поведение иташовой стали в водао-изопропанольных растворах хлорнокаслого натрия/Технологические проблемы машиностроительного производства:Мэхвуз,еб. научн.тр.тЯш1ецк:Изд-во ЛГТУД994.-С.66-71

4. Ширяев В.Ю.,Саушцш Б.П, Пойшзняе эффокишязстл финитных опзрациЗ изготовления полоотой штампов и прессформ/Всероо.мо-лодёжн. н/т конф .Технология и оборудование современного мапд-ностровняя:Тез.дояя.-Уфа,1994.-С.73

5. Ширяев В.Ю.,Саутшш Б.П. Повышение надёжности злектрохкш-ческих процессов машиностроительного пролзводства/Макдуиародн. а/т конф. Надёжность мзиан и технологического оборудования:Тез. докл.-Ростоз-нз-Доиу,1994.-С.26

6. Ширяев В.Ю.,Саушкин Б.П. Финишная электрохимическая обработка полостей крупногабаритных штампов и преесфорц/ Электронная обработка кэтеряалов, 1995. -»'»2.-С.3-6

7. Уяслов А.В.,Шяряез B.W..¡¿аелкков С.З.,0кувев В.В. Анодная обработка жаропрочных матергалог/III Российско-китайский екм-позиум Актуальная проблемы совремэнного матеряалозодешш.Преимущества материалов н процессов:Тсз.докя.-Калуга, 19Э5.-С.Г:53

8. Масликов С.В.,Ширяев В.Ю.,Плаксин В.А. О целесообразном* инвостацяЛ в технологию электрохимической обработки в орган«-

Ч8СКИХ средах/ Всерос. а/т конф. Актуальные проблемы машиностроения на современном этапе: Тез.докл.-Владимир, 1995.

9. Sauslikin В., Shiraycv V. Working out and application с)I Ihe now working liquids ui eleciroteenology / International coiucrcnce on advanced and laser Iccnnlogics . Л1/Г92, Moscow, 1992- Part 2,-p. 127-129.

lO.Saushkin В., Shiv.iyev V., i'Uiiksin V. Finish ckclioclicmic.il machining of Hi с laigc-.icalc punches for hot die forcing-' International symposium lor tkclromachimiig. 1SHM-XI, Lausanne, Swil/erkiul, 1995.

11.Sauslikin II, Shirayev V., Maslikov i!. Macrokinctics of electrochemical dissolution of iron and steels in alcohol and amid media/ 6 th International Fmmk in Symposium " Fundamental aspects of electrochemistry", Moscow, ¡995,- p.2-45.

12.Сауш;ин Б.П., Ширяев В.Ю., Окунев В.В. Оптимизация двухпе-реходной операции ЭХО/ Нетрадиционные технологические процессы в машиностроении:-Межвуз.сб.научн.тр.// Под ред. проф. В.П.Смолевдева,- Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1996.

itoumcj .V к и-чати 504 56 г Формат 60»84 1/lci tjM.u J ujcr.iai!- Ротjr.j'iuii lli'i- ,i 1,0 Thji ICC ¡¡u 3.11, hi 2HI Tim- ,'II TV, ,T/№1>?. .h.uin;,

)Л' Tjwf>uiKhjn, I