автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Контурное электрохимическоеформообразование по трафаретуминиатюрных деталейиз прецизионных сплавов

На правах рукописи

Для служебного пользования

Экз. №

МАЛАГИН Александр Германович

УДК 631.9.047

Контурное электрохимическое формообразование по трафарету миниатюрных деталей из прецизионных сплавов

05.17.03 — «Электрохимические производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОЧЕРКАССК 1995

Работа выполнена на кафедре «Технология электрохимических производств» Новочеркасского государственного технического университета-

Научные руководители:

Академик МАН ВШ, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Кукоз Ф. И.

Кандидат технических наук Лосев Е; К.

Официальные оппоненты: член-корреспондент ATM РФ, д. т. и., профессор Смолен-цев В. П.;.

к. т. н., доцент Шахбазян В. В.

Ведущая организация: Донской государственный тех, нический университет, г. Ростов-на-Дону.

Защита состоится' « </$ » ^¿(¿¿•Z,_1995 г. в ■/■/

часов на заседании* диссертационного совета Д 063.3003 в Новочеркасском государственном техническом университете: 346400, Ростовская^область, г. Новочеркасск,ТСП-1, ул. Просвещения, 132, НГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новочеркасского государственного технического университета.

Автореферат разослан «

1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ильин В. Б.

Актуальность работы.

Новый качественный уровень развития ряда отраслей промыш- . ленности: электронной, электротехнической, авиа- и приборостроения,- требует повышения надежности оборудования с одновременной его миниатюризацией и жесткими требованиями к микрогеометрии изделий. Это обусловило широкое применение деталей, изготовленных из металлических лент толщиной до 50 мкм.

Как правило, в качестве исходных материалов применяются прецизионные сплавы с заданными физико-механическими свойствами: магнитными, пружинными, коррозионностойкими,

Высоколегированные сплавы (ВЛС) типа 36НХТЮ и ЗОНГХТШ с заданными характеристиками упругости нашли применение в специальной аппаратуре магнитной записи как материалы для изготовления сложноконтурных и высокоточных тонкомерных пружин подвеса магнитных.головок.

Требования, предъявляемые к качеству сложноконтурных деталей, их высокая точность при миниатюрных линейных размерах, заставили отказаться от традиционных методов обработки - механических (резание и штамповка). Способ химического травления по фоторезистивной маске также оказался неприемлем из-за его многооперационности и неудовлетворительной точности получаемых изделий.

Использование современных электрофизических методов обработки (лазерного, электроэррозионного) невыгодно с точки зрения производительности и затрат. Кроме того, высокая температура в зоне обработки приводит к нарушениям в структуре сплава и потере им специальных свойств (аморфных, пружинных, магнитных). -

Как показывает многолетний опыт кафедры "Технология электрохимических производств" НГТУ и проблемной лаборатории "Защита материалов", перспективным является способ электрохимического формообразования по трафарету (ЭХФГ). Однако относительно большие площади растворяемого металла в данном случае приводят к неоправданным энергетическим и материальным затратам, снижению производительности процесса. Это выявило проблему совершенствования метода ЗХФТ с позиции минимально необходимого объема металла, растворяемого в окнах трафарета для получения детали заданного контура. .

Решению данной проблемы применительно к обработке преци-

зионных высоколегированных сплавов со специальными физико- механическими характеристиками посвящена настоящая работа.

Исследования выполнены на кафедре "Технология электрохимических производств" НГГУ (НПИ) в соответствии с Координационным планом АНСССР на 1986-1990 гг. по направлению 2.25, проблеме 2.25.2, подразделу-2.25.2.3.4., исследованиями проблемной научно-исследовательской лаборатории "Защита материалов" по г/б темам 1.4 и 3.91 "Электрохимическая обработка и противокоррозионная защита материалов".

Цель работы.

Изучить возможность создания процесса ЭХФТ ВЛС, накопить новый фактический материал по данному объекту и на его основе разработать ресурсосберегающую, высокопроизводительную и экологически безопасную технологию контурного ЭХФТ миниатюрных сложнопрофильных высокоточных1.- деталей из тонких (0,02-0,1 мм) металлических лент.

Задачи исследования.

Исследовать процесс анодного растворения ВЛС 36НХТЮ и ЗОНГХТШ в условиях ЭХФ. Определить основные факторы, влияющие на точность и производительность процесса ЭХФТ и изучить их влияние на условия формирования контура изделия.

Разработать критерий выбора электролита для ЭХФТ тонкомерных деталей с контролируемой микрогеометрией из прецизионных ВЛС - металлических лент толщиной 0,02-0,1 мм.

Определить условия, отвечающие высокой точности и производительности и на их основе подобрать оптимальный состав электролита и режимы электролиза.

Разработать основы конструирования узлов и деталей высокопроизводительного оборудования и предложить к внедрению ресурсосберегающую и экологически чистую технологию получения слодноконтурных тонкомерных изделий с контролируемой микрогеометрией из металлических лент-прецизионных ВЛС 36НХТЮ и ЗОНГХТШ.

Автор защищает:

Установленные им:

-особенности электрохимического поведения ВЛС 36НХТЮ и ЗОНГХТЮМ при высоких (до 100 А/см2) плотностях тока в электролитах- водных растворах неорганических солей с различным кати-

онным и анионным составом;

- закономерности влияния электрохимического и гидродинамического факторов на процесс формирования контура изделия;

- критерий выбора состава электролита для контурного ЗХФТ сложнопрофидьных деталей с контролируемой микрогеометрией из прецизионных ВЛС;

- оптимальные состав электролита и режимы электролиза для электрохимической обработки сплавов 36НХТЮ и ЗОНГХТКМ - металлических лент толщиной 0,05 мм по контуру формообразующего отверстия в трафарете;

- основы конструирования объемного трафарета для ЭХФТ, позволяющего осуществлять коррекцию гидродинамических условий по длине межэлектродного канала;

- конструкторские решения высокопроизводительного оборудования ЗХФТ и технологические приемы, позволяющие обеспечить исполнение тонкомерных деталей ажурного рисунка с точностью i 0,015 мм из металлических лент толщиной 0,02-0,1 мм.

Научная новиана

1. Получен новый фактический материал по закономерностям анодного растворения прецизионных ВЛС ЗбНХТЮ и ЗОНГХТКМ в электролитах - водных растворах неорганических солей с различным анионным и катионным составом при высоких плотностях тока. Показано, что скорость анодного растворения определяют докаль-кальные гидродинамические условия. Установлено, что анодное растворение сплавов происходит при контролирующей стадии -электрохимической в растворах, содержащих нитрат-, сульфат- и хлорид-ионы.

2. Разработана методика щелевого трафарета, позволившая установить две особенности процесса формообразования в окрестности кромки изоляции на аноде: 1) увеличение значения плотности тока на порядок по сравнению с измеряемой величиной (электрохимический фактор); 2) интенсивное перемешивание слоя электролита выделяющимся на аноде газом (газовый фактор).

3. Установлена величина газового фактора в общем процессе формирования контура изделия, которая, в зависимости от состава электролита, находится в пределах 10-25 %; определено его влияние на характеристику выхода по току.

4. Сформулирован новый подход к решению задачи формообра-

зования елейного контура тонкомерных деталей методом ЭХО, выраженный в обработке по контуру формообразующего отверстия в трафарете и организации, таким образом, процесса контурного ЭХФТ. ,

5. Установлен' критерий выбора электролита и режимов электролиза для ЭХФТ высоколегированных прецизионных сплавов, заключающийся в круто возрастающем характере зависимости выхода по току от плотности тока и проведении процесса в интервале значений выхода по току - 70-80 7. при плотности тока -15-25 А/см2.

6. Разработаны основы конструирования объемного трафарета, позволяющего корректировать гидродинамическую ситуацию по длине межэлектродного зазора в процессе обработки тонкомерной детали ажурного рисунка.

Практическая ценность.

1. Разработана технология контурного ЭХФТ деталей сложного контура из ВЛС - металлических лент толщиной 0,02-0,1 мм, основанная на растворении металла по контуру формообразующего отверстия в трафарете, отличающаяся: - точностью получаемых изделий i 0,015 - 0,02 мм; - снижением энергоемкости в 1,5 раза; - увеличением в.5-6 раз срока службы электролита; - экологической безопасностью, обеспеченной работой по замкнутому циклу.

2. Разработан электролит, отвечающий требованиям контурного ЭХФТ ВЛС ЗбНХТЮ и ЗОНГХТКМ, содержащий хлорид аммония -1,4 Moib/л, нитрат аммония - 0,94 моль/л, сульфат аммония -1,14 моль/л, позволяющий получать сложноконтурные, детали ажурного рисунка с точностью i 0,015 мм из металлических лент толщиной 0,05 мм.

3. Разработана конструкция трафарета, позволяющего получать тонкомерные пружины подвеса магнитных головок из металлических лент методом ЭХФТ с заданной точностью.

4. Предложены технологические приемы и конструкторские решения высокопроизводительного оборудования для контурного ЭХФТ тонкомерных с контролируемой микрогеометией деталей из металлических лент.

5. Не имеющие аналогов (защищены 2-мя авторскими свидетельствами) технология и опытно-промышленная полуавтоматическая установка прошли испытания на ПО "Кишый машиностроительный

завод" (г. Днепропетровск), которые показали, что разработанная технология контурного ЭХФТ деталей из ВЛС ЗбНХТЮ и ЭОНГХПСМ и установка позволяют изготавливать тонкомерные упругие элементы подвеса магнитных головок с производительностью от 8 до 12 отпечатков в минуту и точностью от - 0,02 мм до - 0,015 мм в зависимости от толщины ленты (от 0,1 мм до 0,05 мм) и производительности.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались на I Всесоюзной конференции "Электрохимическая обработка материалов" (г.Иваново, 1988 г.), на межреспубликанской научно-технической конференции "Прогрессивные технологии электрохимической обработки металла и экология гальванического производства" (г.Волгоград, 1990 г.), на VI Всесоюзном совещании по электрической обработке материалов (г. Кишинев, 1990 г.) и на ежегодных научно-технических конференциях НПИ 1990-1993 гг..

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 4 печатные работы и получено 2 авторских свидетельства.

Объем и структура диссертации.

Диссертация изложена на 107 стр. машинописного текста, содержит 3 таблицы и 18 рисунков, состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы, содержащего 98 наименований и 3-х приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен анализ литературных данных о способах получения тонкомерных деталей с контролируемой микрогеометрией. Выявлены преимущества и недостатки существующих методов. Показана перспективность применения способа ЭХФТ.

Рассмотрены закономерности анодного растворения сплавов при ЗХФ. Приведены факторы, влияющие на характеристики процесса (точность, производительность, качество поверхности). Выде-" лены наиболее важные из лих: состав электролита и гидродинамические условия.

Показаны отличия способа электрохимического формообразования по трафарету от других видов ЗХФ.

На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе описаны методики исследований и применяемое экспериментальное оборудование. Исследование закономерностей анодного растворения в электролитах различного катионного и анионного состава проводилось импульсно-гальваностатическим методом, модифицированный вариант которого разработан в лаборатории ЭХРО НШ (ныне НГТУ). Поляризация электрода осуществлялась одиночными импульсами тока. Амплитуда варьировалась в пределах от 5 до 80 В. Длительность импульса изменялась дискретно от 50 мкс до 400 мкс.

Полученные значения тока и потенциала регистрировались с помощью запоминающих осциллографов С8-12. Статистическая обработка результатов проводилась на микро-ЭВМ "Искра-1256"

Изучение зависимости выхода по току от плотности тока, оптимизация режимов электролиза и состава электролита для ЗХФТ проводились на электрохимических ячейках специальной конструкции, обеспечивающих непрерывную подачу электролита со скоростью 1-15 м/с в межэлекгродный зазор. Конструкция ячеек позволяла регулировать усилие прижима трафарета и изменять величину межэлекгродного зазора от 0,2 до 1 мм.

Исследование анодных прцессов у кромки формообразующего отверстия трафарета выполнялись по разработанной автором методике с -помощью специально изготовленного щелевого трафарета.

Скорость анодного растворения определялась весовым методом на аналитических весах с ценой деления 0,1 мг. Измерение линейных размеров полученных деталей проводились на микроскопе ИМЦ-100х50А.

Предмет исследования - высоколегированные прецизионные сплавы марок 36НХП0 и ЗОНГХТКМ.

Результаты исследований прошли статистическую обработку. Ряд экспериментов был выполнен с помощью метода математического планирования. Математическая обработка результатов проводилась на микро-ЭВМ "Искра-1256".

В третьей главе приводятся результаты исследования анодного поведения ВЛС 36НХТЮ и ЗОНГХТКМ в условиях ЭХФТ.

Модифицированный импульсно-гальваностатический метод по-

Импульсные гальваностатические зависимости анодного растворения ВЛС в растворе 1,87 моль/л хлорида аммония

лучения поляризационных зависимостей позволил выявить условия, при которых процесс ЗХФ исследуемых сплавов максимально независим от ограничений, связанных с транспортом ионов. Отсутствие изменения в ходе поляризационных кривых от длительности импульса позволяет сделать вывод о том, что лимитирующая стадия процесса - электрохимическая.

Анализируя полученные поляризационные зависимости анодного растворения ВЛС 36НХП0 и ЗОНГХТШ в электролитах различного катионного и анионного составов (водные растворы неорганических солей), .прежде всего следует обратить внимание на наличие участков, характеризующихся снижением значения потенциала с ростом плотности тока (рис. 1).

Подобное поведение присуще легкопассивируадиися металлам и сплавам, когда процесс электрохимического растворения предваряется разрушением поверхностной пассивной пленки. В этом случае на поверхности растворяющегося металла, как правило, происходит поцесс питтингообра-зования, а перемещение литтин-гов создает • эффект "струйное-ти". Достигнуть стабильного активного - растворения удается только по достжении плотностей тока 15 - 25 А/см2 и затем при плотностях тока выше 35 А/см2.

Был выбран ряд электролитов (NH4CI, (NH4)2SO4, NH4NO3), в которых получены зависимости выхода по току от плотности тока при растворении исследуемых сплавов.

Значения выхода по току достигали BOX аммония,

2.0-

4 5.

20 Ю /, й/еп*

1-ЗбНХТЮ; 2-ЗОНГХТШ т=100 мкс Рис. 1

в растворе хлорида снижались в нитрате аммония и немногим превышали 302 в сульфате аммония вследствие убывающей активирующей способности анионов по отношению к данному классу сплавов.

Исследования, проведенные в условиях, моделирующих реаль-

ный процесс ЭХФТ, показали, что оптимальный состав электролита следует искать в сочетании активирующих .и пассивирующих свойств. В таком, многокомпонентном электролите следствием двух взаимоисключающих реакций: образованием и разрушением пассивной пленки,- будет увеличение потенциала транспассивации. В результате снизится величина подтрава под трафарет и, соответственно, возрастут точностные показатели процесса.

Введение в электролит ионов NO3" в большей степени объясняется необходимостью снижения катодного газовыделения за счет конкурирующего процесса их восстановления по реакции: Шз~+ НгО + 2ё •+ 20Н". Это дает возможность вынести точ-

ку смыкания катодного и анодного газовых клинов за пределы зоны обработки, что обеспечивает равномерность гидродинамической'ситуации, температурного режима и электропроводящих свойств электролита по длине межэлектродного канала.

Метод ЭХФТ существенно отличается от других видов ЭХФ наличием на анодной поверхности формообразующего трафарета. Выбор оптимального состава электролита позволяет снизить влияние гидродинамики на процесс: Однако при формообразовании изделий сложного контура, гидродинамическая ситуация остается одним иэ важнейших факторов, определяющих результат.

Формирование контура детали происходит в непосредственной близости к краю формообразующего отверстия трафарета, т.е. на расстоянии 0,5-0,8 h (h - толщина трафарета), что в нашем случае, при толщине трафарета 0,1 мм, составляет 50-80 мкм.

Две характерные особенности определяют растворение анода в данных зонах:

а) резкое увеличение плотности тока (в 8-10 раз по сравнению с измеряемой в "стандартных" условиях величиной) вследствие концентрации линий электрического поля (краевой эффект);

б) итенсивное перемешивания слоя электролита выделяющимся на' аноде газом.

Аномально высокие плотности тока зарегистрированы при помощи щелевого трафарета из.ниобиевой фольги толщиной ОД мм,выполненного электроэррозионным способом. Размеры щели составляли 20 х 0,08 мм. Так, при растворении сплава ЗОНГХТШ в электролите, содержащем 0,95 моль/л NH4NO3 и 1,4моль/л NH4CI и напряжении на ячейке 6 В, максимальное значение плотности тока

составило 110 А/см2.

Сравнение полученных зависимостей выхода по току от плотности тока сплава 36НХТЮ в электролитах 1,25 моль/л ШдШз и 1,25 моль/л НН4М0э + 0,1 моль/л N11401 (добавка хлорида аммония в концентрации, заведомо меньшей, чем необходимо для возникновения процесса анодно-анионной активации) показало, что выход по току в электролиге с добавкой в среднем на 12-15 7. превышает величину выхода по току, полученную в фоновом электролите.

Известно, что в пассивирующих электролитах типа нитратного и сульфатного возникновение процесса анодно-анионной активации затруднен о по сравннию с активирующими растворами типа хлорида натрия. Вместе с тем, при невысоком выходе по току кислорода (около 10 %) скорость растворения металла связана с повышением интенсивности перемешивания раствора выделяющимся газом.

По нашему мнению, присутствие добавки хлорида аммония в количестве 0,1 моль/л интенсифицирует' анодное газовыделение, увеличивая выход по току анодного газа до 20-25 7., который, в свою очередь, препятствует созданию высокой концентрации продуктов анодного растворения и образованию солевого слоя на анодной поверхности, обеспечивая тем самым условия конвективной депассивации.

Таким образом, при ЭХФТ металлических лент, удаляемые участки которых имеют достаточно большую площадь (более 1,5-2 мм по длине и ширине), достаточной является организация процесса обработки вдоль кромки формообразующего отверстия трафарета. Учитывая вклад газового фактора в- производительность процесса, можно сделать заключение о том, что рабочие плотности тока могут быть значительно снижены при сохранении высокой интенсивности процесса в окрестности кромки изоляции.

Нами разработаны следующие' требования к электролиту для контурного ЭХФТ: 1) максимальная независимость в нем процесса анодного растворения от транспортных ограничений; 2) широкий интервал активирующих свойств по отношению к высоколегированным сплавам в зависимости от локальных условий ЭХФТ; 3) обеспечение доли анодного газовыделения в общем процессе не менее 20-25 %; 4) подавление реакции катодного газовыделения.

Анализ информации; полученной при исследовании зависимо-

стей выхода по току от плотности тока при анодном растворении ВЛС 36НХТЮ и ЗОНГХТКМ, позволил, установить, что требованиям удовлетворяет трехкомпонентный электролит, содержащий хлорид, нитратен сульфат аммония (рис.2).

Оптимизация состава элект- Зависимости выхода по току ролита проводилась по матрице от плотности тока ВЛС в злек-планирования эксперимента. Пара- тролите состава (моль/л): метром оптимизации являлась эк- Ш4С1 1,4 + N^N03 0,94 + спертная оценка, включающая ше- + (Ш^г^О^ 1,14

роховатость края и качество по- Ьт,%" верхности под трафаретом. Варьируемыми факторами были концентрации компонентов (XI- концентрация хлорида, Х2- концентрация нитрата, Хз- концентрация сульфата аммония).

• В результате проведенного ' эксперимента было получено линейное адекватное уравнение регрессии:

У = 6,5+1,5X1+1,7X2+3,5 Хз, на основании которого методом крутого восхождения по поверхности отклика был определен состав электролита.

Путем подбора электролита с определенными характеристиками в отношении анодного газообразования можно обеспечить точность процесса контурного ЭХФТ. Однако в практике ЭХО подобный показатель требует специальных исследований по газовыделению. Поэтому нами предложено определять возможность использования того или иного электролита другим способом: по характеристике выхода по току от плотности тока. Для этого нами получены зависимости величины погрешности обработки от плотности тока для ВЛС ЗбНХТЮ и ЗОНГХТШ.

Как видно из зависимостей (рис. 3), погрешность обработки с ростом плотности тока уменьшается, достигая минимума, индивидуального для каждого электролита, затем опять возрастает.

1-36НХТЮ; 2-ЗОНГХТШ Рис. 2

Зависимости погрешности обработки от плотности тока при ЭХФТ сплава ЗОНГХТШ

30

Следует отметить, что минимум погрешности в электролите оптимизированного состава лежит в интервале плотностей тока 10-20 А/см2. При контурном ЗХФ данные значения соответствуют процессу на открытых участках поверхности.Интервал плотностей тока, который соответствует минимальной погрешности обработки в электролите оптимизированного состава (хлорид-нитрат-сульфат- ' ном) также соответствует области, в которой находятся точки перегиба кривых выхода по току от плотности тока' для исследуемых сплавов. В данном случае это интервал значений 70-80 2.

Следовательно, ЭХФТ будет контурным и будет иметь требуемую точность, если выполнить следующие условия:

1) зависимость выхода по току от плотности тока должна иметь характер круто восходящей гиперболы;

2) интервал значений выхода по току 70-80 7. зависимости BT=f(j) должен соответствовать интервалу плотностей тока 1525 А/см2.

Смещение значений рабочей плотности тока приведет к изменению величины анодного газовыделения и, следовательно, значения выхода по току окажутся при этом вне пределов оптимальной величины (70-80 X), что приведет к увеличению йогрешности копирования и снижению точности обработки.

Е0

ko

го

20 /,0 ¿,A/CMZ

1

Электролиты (моль/л): Ш4С1 1,87; 2- NH4CI 1,87+ +NH4NO3 1,25; 3- NH4CI 1,4 + +NH4NO3 0,94+ (NH4)2S04 1,14. Рис. 3

Четвертая глава посвящена основам разработки трафарета и конструкции оборудования для контурного ЭХФТ.

Одна из характерных особенностей процесса ЭХО - высокие скорости течения электролита (от 5 до 15 м/с). Поэтому конст-

рукдии трафарета уделяется особое внимание, особенно в отношении жесткости, необходимой при турбулентном течении электролита и определенном расположении рисунка по длине межэлектродного зазора.

В процессе разработки технологии ЭХФТ пружин подвеса магнитных головок мы пришли к выводу, что традиционно используемый плоский трафарет не обеспечивает требуемых точностных показателей. Это связано с его недостаточной жесткостью в области тонкого рисунка, где ширина сегментов, изолирующих анодную поверхность не превышает 0,5-1,0 мм. Натяжение трафарета для более плотного прилегания приводит к деформации тонких сегментов. Последние планируют в потоке электролита, непредсказуемо изменяя гидродинамическую ситуация в межэлектродном зазоре.

Предложенная нами конструкция объемного трафарета позволяет достичь следующих результатов: а) усилить тонкие элементы и тем самым обеспечить необходимую жесткость трафарета; б)корректировать гидродинамические условия в МЭЗ, направив поток электролита В область ажурного рисунка изделия; в) обеспечить плотный контакт трафарета с обрабатываемой лентой.

За основу при конструировании объемного трафарета был взят плоский трафарет, изготовленный из ниобиевой ленты толщиной 0,1 мм.

На подложку-трафарет, изготовленную из ниобиевой ленты, прикреплены вертикальные направляющие обтекаемой формы, изготовленные из стеклотекстолита, которые, полностью перекрывая по высоте межзлекгродный зазор, выполняют роль направляющих потока электролита. Одновременно повышается жесткость трафарета и обеспечивается плотный его пршшм к обрабатываемой ленте, величина которого регулируется усилием прижима плоскости катода к верхним плоскостям направляющих объемного трафарета.

Применение данной конструкции позволило упростить процесс изготовления узла травления, отказавшись от эллипсной формы катода и анода, необходимых для работы механизма натяжения трафарета. Установка электромагнитного клапана и две щели для подачи электролита, расположенные на противоположных концах рабочей плоскости катода, и направленные под углом 30° к зоне обработки, обеспечили организацию возвратно-поступательного движения электролита в зазоре. Данный прием позволил добиться заданной

точности калиброванных отверстий и перемычек в зоне ажурного рисунка 0,015 мм).

Оконтуренные фрагменты удаляются потоком электролита, отфильтровываются в специальном устройстве, где, по мере накопления выполняют роль насыпного катода, на котором происходит электроэкстракция растворенного в электролите металла.

Контурное ЭХФТ отличается от способа электрохимического формообразования по трафарету снижением энергоемкости в 1,5 раза, увеличением срока службы электролита в 5-6 раз, экономией цветных металлов.

Детали изготавливаются по рулонной технологии в виде групповых заготовок, что позволяет автоматизировать дальнейший процесс их обработки.

Экономический эффект, по нашим оценкам, за счет разработанной новой экологически безопасной малоотходной технологии и высокопроизводительного оборудования для ее реализации только за счет снижения трудоемкости составит 1,2 руб. на каждое изделие, а учитывая экологический аспект и экономию дефицитных металлов - увеличится до 1,5 руб. на каждое изделие (в ценах 1991 г.).

ВЫВОДЫ

1. Получен новый фактический материал по закономерностям анодного растворения прецизионных ВЛС ЗбНХТЮ и ЗОНГХТШ в электролитах - водных растворах неорганических солей с различным анионным и катионным составом при плотностях тока до 100 А/см2. Показано, что данные сплавы относятся к легкопасси-вирующимся и непосредственное влияние на скорость их анодного растворения оказывают гидродинамические условия.

2. Установлено, что анодное растворение сплавов происходит при контролирующей стадии - электрохимической в растворах, содержащих нитрат-, сульфат- и хлорид-ионы.

3. Разработана методика щелевого трафарета, позволившая установить две особенности процесса формообразования в окрестности кромки изоляции на аноде: 1) увеличение значения плотности тока на порядок по сравнению с измеряемой величиной (электрохимический фактор); 2) интенсивное перемешивание слоя электролита выделяющимся на аноде газом (газовый фактор).

t

4. Установлена величина газового фактора в общем процессе формирования контура изделия, которая, в зависимости от состава электролита, находится в пределах 10-25 X.., и влияние ее на характеристику выхода по току.

5. Сформулирован новый подход к решению задачи формообразования сложного контура тонкомерных деталей способом электрохимической размерной обработки, выраженный в обработке по контуру формообразующего отверстия в трафарете и организации таким образом процесса контурного ЭХФТ.

6. Установлен критерий выбора электролита и режимов электролиза для ЭХФТ высоколегированных прецизионных сплавов, заключающийся в круто возрастающем характере зависимости выхода по току от плотности тока и проведении процесса в интервале значений выхода по току - 70-80 X. при плотности тока -15—25 АУсм2.

7. Разработан электролит, отвечающий требованиям контурного ЭХФТ ВЛС ЗбНХТЮ и ЗОНГХТКМ, содержащий хлорид аммония -1,4 моль/л, нитрат аммония - 0,94 моль/л, сульфат аммония -1,14 мольУд, позволяющий получать сложноконтурные с контролируемой микрогеометрией детали с точностью - 0,015 мм из металлических лент толщиной до 0,05 мм.

8. Разработаны основы конструирования трафаретов нового класса - объемных, позволяющих корректировать и фиксировать гидродинамическую ситуацию по длине межэлектродного зазора в процессе обработки. Создан трафарет, позволивший получить тонкомерные пружины подвеса магнитных головок методом ЭХФТ.

9. Предложена принципиальная схема очистки электролита и утилизации продуктов анодной обработки, позволяющая организовать работу станка ЭХФТ по замкнутому циклу в рамках малоотходной и экологически чистой технологии.

10. Найдены конструкционные решения и разработаны технологические приемы метода ЭХФТ, защищенные 2-мя авторскими свидетельствами. Не имеющая аналогов технология и опытно-промышленная полуавтоматическая установка для контурного ЭХФТ деталей из прецизионных ВЛС ЗбНХТЮ и ЗОНГХТШ прошли испытания на ПО "Южный машиностроительный завод" (г. Днепропетровск, Украина). Установка работает в следующем технологическом режиме: напряжение на электродах - 16-18 В; межэлектродный зазор - 1,2 мм;

скорость протока электролита - 5-10 м/с; температура электролита- 25-30 °С. Испытания показали, что разработанные техноло-' гия и оборудование позволяют изготавливать тонкомерные упругие элементы подвеса магнитных головок с производительностью от 8 до 12 отпечатков в минуту и точностью изделий от i 0,02 мм до - 0,015 мм в зависимости от толщины исходного материала - металлической ленты (0,05-0,1 мм) и производительности.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩХ РАБОТАХ: .

1. Малагин А.Г., Лосев Е.К., Кукоз Ф.И., Кудимов Ю.Н. Некоторые экспериментальные результаты анодной обработки высоколегированных сплавов //Тез. докл. 1 Всесоюзной конф. Электрохимическая анодная обработка металлов. - Иваново, 1988 г., стр. 128.

2. Золотарева 3.П., Лосев Е.К., Луговцев Э.В., Малагин А.Г. Экономическая эффективность электрохимической обработки тонких металлических лент // Там же, -с. 116.

3. Малагин А.Г., Луговцев Э.В., Кувинов В.В. Электрохимическое удаление заусенцев с фасонных деталей, получаемых методом точного литья //Тез. докл. Межреспубликанск. научно- техн. конф. Прогрессивнее технологии электрохимической обработки металла и экология гальванического производства.- Волгоград, 1990. -с. 208-209.

4. Малагин А.Г., Лосев Е.К., Кукоз Ф.И. Пути улучшения технологических показателей процесса ЭХФТ //Тез. докл. VI Всесоюзного совещания по электрохимической обработке материалов. -Кишинев, 1990.-с.282.

5. Авторское свид. 243037 СССР /Кукоз Ф.И., Кудимов Ю.Н. Лосев Е.К., Мостицкий А.П., Радченко И.В., Малагин А.Г. (СССР) -Заявлено 18.11.85.N3131098, Зарегистр.1.09.86 г..

6. Авторское свид. 271787 СССР / Кукоз Ф.И., Кудимов Ю.Н., Лосев Е.К., Баранов Ю.И., Луговцев Э.В., Бернацкий В.Б.,' Малагин А.Г. (СССР) - Заявлено 18.11.85 N 3131099, Зарегистр.

1.04.88 г..