автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Обеспечение параметров обработки деталей летательных аппаратов биполярным электрохимическим полированием

004603509

На правах рукописи

Бабкина Людмила Алексеевна

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ БИПОЛЯРНЫМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ПОЛИРОВАНИЕМ

Специальность 05.02.08. - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2010

1 О ЙЮ.Ч 2019

004603509

Работа выполнена в Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М. Ф. Решетнева, г. Красноярск.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Шестаков Иван Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических паук, профессор

Двирный Валерий Васильевич

кандидат технических наук, доцент Снетков Павел Алексеевич

Ведущая организация: ОАО «Красмаш», г. Красноярск

Защита состоится 18 июня 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДС 212.023.01 при Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М. Ф. Решетнева по адресу: 660014, г. Красноярск, проспект имени газеты Красноярский рабочий, 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева, г. Красноярск

Автореферат разослан 28 мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

А. Е. Михеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Особое место в совершенствовании и создании новых конструкций принадлежит технологиям ракетостроения и самолетостроения. В этих отраслях промышленности опережающими темпами идет разработка новейших материалов и технологий, обеспечивающих создание летательных аппаратов (ЛА), характеризующихся минимальной массой и габаритами при максимальной прочности узлов и деталей, таких как лопатки газовых турбин, шнеки турбонасосных агрегатов, трубопроводы. Повышенные эксплуатационные характеристики материалов (прочность, твердость, ударная вязкость, жаростойкость и др.) требуют разработки новых способов обработки и доводки поверхности. Среди них заметное место принадлежит электрохимическому полированию (ЭХП). По сравнению с механическим полированием электрохимическое полирование обладает рядом преимуществ: не происходит деформация поверхностного слоя и исключается возможность внедрения абразивных зерен в поверхностный слой металла; повышается коррозионная стойкость; возможно одновременное полирование большого количества деталей любой конфигурации. Однако применение ЭХП сопряжено с рядом недостатков, сдерживающих широкое распространение:

- неодинаковый съем металла из-за неравномерности электрического поля на поверхности обрабатываемых деталей;

- применение в качестве электролитов агрессивных кислот и щелочей;

- затруднен подвод тока к детали, особенно для поверхностей со сложной геометрией;

- значительная длительность процесса (иногда, десятки минут);

- сложность полирования внутренних поверхностей деталей.

Процесс электрохимического полирования всё ещё недостаточно изучен, и некоторые его теоретические положения нуждаются в доработке и переосмыслении.

Поэтому изучение способов повышения производительности и расширения технологических возможностей электрохимического полирования, в том числе внутренних поверхностей деталей ЛА, остаются для промышленности актуальными.

Цель работы - повышение производительности и качества обработки деталей ЛА на основе совершенствования технологических параметров процесса электрохимического полирования.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе требуется решить следующие задачи:

- теоретически обосновать выбор технологических параметров электрохимического полирования деталей ЛА для получения требуемой шероховатости поверхности;

- разработать способ электрохимического полирования деталей ЛА;

- разработать физическую и математическую модели процесса электрохимического полирования деталей ЛА;

- исследовать влияние технологических параметров на процесс электрохимического полирования;

- разработать опытно-экспериментальное оборудование и технологию электрохимического полирования применительно к деталям ЛА;

- разработать рекомендации по практическому применению разработанного способа электрохимического полирования при обработке деталей ЛА.

Объект исследования - технологические процессы отделочной обработки деталей ЛА.

Предмет исследования - процессы, проходящие на границе «электролит - металл - электролит» при ЭХП.

Методы исследований основывались на классических трудах в области теории электрофизических и электрохимических методов обработки, а также математической теории поля. Численное моделирование двумерных электростатических полей в межэлектродном зазоре в условиях электрохимического полирования проведено с применением конечно-элементного пакета COSMOS/M. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных установках с применением статистических методов математической обработки результатов планируемых экспериментов. Металлографические исследования обработанных поверхностей образцов проводились с использованием микроскопа отраженного света "JenaVERT".

Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечена использованием общепринятых теоретических положений электрохимических методов обработки, корректностью применения аппарата математического анализа и принятых допущений, примененных при разработке моделей, близким совпадением с результатами экспериментальных исследований.

Научная новизна работы:

1 Предложен механизм электрохимического полирования при повышенных плотностях тока и вибрации. Показано, что вклад вибрации в снижение энергии активации ионного перехода в двойном электрическом слое соизмерим с вкладом электрической энергии. Экспериментально определены режимы электрохимического полирования, которое протекает в условиях активного анодного растворения.

2 Разработаны алгоритм и методика численного расчета двумерного электростатического поля при электрохимическом полировании с биполярной схемой подключения электродов.

3 Выявлено влияние технологических параметров (плотности тока i, частоты вибрации f) на шероховатость поверхности.

4 Получена аналитическая зависимость шероховатости поверхности от электрохимических свойств обрабатываемого материала и параметров обработки, позволяющая прогнозировать изменение шероховатости поверхности в каждом цикле обработки.

Личный вклад автора. Автором получены экспериментальные данные, приведенные в работе, проведена их обработка и систематизация, разработан алгоритм и выполнены численные исследования. Постановка задач исследования и обсуждение экспериментальных данных проводилось совместно с научным руководителем и соавторами публикаций.

Практическая ценность и реализация работы: Разработан технологический процесс электрохимического полирования деталей JIA, который позволит расширить сферу применения ЭХП. Даны практические рекомендации по подбору режимов электрохимического полирования для получения заданной шероховатости поверхности. Методика расчета основных технологических параметров электрохимического полирования внедрена и опробовала на ОАО «Красмаш». Сформулированы технические требования для разработки технологического оборудования и оснастки, необходимых для реализации ЭХП деталей J1A. Технологические рекомендации также используются в процессе обучения студентов по направлениям 200503 и 200519.

На защиту выносятся:

- Новый способ электрохимического полирования, которое протекает в условиях активного анодного растворения.

- Новый способ электрохимического полирования металлов и сплавов, обеспечивающий обработку внутренних и наружных поверхностей, снижение шероховатости поверхности и увеличение производительности.

- Результаты теоретических исследований процесса электрохимического полирования с полученной аналитической зависимостью шероховатости от электрохимических свойств обрабатываемого материала и параметров обработки.

- Результаты экспериментальных исследований влияния режимов электрохимического полирования на качество и производительность обработки.

- Рекомендации по применению нового способа электрохимического полирования и средства технологического оснащения для обработки деталей ЛА.

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались: на Всероссийской научно-практической конференции «Достижения науки - развитию сибирских регионов» (г. Красноярск, 1999 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» (г. Красноярск в 1999 и 2003 г.); VI Всероссийской конференции «Решетнёвские чтения» (г. Красноярск, 2002 г.); XII и XIII Международной научно-практической конференции «Решетнёвские чтения» (г. Красноярск, 2008 г. и 2009 г.).

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 12 работах (в том числе 2 патента на изобретения).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы, включающего 192 наименования, приложений. Материалы работы изложены на 176 страницах машинописного текста, содержат 11 таблиц, 71 иллюстрацию.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи исследования и положения работы, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены физико-химические процессы, протекающие при электрохимическом полировании, а также теория электрохимической обработки в целом. Дано обобщённое понятие о механизме и кинетике процесса согласно воззрениям некоторых исследователей в свете современных представлений об этом. Изучение ЭХП проводилось в работах Г. С. Воздвиженского, А. И. Левина, К. П. Баташева, Я. М. Ко-лотыркина, Л. Я. Попилова, С. Я. Грилихеса, И. И. Мороза, Ф. В. Седыкина, А. Л. Лившица, А. Г. Атанасянца и др. ученых, как у нас, так и за рубежом. По вопросу механизма процесса электрополирования существуют различные теории, которые, освещая разные стороны процесса, дополняют друг друга. А некоторые теоретические положения всё ещё нуждаются в доработке и переосмыслении.

Электрохимическое полирование занимает заметное место среди электрохимических методов обработки и представляет собой анодное растворение, приводящее к значительному улучшению микрогеометрии обрабатываемой поверхности, высокой степени зеркального отражения (блеска), к изменению многих физических, физико-химических и физико-мсханических свойств поверхности. Выполненный анализ методов доводки поверхностей деталей ЛА показал перспективность использования электрохимического полирования. Описаны составы электролитов и режимы электрохимического полирования, дано их обоснование. Отмечено, что до настоящего времени не определены рациональные составы электролитов, часто используются агрессивные среды, требуется сложное технологическое оборудование.

Проведен анализ способов и оборудования, посвященных электрохимической доводке поверхностей деталей ЛА, в частности трубопроводов, внутренней стенки сопла камеры сгорания и др., обеспечивающих необходимые эксплуатационные характеристики. Рассмотрен вопрос использования в электрохимической обработке биполярных электродов, позволяющих улучшить равномерность распределения тока по электроду. В качестве наиболее подходящего решения выбран способ биполярного элек-

трохимического полирования груб по наружной и внутренней поверхностям, заключающийся в том, что токонесущие электроды наводят соответствующие токи на участки перемещающейся трубы, причем электрохимическому полированию подвергается участок трубы, заряженный положительно. Недостатком ранее предложенного способа является сложность технологической оснастки (для обработки внутренней и наружной поверхностей трубы существует своя схема электролизера, разделенного на две камеры: катодную и анодную).

Сочетание достоинств существующих технологий с предложенным нами изменением в нужном направлении, привели к разработке нового способа ЭХП с новыми характеристиками, что подтверждено результатами исследований, изложенными ниже.

Во второй главе представлено теоретическое обоснование разработанного способа ЭХП; исследован механизм электрохимического полирования при повышенных плотностях тока и циклическом режиме; разработан алгоритм и выполнено численное моделирование распределения потенциала по обрабатываемой поверхности; получена аналитическая зависимость шероховатости от электрохимических свойств обрабатываемого материала и параметров обработки.

Согласно современным представлениям, катионы металла, перешедшие в раствор, образуют двойной электрический слой. Толщина двойного слоя соизмерима с диаметром ионов металла. По представлениям А. Н. Фрумкина переход атома металла в раствор происходит в виде положительного иона, причем иону необходимо преодолеть энергетический барьер Еа (энергия активации). При сообщении металлу положительного потенциала энергия активации уменьшается на величину электрической энергии двойного электрического слоя:

где /?- коэффициент переноса; г - заряд иона; F - число Фарадея, ^=96500 Кл/моль; <ра -анодный потенциал поверхности металла, В.

Расстояние между разноименными зарядами примерно равно диаметру иона металла, поэтому электростатические силы притяжения, действующие в двойном слое, будут очень значительны. За счет этого при вибрации анода двойной слой будет совершать колебания с теми же параметрами, что и масса анода.

Энергию вибрирующей массы катионов металла можно определить по известной формуле:

Ев=ткА2/2> (2)

где тк - масса катионов, приходящихся на 1 см2 поверхности анода; кг;А- амплитуда вибрации, м; /- частота вибрации, Гц.

Определив массу катионов (из литературных данных известно, что на 1 см2 поверхности сосредоточено от 1015 до 1019 атомов металла) и предположив, что все атомы поверхности перешли в виде катионов в двойной электрический слой, подставляя данные в (1) и (2), получили Ев~0,232(10"2-10"8) Дж/см2; £3,1о,г « 0,4(10+10"3) Дж/см2. Из сравнения результатов расчетов видно, что вклад вибрации в снижение энергии активации соизмерим с вкладом электрической энергии.

Из выражения (2) также следует, что вклад вибрации в снижение энергии активации перехода атома металла в раствор можно увеличить двумя путями: увеличивая амплитуду и частоту вибрации электрода. Однако увеличение частоты ограничено техническими возможностями приводов.

На основании проведенных теоретических исследований и предварительных опытов разработан способ электрохимического полирования металлов и сплавов, который осуществляется в нейтральном водном растворе солей при плотности тока 0,2 - 10 А/см2, при температуре электролита, равной температуре окружающей среды. При

электрохимическом полировании (рис. 1) детали 3 сообщается вибрация от источника 5 частотой/, амплитудой А и подается напряжение от источника питания б. Процесс полирования осуществляется циклично.

1 - ванна;

2 - электролит;

3 - обрабатываемая деталь;

4 - шток;

5 - источник вибрации; / - частота вибрации;

V - скорость всплывания пузырьков водорода; I - кратчайшее расстояние от днища ванны до обрабатываемой поверхности детали;

6 - источник питания.

Рисунок 1 - Схема электрохимического полирования

Время между циклами, необходимое для релаксации диффузионного слоя и интенсивное удаление продуктов обработки и пузырьков газа с обрабатываемой поверхности, определяется по известным зависимостям:

ч2

я£»с|

2г ) (3)

где г - заряд иона; Р- число Фарадея, Кл-моль" ;- плотность тока анодного растворения, А/см2; Э - коэффициент диффузии ионов обрабатываемого металла, см2/с; -концентрация ионов на поверхности полируемой детали, моль/см3 определяется по

формуле: С5

На оснований расчетных данных и экспериментальных исследований была получена зависимость шероховатости поверхности Яа от циклов обработки:

■ 0-5-5-2 )п (4)

где Яа„- шероховатость поверхности после цикла электрохимической полировки, каП4 -шероховатость поверхности до обработки, п - число циклов обработки, п<6.

При определении механизма процесса исходили из того предположения, что в условиях электрохимического полирования различные кристаллические элементы поверхности растворяются с одинаковыми близкими по значению скоростями. Такие условия создаются тогда, когда скорость ионизации металла определяется не электрохимической стадией процесса, а диффузионной. В условиях предельного тока скорость ионизации металла может определяться скоростью диффузии молекул воды к поверхности анода.

В разрабатываемом способе ЭХП при использовании вибрации обеспечивается интенсивное удаление продуктов обработки и пузырьков газа с обрабатываемой поверхности, что позволяет вести процесс электрохимического полирования в области активного анодного растворения близких к электрохимической размерной обработке 0'эхр>1 А/см2) (рис. 2).

/,А/см2

1 - кривая «плотность тока - напряжение» для внутренней поверхности образцов из стали 12X13 разрабатываемого способа ЭХП;

2 - кривая «плотность тока - напряжение» для наружной поверхности образцов из стали 12X13 разрабатываемого способа ЭХП;

3 - кривая «плотность тока - напряжение» для меди и медных сплавов в растворах ортофосфорной кислоты, характерная для традиционного процесса ЭХП.

¡7, В

Рисунок 2 - Вольтамперные характеристики электрохимического полирования

Для решения проблемы токоподвода при ЭХП внутренних поверхностей применена биполярная схема подключения электродов и разработан способ электрохимического полирования (патент РФ №2229543 от 15.07.2002). Проведенные теоретические оценки и предварительные установочные опыты показали, что неравномерность распределения потенциала по внутренней и по внешней поверхности составляет не более 5%. Обработка наружных и внутренних поверхностей полых заготовок происходит одновременно.

Сущность разработанного способа заключается в следующем (рис. 3): электрохимическое полирование осуществляется в нейтральном водном растворе солей при плотности тока 0,2 10 А/см2, при температуре электролита, равной температуре окружающей среды, при этом обрабатываемой детали сообщают вибрацию. Обрабатываемая деталь устанавливается симметрично относительно двух плоских электродов, подключенных к положительному и отрицательному полюсам источника тока. При этом ширина плоского электрода Ь и наружный диаметр детали В находятся в соотношении Ь/В>3, а сопротивление единичного поперечного сечения электролита равно или больше поляризационного сопротивления. Особенностью разработашгой биполярной схемы является то, что обрабатываемая деталь помещается между двух электродов в среде электролита и играет роль биполярного электрода, т.е. на ее поверхности одновременно протекают анодные и катодные реакции. Ток к обрабатываемой детали подводится через электролит сразу по всей ее поверхности. Такое решение токоподвода исключает структурные изменения металла. Обработке подвергается участок наружной поверхности детали, заряженный положительно. Для обработки другой половины детали достаточно поменять полярность электродов либо повернуть заготовку относительно них.

Причины, вызывающие одновременное протекание катодной и анодной реакций на поверхности обрабатываемой детали изучены в работах И. И. Мороза, В. Ф. Орлова, Б. И. Чугунова, физическая природа этого явления связана с появлением поверхност-

1

/ г

/

/ /

*

г* У <

— 1 )

0 Б 10 15 20

ных зарядов разных знаков при протекании тока через грапицу неоднородных сред. Как правило, поляризационное сопротивление границы «электролит - металл - электролит» много меньше сопротивления электролита, силовые линии тока будут распределяться равномерно, если сопротивление электролита, равное по толщине наружному диаметру детали, будет равно сумме прианодных, прикатодных поляризационных сопротивлений и сопротивлению электролита, равное по толщине внутреннему диаметру обрабатываемой детали на границах области «электролит - металл - электролит».

1 - ванна;

2 - электролит;

3 - обрабатываемая деталь;

4 - шток;

5 - источник вибрации; / - частота вибрации;

V - скорость всплывания пузырьков водорода;

6 - источник питания;

7 - электроды;

8 - диэлектрические насадки.

V

7 8

Рисунок 3 - Схема электрохимического полирования с биполярной схемой подключения электродов

Как оказалось, в первые две секунды электрохимического полирования распределение тока по обрабатываемой поверхности определяется её микрогеометрией.

Реальная поверхность представляет собой совокупность выступов и впадин (рис. 4). Согласно исследованиям А. Г. Атанасянца и др. ученых плотность тока на выступах больше плотности тока во впадинах в 5 - 7 раз, что способствует интенсивному растворению выступов. Однако, после двух секунд обработки из-за разности плотности анодного слоя электролита начинается конвективная диффузия, в результате которой макроскопическое распределение плотности тока нарушается, и появляются дефекты на поверхности в виде матовости, питтиигов и др. Поэтому время одного цикла разработанного способа полирования не должно превышать 2 с. Время между циклами рассчитывается по формуле (3).

При составлении математической модели формирования шероховатости при ЭХП исходили из положений работ Л. Я. Попилова, С. Я. Гршшхеса, А. Г. Атанасянца о том, что внешняя граница диффузионного слоя влияет па формирование микропрофиля образующейся поверхности при электрохимической обработке.

Кзтаг наибольшая высота профиля;

Б- средний шаг местных выступов профиля; _

Я - радиус выступа; <5мэз_ величина межэлектродного зазора.

Рисунок 4 - Расчетная схема для определения шероховатости

На основании закона Фарадея, линейный съем металла определяется;

т =

куГ!{и-Ш)хЛОГ

(5)

где г; - коэффициент растворения (выхода) металла по анодному току, г; = —'100%;

^теор

Vграня' объем практически растворенного металла; Утар- теоретически возможный объем растворенного металла, определяемый по закону Фарадея; ку - объемный электрохимический эквивалент обрабатываемого металла, см3/Л-мин; % - удельная проводимость электролита, см-Ом"1; и - напряжение на электродах, В; Д17- падение напряжения в приэлектродных слоях, равное алгебраической сумме падений напряжения в прикатодном и прианодном слоях, В; дмэз - величина межэлектродного зазора, см; т-время цикла электрохимического полирования, мин; 10'2- переводной коэффициент.

С учетом объемного электрохимического эквивалента, напряженности электрического поля и цикличности обработки, шероховатость поверхности каждого последующего цикла полирования, электрохимические свойства обрабатываемого материала и параметры обработки связаны аналитическим соотношением:

К =Я

гп 2п-1

-и-ю-')^*-^-^-10"2.,

1 ' 8мэз

(6)

где К1п - шероховатость последующего цикла, мкм; ~ шероховатость предыду-

щего цикла, мкм; п - порядковый номер цикла.

Шероховатость поверхности в предлагаемом способе не зависит от кратчайшего расстояния до днища ванны, а определяется межэлектродным расстоянием <5шз, т.е. расстоянием между полируемой поверхностью (анодом) и катодом (боковая поверхность ванны). Расстояние между днищем ванны и обрабатываемой деталью в предлагаемом способе может быть любым, что расширяет технологические возможности метода.

1 - экспериментальные данные; 3 5

2 - расчетные значения Обрабатываемый материал - 12X13. 3 Электролит - 15% ЫаС1. ^ .

3 - экспериментальные данные;

4 - расчетные значения | , Обрабатываемый материал - 32НКД. л Электролит-15% 1^)аЖ)3. 1,5

0.5 0

0 1 2 3 4 5 6 7

п

Рисунок 5 - Зависимость шероховатости поверхности от числа циклов обработки

Адекватность разработанной математической модели формирования микрогеометрии поверхности при электрохимическом полировании проверяли путем сопоставления результатов расчета по зависимостям (4), (6) с результатами экспериментальных исследований (методика исследований, описание экспериментальной установки и измерительной аппаратуры приведены в главе 3). Для обработки расчетных и экспериментальных данных применяли электронные таблицы Microsoft Excel 2002 и пакет вычислительной математики Maple 8. На рисунке 5 представлены результаты сопоставления расчетных (кривая 2) и экспериментальных значений (кривая 1) шероховатости поверхности после циклов электрохимического полирования. Относительное расхождение результатов расчетных и экспериментальных значений шероховатости поверхности для разных материалов составляет не более 8 ^ 14%.

Численное моделирование. Для проверки равномерности распределения плотности тока по обрабатываемой поверхности было проведено численное моделирование электростатического поля в среде интегрированного пакета конечно-элементных расчетов COSMOS/M (модуль ESTAR) и выполнен конечно-разностный расчет в Maple. Электростатическое поле исследовалось на модели, исходная схема которой показана на рисунке 6. В процессе моделирования рассмотрены случаи, когда ширина плоского электрода (Z) в три и более раз больше наружного диаметра детали (£>), сопротивление единичного поперечного сечения электролита равно или больше поляризационного (рис. 6). Также рассмотрены случаи, когда ширина плоского электрода меньше наружного диаметра детали L/D<3, сопротивление единичного поперечного сечения электролита равно или больше поляризациошюго.

В результате расчетов установлено распределение напряженности электрического поля в исследуемой области, на основании этого получено распределение плотности тока по обрабатываемой поверхности. Значения потенциалов в узлах конечно-элементной сетки по обрабатываемой поверхности при L/D>3 и L/D<i приведены на рис. 7. Неравномерность распределения потенциала по поверхности обрабатываемой детали при L/D>3 составляет =0,78%. В рассматриваемых случаях, когда ширина плоского электрода в три и более раз меньше наружного диаметра детали L/D<3, происходит неравномерное распределение потенциалов по поверхности обрабатываемой детали из-за усиления краевых эффектов.

14 13

+

+ + + +

15 12

Область, ограниченная точками (1, 2, 3, 4) - электропроводящая среда (электролит); линии 12-13, 14-15, 7-8, 5-6 - поверхности электродов; линии 910-11, 16-17-18 - наружная и внутренняя поверхности обрабатываемой детали соответственно; по линиям 12-13, 14-15, 7-8, 5-6 моделируемая область имеет приложенные нагрузки в виде электрического напряжения.

11 16

Рисунок 6 — Исходная схема для численного моделирования (вид сверху)

Номер узла

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

Значение потенциала, В

Ш>3

7.938

т< з

10.473

7.938

10.359

7.941

9.975

7.941

9.327

7.947

8.415 7.233

7.952

5.985

7.956

3.879

7.962

3.909

7.968

3.567

7.974

27.819

7.980

12.804

7.986

7.995

ЬЭЪ1_ 3.312

8.000

23.403

увеличенный фрагмент

Рисунок 7 - Силовые линии электрического тока при 17Ц>3(Е5ТАК)

При конечно-разностном моделировании использована предложенная в работе Д. А. Мурашева математическая модель двумерного электростатического поля применительно к электрохимическому полированию. Разностные схемы (8) и (9) для вычисления распределения электрического поля:

U(x y^ = (gp +sr)Ur +(g0 + e,)U, +(в0 + s,)Uf +(s0 + eb)Ub

{e0+er)+ (s0 +s/) + (s0+£l) + (s0 + ei>) щх ^ = (o-p +<yr)Ur +(o-0 +а,Уи, +(gp +g,)t/, +(cr„ + crt)C/t К + ст,) + (сг0 +о-,) + (ст0+а,) + (сг0 +ab)

, (8)

где Ur=U(x + hx,y), U, = U{x-hx,y), U, = U{x,y + hy), Ub = U(x,y - hy), U0=U(x,y), e„=e(x,y), sr = e(x + hx,y), e, = e(x-hx,y), e, =e(x,y + hy), £ь = Ф,У ~h,)> °"o =<r(x,y), a-r =a(x + hx,y), a, = cr(x-hx,y), a, = a(x,y + hy), crb =<j{x,y-hy),h-размер ячейки сетки.

При этом в ячейках сетки, соответствующих электродам, устанавливается постоянное напряжение, равное напряжению моделируемого электрода; в ячейках, граничащих с проводниками, потенциал вычисляется по формуле (8), а в остальных ячейках поле вычисляется по формуле (7).

Модель позволяет задавать различные конфигурации электродов и параметры электролита, решать задачу оптимизации параметров распределения поля.

а) увеличенный фрагмент (цветом выделены координать[ ячеек, описывающих область поверхности детали)

б) значения потенциалов по обрабатываемой поверхности, заданной ячейками

Рисунок 8 - Силовые линии электрического тока при ЫО>3 (Мар1е)

Для реализации численного решения в Мар1е разработан алгоритм расчета, заключающийся в следующем: задается исследуемая область, на которой определяется конечно-разностная сетка; задаются численные значения для каждого моделируемого объекта области (определяется проводящая среда - задается электропроводность среды, 1/Ом-м; .потенциал электродов, В); составляется матрица размером п х т\ выполняется расчет, при использовании разностных формул (7) и (8).

В результате расчетов получены картины распределения электрических потенциалов в исследуемой области, плотности тока по поверхности обрабатываемой детали и силовые линии электрического тока. Неравномерность распределения потенциала по поверхности обрабатываемой детали составляет -1,28% (рис. 8, а, б). Полученные картины качественно и количественно повторяют результаты вычислений в пакете ESTAR методом конечных элементов, что позволяет применять упрощенную конечно-разностную модель в практике производства.

Равномерность распределения плотности тока по обрабатываемой поверхности, учитывая линейную зависимость шероховатости поверхности от плотности тока, определяет качество обработки поверхности, в том числе её шероховатость. Влиять на распределение плотности тока по обрабатываемой поверхности можно, изменяя геометрические параметры L и Д а также изменяя электропроводность электролита.

Результаты численного моделирования подтверждают возможности ЭХП с БПЭ для обработки наружных и внутренних поверхностей деталей ЛА.

Численное моделирование подтверждается экспериментальными данными.

В третьей главе приведены характеристики объектов исследования, изложена методика проведения экспериментальных исследований технологической эффективности нового способа ЭХП, а также проверки адекватности математических моделей, представленных во второй главе диссертации.

Экспериментальные исследования процесса ЭХП проводились на опытной установке, структурная схема которой приведена на рисунке 9 и состоит из ванны, электродинамического привода, блока управления электродинамическим приводом, средств измерения и контроля.

1 - электродинамический привод,

2 и 3 - генераторы импульсов,

4 - блок питания электродинамического привода,

5 - осциллограф,

6 — амперметр,

7- вольтметр,

8-шунт,

9 - ванна для электролита, 10-деталь

Рисунок 9 - Схема экспериментальной установки

При проведении опытов напряжение и задавалось, исходя из требуемой плотности тока на детали, минимальное напряжение определяли как сумму падения напряжения в приэлектродных слоях и в слоях электролита; температура электролита Т равна температуре окружающей среды; концентрация электролита С изменялась от 10 до 25%; время одного цикла обработки задавали от 1 до 10 с; время между циклами рассчитывали по формуле (3); плотность тока анодного растворения / варьировалась в диапазоне 0,1 +15 А/см2; частота вибрации/- от 10 до 100 Гц, амплитуда вибрации составляла 0,5,1,0 и 1,5 мм. Материалы исследуемых образцов: 12Х18Н10Т, 32НКД, ОТ-4, Л62, Ст35,12X13, М1.

В результате планирования экспериментов получено уравнение регрессии и установлено, что наиболее значимым фактором варьирования является сила тока, что указывает на необходимость управления в первую очередь величиной плотности тока.

Результаты зависимости шероховатости поверхности от плотности тока при изменении концентрации электролита (одно-, двухкомпонентных растворов на основе NaCl и NaNCb) представлены графически. Как показали экспериментальные исследования, требуемого качества поверхности можно достичь при температуре электролита, равной температуре окружающей среды (20 - 25 °С). Для исследованных образцов из нержавеющей стали 12X13, стали Ст35, J162 наилучшее сглаживание поверхности с одновременным появлением блеска наблюдались при использовании электролита на основе NaCl с концентрацией 15%. Для обработки образцов из сплава 32НКД и 12Х18Н10Т наилучшие результаты получены при использовании электролита на основе соли NaNC>3 с концентрацией 150 г/л.

Ra, мкм

Ra, мкм.

I, А/см

1; 2; 3 - для наружной поверхности образца

(материал 12X13); 3; 4 - для внутренней поверхности образца (материал 12X13) Рисунок 11 - Зависимость шероховатости поверхности Ra от плотности тока г

1- 10% NaCl

2 - 20% NaCl

Ал 10% NaCl ч

3 - 15% NaCl 5- 15% NaCl

1 -10'

\ ■ 3-10'' 2-15"

/

3,1 4-15" с,

4 NaCl

-o NaCl

6!, A/cm

1; 2 - для внутренней поверхности образца

(материал Л62); 3; 4 - для наружной поверхности образца (материал Л62) Рисунок 12 - Зависимость шероховатости поверхности Ка от плотности тока г

Ra, мкм

1

\о

\ /

е

1 - материал образца 12Х18Н10Т, электролит 15% NaN03

, 2 - материал образца 32НКД, электролит li% NaN03

г. А/см2

Рисунок 13 — Зависимость шероховатости поверхности Яа от плотности тока г

Плотность тока, при которой достигается минимальная шероховатость поверхности, зависит от марки материала, свойств электролита и находится в диапазоне 0,2 -«-10 А/см2 при времени цикла обработки <2 с (рис. 11-13).

Результаты зависимости шероховатости поверхности от изменения частоты показали, что в диапазоне частот 35+55 Гц наблюдается минимальная шероховатость поверхности. Дальпейшее увеличение частоты вибрации связано с дополнительными затратами на электроэнергию и практически не влияет на дальнейшее снижение шероховатости.

Металлографические исследования проводились на микроскопе отраженного света, которые подтвердили высокое качество обрабатываемых поверхностей.

Разработанный способ ЭХП позволяет достаточно просто решить вопрос о промышленных стоках и выбросах в окружающую среду, так как рабочая жидкость после очистки от шламов известными способами сливается в бытовую канализацию.

Хроматографический анализ показал, что образующиеся газы в процессе электрохимической полировки состоят из водорода и кислорода, которые не представляет повышенной опасности для окружающей среды и нетоксичны для работающих.

Результаты исследований подтвердили полученные во второй главе выводы о влиянии режимов электрохимического полирования на шероховатость поверхности.

Эффективность ЭХП оценивали по следующим показателям: среднее арифметическое отклонение профиля Ла, мкм; высота неровностей профиля по десяти точкам йг, мкм; съем металла при полировании Q, г.

В четвертой главе даны рекомендации по практическому применению разработанного способа ЭХП.

Исследования влияния состава электролита на качество поверхности, проведенные в главе 3, показали, что полирование заготовок из труднообрабатываемых сплавов должно проходить в комплексном растворе ШС1 или №N03 с добавками комплексообразова-телей (например, лимоннокислый натрий), повышающих прорабатываемость электролита. Как показали эксперименты, заданного качества поверхности можно достичь в электролите комнатной температуры, в отличие от традиционного ЭХП, проводимого в подогретом электролите. Время одного цикла электрохимического полирования для разработанного способа ЭХП по биполярной схеме подключения электродов < 2 с, при плотностях тока -0,2+10 А/см2. Возможно достижение шероховатости поверхности Ка 0,1 мкм и менее. Общее время ТП снижается в 3 и более раз (рис. 14).

Технологические операции:

1. предварительная обработка для получения исходной шероховатости;

2. электрохимическое полирование;

3. промывка;

4. сушка детали;

5. демонтаж детали из приспособления;

6. контроль шероховатости поверхности и размеров детали

Рисунок 14 -Технологическая схема электрохимического полирования

Основываясь на проведенных исследованиях, результатах физического, численного моделирования и проведенных экспериментах, в главе 4 представлена структура обобщенной технологической схемы электрохимического полирования.

Разработанный способ ЭХП по биполярной схеме подключения электродов позволяет обрабатывать широкую номенклатуру деталей ЛА, например, трубопроводы, шнеки и др.

Разработала установка для ЭХП деталей JIA. Для принудительного перемешивания электролита могут быть применены известные методы (вибрация электрода, вращение детали), источником вибрации могут служить электромеханический, гидравлический или электродинамический приводы.

Рассмотрена возможность применения разработанной схемы ЭХП при доводке крупногабаритных деталей JIA на примере наружных поверхностей внутренней стенки сопла. Деталь устанавливается в ванну из диэлектрического материала на план-шайбу с распоркой и совершает вращение вокруг оси с заданным числом оборотов. Пластины -электроды устанавливаются в гнезда и крепятся на штанге. Проведены расчеты формы электродов, что позволяег использовать для ЭХП имеющиеся источники питания. Проведены расчеты технологических режимов. Разработан технологический процесс ЭХП.

В главе 4 проведено технико-экономическое обоснование разработанного способа ЭХП. По сравнению с существующей технологией увеличивается производительность ЭХП примерно в 2 - 3 раза, расход электроэнергии снижается в 1,5 - 2 раза.

В заключении приведены основные результаты, полученные в ходе выполнения работы, и сформулированы основные выводы.

Приложения включают листинг программы конечно-разностного расчета в пакете Maple 8, протоколы измерений шероховатости в ЦЗЛ ОАО «Красмаш», акт внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Предложен и теоретически обоснован способ биполярного электрохимического полирования деталей ЛА.

2 Разработан способ электрохимического полирования металлов и сплавов в нейтральном водном растворе солей при плотности тока 0,2 - 10 А/см2, температуре электролита, равной температуре окружающей среды, вибрации обрабатываемой детали, при этом время одного цикла полирования < 2 е., время между циклами равно времени релаксации диффузионного слоя (патент РФ №2146580 от 22.06.98).

3 Разработан способ биполярного электрохимического полирования, повышающий качество внутренних и наружных поверхностей обрабатываемой детали (патент РФ №2229543 от 15.07.2002).

4 Уточнен механизм электрохимического полирования при повышенных плотностях тока и циклическом режиме. Показано, что вклад вибрации в снижение энергии активации ионного перехода в двойном электрическом слое соизмерим с вкладом электрической энергии.

5 Разработан алгоритм и выполнено численное моделирование двумерного электростатического поля при ЭХП, которое показало влияние свойств электролита, а также геометрических параметров электродов и детали па распределение плотности тока по обрабатываемой поверхности (ширина плоского электрода L и наружный диаметр детали D должны находиться в соотношении L/D>3, а сопротивление единичного поперечного сечения электролита равно или больше поляризационного сопротивления).

6 Получена аналитическая зависимость шероховатости поверхности от электрохимических свойств обрабатываемого материала и параметров обработки, позволяющая прогнозировать изменение шероховатости после каждого цикла обработки.

7 Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены режимы электрохимического полирования, позволяющие достичь шероховатости поверхности Ra 0,1 мкм и менее.

8 Установлено, что применение разработанного способа ЭХП по сравнению с существующей технологией повышает производительность процесса в 2 - 3 раза.

9 Разработаны технологические рекомендации для ЭХП поверхностей деталей J1A.

10 Методика расчета основных технологических параметров электрохимического полирования опробована и внедрена на ОАО «Красмаш».

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 работы в рецензируемых журналах из перечня ВАК.

В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях:

1 Бабкина, JI. А. Численное моделирование двумерных электростатических полей при электрохимическом полировании/ JI. А. Бабкина, И. Я.Шестаков, А. С. Квасов // Вестник СибГАУ: Сб. научн. трудов. Вып. 2(23). Красноярск: СибГАУ. 2009. С. 9 - 14.

2 Патент №2146580, Россия 7B23H3/00. Способ электрохимического полирования металлов и сплавов / И. Я. Шестаков, JI. А. Бабкина Заявл. 22.06.1998 N98111913/02 Опубл. 20.03.2000. Бюл.№8. Приоритет от 22.06.98.

3 Патент №2229543, Россия 7C25F3/16. Способ электрохимического полирования / И. Я. Шестаков, Л. А. Бабкина Заявл. 15.07.2002 Опубл. 27.05.2004 Бюл. №15. Приоритет от 15.07.2002.

В других научных изданиях:

4 Бабкина, JI. А. О результатах численного моделирования двумерных электростатических полей при электрохимическом полировании/ Л. А. Бабкина, И. Я. Шестаков, А. С. Квасов // Решетневские чтения: Материалы XIII Междунар. научн. конф. / Под общ. ред. Ю.Ю. Логинова / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2009. 4.1. - С. 308 - 310.

5 Бабкина, JI. А. Технологические параметры электрохимического полирования/ Л. А. Бабкина, И. Я. Шестаков // Решетневские чтения: Материалы XII Междунар. научн. конф. / Под общ. ред. И, В. Ковалева/ Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2008. - С. 190- 192.

6 Шумкова, Л. В. Моделирование конструкций в системе SolidWorks/ Л. В. Шумкова, Л. А. Бабкина, М. А. Рутковская //CAD/САМ/САЕ/СALS Бюллетень №1 (7)/ КГТУ. -Красноярск, 2008. - С.42 - 45.

7 Бабкина, Л. А. Твердотельное моделирование элементов конструкций ракетной и космической техники в SolidWorks / Л. А. Бабкина, Л. В. Шумкова // Компьютерное моделирование 2004: Труды 5-й Международной научн.-технич. конф. Ч. 1/ СПб, - Изд-во «Нестор», 2004. - С. 252 - 254.

8 Бабкина, Л. А. О возможностях электрохимического полирования/ Л. А. Бабкина, И. Я. Шестаков, А. Н. Жмурко // Решетневские чтения: Материалы VI Всерос. научн. конф., пров. в составе 2-го Международного авиац. - космич. салона «САКС-2002» / СибГАУ. Красноярск, 2002. - С. 91 - 93.

9 Бабкина, Л. А. Ресурсосберегающая технология электрохимического полирования металлов и сплавов/ Л. А. Бабкина, И. Я. Шестаков // Всерос. научн.-практ. конф. Ч. 2, 3. / КГТУ, - Красноярск, 1999. - С. 63.

10 Шестаков, И. Я. Некоторые вопросы электрохимического полирования при вибрации детали/ И. Я. Шестаков, Л. А. Бабкина // XXV Гагаринские чтения: Материалы Международной мол. научн. конф. - Москва, 1999. - С. 45.

11 Бабкина, Л. А. О механизме электрохимического полирования вибрирующей детали / Л. А. Бабкина, И. Я. Шестаков // Перспективные материалы, технологии, конструк-

ции: Сб. научи, трудов / Под общ. ред. В. В. Стацуры; КГАЦМиЗ, Красноярск, 1999, Вып. 5.-С. 238-239.

12Шестаков, И. Я. Способ электрохимического полирования в растворах нейтральных солей при вибрации детали / И. Я. Шестаков, Л. А. Бабкина // Решетневские чтения: Материалы Всерос. научя.-практ. конф. - Выл. 2. - Красноярск: САА, 1998. -С. 16- 77.

Отпечатано в отделе копировально-множительной техники Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетаева» 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Подписано в печать 14 мая 2010 г. Формат 60x84/16. Объем 1,2 п. л. Тираж 100 экз. заказ № /-Л& ■

т

Соискатель

Л. А. Бабкина

Введение.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Конструктивно-технологический анализ деталей ЛА.

1.2 Существующие методы доводки поверхности.

1.3 Основные закономерности процесса электрохимического полирования.

1.4 Влияние электрохимической обработки на механические, электромагнитные и физико-химические свойства деталей.

1.5 Технологические возможности электрохимического полирования с биполярным электродом.

1.6 Постановка задач исследования.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ЭХ11.

2.1 Механизм электрохимического полирования при повышенных плотностях тока и циклическом режиме.

2.2 Влияние вибрации на электрохимические процессы.

2.3 Ячейка с биполярной схемой подключения электродов.

2.4 Аналитическая зависимость формирования микрогеометрии поверхности.

2.5 Численное моделирование распределения потенциала по обрабатываемой поверхности.

2.6 Результаты моделирования.

Выводы.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Планирование экспериментов.

3.2 Методика проведения исследований.

3.3 Результаты экспериментальных исследований.

Выводы.

4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ.

4.1 Реализация разработанного способа ЭХП.

4.1.1 Средства технологического оснащения разрабатываемого способа ЭХП.

4.1.2 Схема электрохимического полирования деталей ЛА.

4.1.3 Схема электрохимического полирования длинномерных листовых заготовок

4.2 Технико-экономические показатели ЭХП.

Выводы.

Развитие специальных отраслей машиностроения обусловило значительный рост потребления жаропрочных, магнитных и твердых сплавов, обработка которых резанием связана с большими трудностями, а в некоторых случаях невозможна [1].

Особое место в совершенствовании и создании новых конструкций принадлежит технологии ракетостроения. Эта отрасль промышленности, в которой опережающими темпами идет разработка новейших материалов и технологий, обеспечивающих создание летательных аппаратов (JIA), характеризующихся минимальной массой и габаритами при максимальной прочности узлов и высокой надежностью в работе. Повышенные эксплуатационных характеристик материалов (прочности, твердости, ударной вязкости, жаростойкости др.) требуют повышения производительности и экономичности и обуславливают возникновение новых методов и совершенствование существующих технологий обработки и доводки поверхностей [2].

Для улучшения качества поверхности применяются операции отделочной обработки (доводки), которые составляют 10 — 20% от трудоемкости изготовления деталей. Это связано с тем, что эти операции выполняются вручную или с применением средств малой механизации. Высокая трудоемкость операций доводки характерна для отделки крупногабаритных деталей. Химические методы поверхностной обработки характеризуются простотой технологического исполнения, однако практическое применение ограничено из-за длительности процесса и вредности производства. При выполнении отделочных операций (удалении заусенцев, притуплении острых кромок, полировании и др.) широко применяется электрохимическая обработка.

Среди электрохимических методов отделки поверхности заметное место принадлежит электрохимическому полированию (ЭХП): полирование турбинных лопаток из легированных и труднообрабатываемых сплавов, полирование зубьев зубчатых колес, наружное и внутреннее полирование труб из легированных сталей и специальных сплавов, электрополирование режущего и измерительного инструмента и др. По сравнению с механическим полированием электрохимическое полирование обладает рядом преимуществ: не происходит деформация поверхностного слоя и исключается возможность внедрения абразивных зерен в поверхностный слой металла; повышается коррозионная стойкость; возможно одновременное полирование большого количества деталей любой конфигурации [2].

Однако применение ЭХП сопряжено с рядом недостатков, сдерживающих широкое распространение [3-14]:

- неодинаковый съем металла из-за неравномерности распределения электрического поля по поверхности обрабатываемых деталей;

- применение в качестве электролитов агрессивных кислот и щелочей;

- затруднен подвод тока к детали, особенно для поверхностей со сложной геометрией;

- значительная длительность процесса (иногда, десятки минут);

- сложность полирования внутренних поверхностей деталей и др.

Процесс электрохимического полирования всё ещё недостаточно изучен, и некоторые его положения нуждаются в доработке и переосмыслении.

Поэтому изучение способов повышения производительности и расширения технологических возможностей электрохимического полирования, в том числе внутренних поверхностей деталей JIA, остаются для промышленности актуальными.

Целью работы является: повышение производительности и качества обработки деталей JTA на основе совершенствования технологических параметров процесса электрохимического полирования.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе требуется решить следующие задачи: теоретически обосновать выбор технологических параметров электрохимического полирования деталей JIA для получения требуемой шероховатости поверхности; разработать способ электрохимического полирования деталей JIA по биполярной схеме подключения электродов; разработать физическую и математическую модели процесса электрохимического полирования деталей ДА;

- исследовать влияние технологических параметров на процесс электрохимического полирования;

- разработать опытно-экспериментальное оборудование и технологию биполярного электрохимического полирования применительно к деталям ЛА;

- разработать рекомендации по практическому применению разработанного способа электрохимического полирования при обработке деталей JIA.

Объектом исследования являются технологические процессы отделочной обработки деталей J1A.

Выполненный анализ методов доводки поверхностей деталей JIA (глава 1) показал перспективность использования электрохимического полирования.

Рассмотрены физико-химические процессы, протекающие при электрохимическом полировании, а также теория электрохимической обработки в целом. Дано обобщённое понятие о механизме и кинетике процесса согласно воззрениям некоторых исследователей в свете современных представлений об этом. Изучение ЭХП проводилось в работах Г. С. Воздвиженского, А. И. Левина, К. П. Баташева, Я. М. Колотыркина, Л. Я. Попилова, С. Я. Грилихеса, И. И. Мороза, Ф. В. Седыкина, А. Л.

Лившица, А. Г. Атанасянца и др. ученых, как у нас, так и за рубежом. По вопросу механизма процесса электрополирования существуют различные теории, которые, освещая разные стороны процесса, дополняют друг друга. А некоторые теоретические положения всё ещё нуждаются в доработке и переосмыслении.

Теоретический анализ технологического процесса доводки поверхностей деталей ЛА и системы «металл — электролит» для электрохимического полирования, выполненный в главе 2, показал, что основным предметом исследования являются процессы, проходящие на границе «электролит — металл — электролит» при ЭХП.

Рассматривается сущность разработанного способа электрохимического полирования, которое протекает в условиях активного анодного растворения. Уточнен механизм электрохимического полирования при повышенных плотностях тока и вибрации. Показано, что вклад вибрации в снижение энергии активации ионного перехода в двойном электрическом слое соизмерим с вкладом электрической энергии.

Разработаны алгоритм и методика численного расчета двухмерного электростатического поля при электрохимическом полировании с биполярной схемой подключения электродов для моделирования процесса. Выполнено численное моделирование двухмерного электростатического поля в межэлектродном зазоре при электрохимическом полировании.

Установлена аналитическая зависимость шероховатости поверхности от электрохимических свойств обрабатываемого материала и параметров обработки, позволяющая прогнозировать изменение шероховатости поверхности.

Глава 3 посвящена экспериментальным исследованиям разработанного способа ЭХП. Минимальная шероховатость поверхности Ra 0,32 0,1 мкм достигается в среднем за шесть циклов обработки, время одного цикла полирования менее или равно 2 с, электролиты — водные растворы нейтральных солей, оптимальная температура электролита - 20 - 25°С. На основании проведенных исследований и опытных данных предложены следующие режимы ЭХП: электрохимическое полирование проводится в нейтральном водном растворе солей при плотности тока 0,2 - 10 А/см", электролит имеет температуру, равную температуре окружающей среды, амплитуду и частоту вибрации задают, исходя из электрохимических свойств материала обрабатываемой детали. Предложенная технология ЭХП позволяет повысить производительность процесса в 2 - 3 раза.

Экспериментальные работы выполнены в Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М. Ф. Решетнева (СибГАУ). Исследования проводились на модернизированном оборудовании и специальных установках с привлечением современных методов и средств измерения. Экспериментальные данные обрабатывались в соответствии с основными положениями теории вероятности и математической статистики.

Глава 4 посвящена реализации и практическому применению разработанного способа ЭХП.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 Уточнен механизм электрохимического полирования при повышенных плотностях тока и вибрации. Показано, что вклад вибрации в снижение энергии активации ионного перехода в двойном электрическом слое соизмерим с вкладом электрической энергии. Экспериментально определены режимы электрохимического полирования.

2 Разработаны алгоритм и методика численного расчета двухмерного электростатического поля при электрохимическом полировании с биполярной схемой подключения электродов.

3 Выявлено влияние технологических параметров (плотности тока /, частоты вибрации f) на шероховатость поверхности.

4 Получена аналитическая зависимость шероховатости поверхности от электрохимических свойств обрабатываемого материала и параметров обработки, позволяющая рассчитать шероховатость поверхности после каждого цикла обработки.

Практическая значимость диссертации и использование полученных результатов заключается в следующем:

1 Разработан технологический процесс электрохимического полирования деталей JIA, который позволит расширить сферу применения ЭХП.

2 Даны практические рекомендации по подбору режимов электрохимического полирования для получения заданной шероховатости поверхности.

3 Сформулированы технические требования для разработки технологического оборудования и оснастки, необходимых для реализации электрохимического полирования деталей летательных аппаратов.

4 Методика расчета основных технологических параметров электрохимического полирования опробована и внедрена на ОАО «Красмаш».

Материалы диссертационной работы докладывались: на VII Всероссийской конференции «Решетнёвские чтения», г. Красноярск, 2003 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции», г. Красноярск, 1999 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Достижения науки -развитию сибирских регионов», г. Красноярск, 1999 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика», г. Красноярск, 2003 г.; на XII и XIII Международной научно-практической конференциях «Решетнёвские чтения», г. Красноярск, 2008 г. и 2009 г.; на семинарах кафедры Компьютерного моделирования СибГАУ; материалы работы публикованы в «Вестнике СибГАУ», 2009 г.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 14 работах, в том числе получены 2 патента на изобретения.

Общие выводы

В современных конструкциях летательных аппаратов большая часть деталей изготавливается из высокопрочных, жаропрочных, коррозионно-стойких сталей и сплавов. Избежать неблагоприятного воздействия механической обработки на металл при его формообразовании невозможно, поэтому применяют отделочную обработку.

Электрохимическое полирование является одной из базовых технологий производства и, как показывают отечественные и зарубежные исследования,'имеет существенное преимущество по сравнению с другими отделочными технологиями. Однако применение ЭХП сопряжено с рядом недостатков, сдерживающих его широкое распространение: неравномерность электрического поля для поверхностей со сложной геометрией и наличием внутренних углов, соответственно неравномерное растворение материала; применение в качестве электролитов агрессивных кислот и щелочей; затрудненный токоподвод к детали и т.д.

В работе проведен анализ способов и оборудования, посвященных электрохимической доводке поверхностей деталей ЛА, в частности трубопроводов, внутренней стенки сопла камеры сгорания и др., обеспечивающих необходимые эксплуатационные характеристики.

Разработан и теоретически обоснован способ ЭХП, которое протекает в условиях активного анодного растворения и сочетает достоинства существующих технологий с предложенными изменениями.

Для подтверждения теоретических положений были проведены численное моделирование и экспериментальные исследования. Для этого разработано специальное оборудование, на котором проведены эксперименты.

В результате выполненных теоретико-экспериментальных исследований получены следующие научные выводы и практические результаты:

1. Предложен и теоретически обоснован способ биполярного электрохимического полирования деталей JIA.

2. Разработан способ электрохимического полирования металлов и сплавов в нейтральном водном растворе солей при плотности тока 0,2 — 10 А/см2, температуре электролита, равной температуре окружающей среды, вибрации обрабатываемой детали, при этом время одного цикла полирования < 2 е., время между циклами равно времени релаксации диффузионного слоя (патент РФ №2146580 от 22.06.98).

3. Разработан способ биполярного электрохимического полирования, повышающий качество внутренних и наружных поверхностей обрабатываемой детали (патент РФ №2229543 от 15.07.2002).

4. Уточнен механизм электрохимического полирования при повышенных плотностях тока и циклическом режиме. Показано, что вклад вибрации в снижение энергии активации ионного перехода в двойном электрическом слое соизмерим с вкладом электрической энергии.

5. Разработан алгоритм и выполнено численное моделирование двумерного электростатического поля при ЭХП, которое показало влияние свойств электролита, а также геометрических параметров электродов и детали на распределение плотности тока по обрабатываемой поверхности ширина плоского электрода L и наружный диаметр детали D должны находиться в соотношении L/D>3, а сопротивление единичного поперечного сечения электролита равно или больше поляризационного сопротивления).

6. Установлена аналитическая зависимость шероховатости поверхности от электрохимических свойств обрабатываемого материала и параметров обработки, позволяющая рассчитать шероховатость после каждого цикла обработки.

7. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены режимы электрохимического полирования, позволяющие достичь шероховатости поверхности Ra 0,3 —0,1 мкм и менее.

8. Установлено, что применение разработанного способа ЭХП по сравнению с существующей технологией повышает производительность процесса в 2 — 3 раза.

9. Разработаны технологические рекомендации по применению нового способа ЭХП для доводки поверхностей деталей ДА.

10. Методика расчета основных технологических параметров электрохимического полирования опробована и внедрена на ОАО «Красмаш».

1. Воробей В. В. Теоретические основы проектирования технологических процессов ракетных двигателей. Технология производства жидкостных ракетных двигателей / В. В. Воробей, В. Е. Логинов. — М.: Дрофа, 2007.-461 с.

2. А. с. №161197 С23В. Способ электрохимического шлифования и полирования деталей в барабане/ Казанцев Е. А., Вишницкий А. Л., Гусев Н. Н. и др. Заявлено 06.11.63. Опубл. 09.01.64. Бюл. № 6.

3. А. с. №836248 C25F3/24 Раствор для электрохимического полирования нержавеющих сталей/ Фещенко И. М. Заявлено 06.04.79. Опубл. 07.06.81. Бюл. №21.

4. А. с. №779453 C25F3/16. Раствор для электрохимического полирования металлической поверхности/ Шабанов Г. Д., Егоров А. И. Заявлено 24.04.78. Опубл. 15.11.80. Бюл. №42.

5. А. с. №531898 Электролит для электрохимического полирования нержавеющих и кислотоупорных сталей/ Епанешников А. И., Сычев А. М. Заявлено 04.11.72. Опубл. 15.10.76. Бюл. №38.

6. А. с. №417262 В23р 1/04. Электролит для электрохимического полирования стали/ Грилихес С. Я., Добина А. М., Мордберг 3. П. Заявлено 01.9.72. Опубл. 28.11.74. Бюл. №8.

7. А. с. №9333522 СССР. МКИ3 В23Р1/04. Способ электрохимической размерной обработки металлов / И. Я. Шестаков, В. Г. Вдовенко, И. И. Хоменко (СССР). № 2976343/25-08, Заявлено 26.08.80; Опубл. 07.06.82. Бюл. №21 // Открытия. Изобретения. - 1982. -№ 21.

8. Мороз И. И. Рекомендации по выбору электролитов для электрохимического формообразования // Станки и инструмент, 1978. №1. -С. 35-36.

9. Некоторые результаты экспериментального исследования процесса электроимпульсного полирования металлов / О. И. Авсеевич. А. С. Сергиенко и др. // Изв. Вузов / Энергия 1990. №8. - С. 57 - 60.

10. Штанько В. М., Животовский Э. А. Электрохимическая обработка металлопродукции. М.: Металлургия, 1986. — 336 с.

11. Электрохимическая обработка металлов / И. И. Мороз, Г.А. Алексеев, О. А. Водяницкий и др. — М.: Машиностроение, 1969. — 280 с.

12. Гимаев Н. 3., Бикбаев Я. М., Мыздриков А. М. Вопросы повышения точности и стабильности ЭХО. — В кн.: Новое в электрохимической размерной обработке металлов. Кишинев: Штиинца, 1972. — С. 114 — 145.

13. Быстрое Р. П., Самойлов С. И., Соколов А. В. Применение миллиметровых волн в системах связи // Зарубежная радиоэлектроника. — 1999. № 10. — С.61-62.

14. Гардымов Г. П., Парфёнов Б. А., Пчелинцев А. В. Технология ракетостроения СПб: «Спец. литература», 1997. - 320 с.

15. Исследование влияния электрохимического полирования на изгибную и контактную прочность зубьев зубчатых колес. 27/82; № ГР 01823068170; Инв. № 02830070664. Москва, 1982. - 57 с.

16. Лубнин М. А., Трифанов И. В. Технология изготовления волноводов. 4.1. Красноярск: САА, 1993. - 154 с.

17. Лубнин М. А., Трифанов И. В. Технология изготовления волноводов. 4.2. Красноярск: САА, 1993. - 97 с.

18. Лубнин М. А., Трифанов И. В. Конструкции волноводных элементов и устройств сверхвысокой частоты. — Красноярск: САА, 1993. — 59 с.

19. Тарасов В. А., Кашуба Л. А. Теоретические основы технологии ракетостроения. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. 352 с.

20. Технология изготовления основных деталей газотурбинных двигателей/ Ф. И. Демин, Н. Д. Проничев, И. Л. Шитарев. М.: Машиностроение, 2002. — 328 с.

21. Трифанов И. В., Леонов В. В., Халиманович В. И., Бабкина Л. А. Некоторые прогрессивные направления создания линий передачи энергии, работающих в КВЧ-диапазоне // Вестник САА /Сб. научн. тр. Красноярск: САА, 2001. С. 75-80.

22. Атанасянц А. Г. Электрохимическое изготовление деталей атомных реакторов. М.: Энергоиздат, 1987. — 176 с.

23. Воскресенский Д. И., Максимов В. М., Рудь С. В. Антенны и устройства диапазона миллиметровых волн // Известия вузов MB и ССО СССР. Том 28. Радиоэлектроника. - 1985. №2. - С. 5 - 23.

24. Гаврилов А.Н. Технология авиационного приборостроения. — М.: Машиностроение, 1981. -480 с.

25. Сабиров Р. А., Трифанов И. В. И др. Расчет параметров процесса изготовления труб волноводов мм-диапазона волн из сплава 32НКД // Оборонная техника. 1996. №2. - С. 16-26.

26. Технология производства жидкостных ракетных двигателей / В. А. Моисеев, В. А. Тарасов, В. А. Колмыков, А. С. Филимонов/ Под ред. В. А.

27. Моисеева и В. А. Тарасова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 381 с.

28. Технология электрохимической обработки деталей в авиа-двигателестроении / В. А. Шманев, В. Г. Филимошин, А. X. Каримов и др. -М.: Машиностроение, 1986. 168 с.

29. Шманев В. А., Филимошин В. Г., Каримов А. X. И др. Технология электрохимической обработки деталей в авиадвигателестроении. — М.: Машиностроение, 1986. 168 с.

30. Аршадников Б. Н., Витенберг Ю. Р. Исследование влияния шероховатости и наклепа на износостойкость // Технологические методы повышения качества поверхности деталей машин. Сб. статей. — JL, Изд-во Ленингр. ун-та, 1978. С. 162 - 167.

31. Трифанов И. В., Бабкина Л. А., Голенкова А. А. Повышение качества рабочей поверхности деталей волноводных и лучеводных линий. -Красноярск: СибГАУ, 2004. 98 с.

32. Трифанов И. В., Бабкина Л. А., Щербак Г. А. Технологические особенности создания элементной базы антенно-фидерных устройств миллиметрового диапазона волн космический аппаратов // Вестник САА. Сб. научн. тр. Красноярск: САА, 1999. - С. 109 - 116.

33. Трифанов И. В. Технологические особенности изготовления труб волноводов прямоугольного сечения // Производственно-технический опыт. М.: ЦНТИ «Поиск». - 1991. №7. - С. 3 - 7.

34. Кулаков Ю. М., Хрульков В. А. Отделочно-зачистная обработка деталей. М.: Машиностроение, 1979. — 210 с.

35. Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов/ Под ред. Л. Я. Попилова. Л.: Машиностроение, 1972 - 360 с.

36. Попилов Л. Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1982.-400 с.

37. Даосян М. А. Технология электрохимических покрытий/М. А. Даосян, И. Я. Пальмская, Е.В. Сахарова JL: Машиностроение, 1989. - 390 с.

38. Вдовенко В. Г. Эффективность электрохимической обработки деталей: Монография. Красноярск: изд-во Красноярского университета, 1991.- 158 с.

39. Валеев А. Ш., Гречухина Т. Н., Горбачева А. М. и др. О механизме сглаживания поверхности металлов при электрохимическом растворении // Журнал физической химии. — 1965. — Т. 39. — С. 246.

40. Попилов Л. Я. Основы электротехнологии и новые её разновидности. J1.: Машиностроение, 1971. -214 с.

41. Сайт о полировании: Химическое и электрохимическое полирование. URL: http://www.polirovanie.ru/electrochemical.php (дата обращения: 14.06.2009).

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

43. Лившиц А. Л., Кравец А. Т., Рогачев И. С., Сосенко А. Б. Электроимпульсная обработка металлов. — М.: Машиностроение, 1967. — 296 с.

44. Галанин С. И. Анодная поляризация электрода импульсами тока в условиях образования новых фаз на границе раздела «анод-электролит» // Химия и химическая технология, 2001. Т.44. Вып. 1 - С. 102 - 105.

45. Галанин С. И., Румянцев Е. М. Связь анодной поляризации микросекундными импульсами тока в условиях ЭХО с фазообразованием на границе раздела «анод — электролит» // Химия и химическая технология, 2001. Т.44. Вып. 1- С. 107 - 110.

46. Галанин С. И., Белокурова Л. В., Бойко С. В. Зависимость анодной поляризации от времени при ЭХРО микросекундными импульсами тока прямоугольной формы// Химия и химическая технология, 2001. — Т.44. Вып. 1-С. 55 -63.

47. Развитие физической химии в СССР. М., 1967. - С. 131

48. Де Барр А. Е., Оливер Д. А. Электрохимическая обработка (пер. с англ.). М.: Машиностроение, 1973. 184 с.

49. Агладзе Р. И., Ваграмян Т. А., Гофман Н. Т. И др. Прикладная электрохимия. М.: Химия, 1984. - 520 с.

50. Жаке П. Электрохимическое и химическое полирование. — М.: Металлургиздат, 1959, с. 139

51. Воздвиженский Г.С. «Электрохимическая обработка режущего инструмента».- Казань: Татгосиздат, 1953. 72 с.

52. Амирханова Н. А. Электрохимическое полирование жаропрочных никель-хромовых сплавов ХН45МВТЮБР и ХН5 ОВМТЮБ.// Металлообработка. 2000. №5/6. - С.29 - 33.

53. Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия: — М.: Высш. шк., 1984.-519 с.

54. Атанасянц А. Г. Анодное поведение металлов. М.: Металлургия, 1989.- 151 с.

55. Балмасов А. В., Королева Е. В., Лилии С.А. Электрохимическое полирование серебра в водно-органических растворах роданида калия. // Защита металлов. 2005. - Т. 41. - № 4. - С. 386 - 389.

56. Балмасов А. В. Пути совершенствования процессов химического полирования металлов// Материалы Y Международ, научно-практ. семинара: Современные электрохимические технологии в машиностроении. — Иваново. -2005.-С. 40-42.

57. Балмасов А. В., Бурков В. М., Донцов М. Г. и др. Химическое полирование сплавов на основе меди. // Малые производства. 2006. № 1 (5).-С. 10-12.

58. Баташев К. П., Никитин В. П. // Прикладная химия. — 1950. —Т. 23. № 3. С. 49 - 54., С. 120 - 122.

59. Березков Б. Н., Головачев В. А., Жуков Е. В., Петров Б. И. Влияние на процесс ЭХО // Электрохимическая обработка деталей авиадвигателей, 1974,-С. 122-125.

60. Байрачный Б. И. Электрохимическое полирование алюминия и его сплавов.// Экотехнологии и ресурсосбережение. — 2007. №4. — С. 45-49.

61. Штанько В. М., Карязин П. П. Электрохимическое полирование металлов. М.: Металлургия, 1979. — 160 с.

62. Грилихес С. Я. Электрохимическое полирование. — Л.: Машиностроение, 1976. — 208 с.

63. Грилихес С. Я. Электрохимическое и химическое полирование. — Л.: Машиностроение, 1987. — 232 с.

64. Грилихес С. Я. Электролитические и химические покрытия: Теория и практика. — Л.: Химия, 1990. — 288с.

65. Григин А. П., Давыдов А. Д. Конвективный электродиффузионный резонанс в электрохимических системах// Электрохимия. 1999. —Т.35. №3. -С. 305-311.

66. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Введение в электрохимическую кинетику. -М., 1975.-С. 416

67. Дамаскин Б. Б. Электрохимия: Учеб. / Б. Б. Дамаскин, О. А. Петрий, Г. А. Цирлина. 2.изд.,испр.и перераб. — М.: Химия: КолосС, 2006. — 670 с.

68. Левин А. И. //Тр. / УралНИТОМАШ., 1976. Вып. 1. С. 17 - 19.

69. Липкин Я. Н., Бершадская Т. Л. Химическое полирование металлов М.: Машиностроение, 1982 - 112 с.

70. Липкин Я. Н., Штанько В. М. Химическая и электрохимическая обработка стальных труб. М.: Металлургия, 1982 - 256 с.

71. Попилов Л. Я. Электрохимическое полирование. — М.: Машиностроение, 1978. -287 с.

72. Тегарт В. Электролитическое и химическое полирование металлов. М.: Иниздат, 1957. - 183 с.

73. Руденко П. А. и др. Отделочные операции в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1981. -250 с.

74. Румянцев Е. М., Давыдов А. Д. Технология электрохимической обработки металлов. М.: Высш. шк., 1984. - 159 с.

75. Шлугер М. А., Ажогин Ф. Ф., Ефимов Е. А. Коррозия и защита металлов М.: Металлургия, 1981. — 216 с.

76. Попилов Л. Я. Советы заводскому технологу. — Л.: Машиностроение, 1982. -327 с.

77. Справочник по электрохимии. / Под ред. А. М. Сухотина. Л.: Химия, 1981.-488 с.

78. Головачев В. А. и др. Электрохимическая размерная обработка деталей сложной формы. — М.: Машиностроение, 1969. — 184 с.

79. Дунин-Барковский И. В. Эксплуатационно-технологические вопросы качества поверхности в машиностроении и приборостроении. //

80. Микрогеометрия и эксплуатационные свойства машин. — Рига: Знание, 1972. -С. 87-89.

81. Галанин С. И. Эффективность сглаживания высоты микронеровностей поверхности меди и медных сплавов в условиях электрохимической обработки короткими импульсами тока.// Известия вузов. Химия и химическая технология. 2004. — Т.47, № 7. — С. 28—32.

82. Обработка поверхности и надежность материалов: Пер. с англ. / Под ред. Дж. Бурке, Ф. Вайса. М.: Мир, 1984 - 192 с.

83. Герасименко А. А., Микитюк В. И. Определение параметров электрохимических процессов осаждения покрытий. Справочные таблицы. -М.: Металлургия, 1980. 109 с.

84. Мочалова Г.Л. Роль субмикроструктуры металлов в ЭХРО сталей // Электрохимическая обработка металлов. 1971. № 5. - С.28 — 29.

85. Якименко Л. М. Получение водорода, кислорода, хлора и щелочей.- М.: Химия, 1981. 1280 с.

86. Якименко Л. М., Модылевская И. Д., Ткачек 3. А. Электролиз воды.- М.: Химия, 1970. 263 с.

87. Баймаков Ю. В., Журин А. И. Электролиз в гидрометаллургии. -М.: Металлургия, 1977. 336 с.

88. Мороз И. И., Орлов В. Ф., Чугунов Б. И. Биполярный метод электрохимической обработки и некоторые его технологические возможности // Электронная обработка материалов. 1982. №6. — С. 19-23.

89. Смоленцев В. П., Габагуев А. А. Технология электрохимической обработки в электролите с наполнителем // Электронная обработка материалов. 1982. № 1. - С. 8 - 11.

90. Шестаков И. Я., Вдовенко В. Г., Сгибнев А. В. Технологические возможности электрохимической обработки инструментом с биполярным электродом // Электронная обработка материалов. 1987. № 1. — С. 85 — 87.

91. Сгибнев А. В., Вдовенко В. Г., Шестаков И. Я. Некоторые вопросы проектирования катода — инструмента с биполярным электродом // Изв. Вузов. Машиностроение. 1985. № 7. - С. 120- 124.

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

93. Электрохимическая обработка металлов / Под ред. И. И. Мороза. — М.: Машиностроение, 1969. 208 с.

94. Атанасянц А. Г., Длугач Д. Я., Решетник В. Г. Влияние вибрации катода на анодное растворение некоторых сплавов при размерной электрохимической обработке // ЖФХ — 1973. №11. — С. 2953.

95. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти томах. Т.4. Вибрационные процессы и машины / Под ред. Э. Э. Лавендела. М.: Машиностроение, 1981.-510с.

96. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти томах. Т.6 / Под ред. В. Н. Челомей, 1978.-420 с.

97. Березков Б. Н., Полякова Л. А., Шахов В. Г. Применение низкочастотной вибрации при электрохимической обработке металлов // ЭОМ 1978. №6. - С. 23 - 24.

98. Румянцев Е. М., Волков В. И., Бурков В. М. Исследование точностных возможностей ЭХО с вибрацией электродов. // Электронная обработка материалов. — 1980. № 6. С. 17 - 19.

99. Патент N216616 (Россия) 7В23Н5/06 Способ вибрационного электрохимического хонингования/ И. В. Трифанов, J1. А. Бабкина, С. А. Чернявский Заявл. 21.07.1999. Опубл. 10052001 Бюл. N13 Приоритет от 21.07.99.

100. Седыкин Ф. В., Дмитриев JL Б., Иванов Н. И. Изыскание средств интенсификации электрохимического процесса// Тезисы докладов и сообщений на научн. — технич. конф. (ноябрь 1965 г.). — Тула: ЦБТИ, 1965. -С. 35-37.

101. Железцов А. В. Магнитные явления в растворах // Электронная обработка материалов. — 1977. №4. — С. 25 — 29.

102. Седыкин Ф. В., Филин В. И., Орлов Б. П. Изменение шероховатости поверхности в зависимости от интенсивности процесса электрохимической обработки// Электронная обработка материалов. 1966. №2. - С. 22 - 28.

103. Фомичёв В. Г. Исследование биполярного электрода // Сб. научн. тр. / Ленининградск. техрол. ин-т. им. Ленсовета. 1958. — Вып. 47. — С. 36 — 48.

104. Фомичёв В. Г., Машовец В. П. Исследование системы с биполярными электродами в виде комплекса круговых цилиндров // Физическая химия. 1961. - Т. 35. - Вып. 4. - С. 803 - 808.

105. Фомичёв В. Г. Исследование распределения постоянного тока в электролизёрах с проводящими электродами: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л., 1961. -20 с.

106. Машовец В. П., Фомичёв В. Г. Исследование цилиндрического и шарового биполярных электродов // Физическая химия. 1960. - Т. 34. -Вып. 8.-С. 1795- 1801.

107. Машовец В. П., Фомичёв В. Г. О распределении тока в электрохимических системах с биполярным электродом // Физическая химия.- 1960.-Т. 34.-Вып. 11.-С. 2587-2595.

108. Нейман JI. Р., Демирчан К. С. К вопросу о несоответствии зарядов частичных ёмкостей потоком результирующего поля // Электричество. 1960. № 1. - С. 1-6.

109. Гнусин Н. П. Условия моделирования электрических полей в электролизёрах с проводящими перегородками // Электрохимия. — 1965. — Т. 1. Вып. 8.-С. 979-982.

110. Иванов В. Т. Расчёты электрических полей в многоэлектродных электрохимических системах с биполярными электродами // Электрохимия.- 1974.-Т. 10.-Вып. 11.-С. 1657- 1662.

111. Иванов В. Т. К расчету электрических полей в электролитах // Электрохимия. 1972. - Т. 8. - Вып. 2. - С. 291 - 294.

112. Иванов В. Т. Поле плоских электродов в прямоугольной электролитической ячейке // Электрохимия. — 1971. — Т. 7. — Вып. 13. С. 1779- 1783.

113. Иванов В. Т., Гусев В. Г., Фокин А. Н. Оптимизация электрических полей, контроль и автоматизация гальванообработки. — М.: Машиностроение, 1986. — 216 с.

114. Вишневский А. М. К расчёту электрического поля биполярных электродов // Электричество. 1977. № 7. - С. 87 - 89.

115. Каданер JI. И. Равномерность гальванических покрытий. -Харьков: Харьковск. гос. ун-т, 1960. -414 с.

116. Патент №2229543, Россия 7C25F3/16. Способ электрохимического полирования / И. я. Шестаков, JI. А. Бабкина Заявл. 15.07.2002 Опубл. 27.05.2004 Бюл. №15. Приоритет от 15.07.2002.

117. Орлов В. Ф., Чугунов Б. И. Электрохимическое формообразование. М.: Машиностроение, 1990. - 240 с.

118. Способ электрохимического полирования нержавеющей стали: Заявка № 49-38418, Япония МКИ C23B3/00, НКИ-12А63, заявлено 17.02.70. //Изобретения за рубежом. 1975. №18 - Вып. 21. - С. 68.

119. Гак Е.З., Сапрыкин Ю.Н. Методика исследования свойств макроскопических объемных зарядов в водных средах//Электронная обработка материалов. 1983. №2 (110). - С. 47 - 51.

120. Коевкин В. К. Электрическое поле системы электродов остриё — плоскость // Электронная обработка материалов. 1993. №1. - С. 43 - 45.

121. Динамика роста пузырьков при электролизе воды / В. Г. Нефедов, В. В. Матвеев, В. М. Серебритский и др. // Электрохимия. 1991. № 4. -Т.27. -С. 490-495.

122. Перепелкин К. Е., Матвеев В. С. Газовые эмульсии. Д.: Химия, 1979.-200 с.

123. Шикин В. Б., Назин С. С., Смирнова И. С., Бредихин С. И. О структуре поверхностно активных пузырьков в электролитах. // Электрохимия. 2007. № 6. -Т. 43. - С. 699 - 703.

124. Скорчеллетти В. В. Теоретическая электрохимия. — М.: Химия, 1969.-608 с.

125. Экслер JI. И. Классификация параметров шероховатости // технологические методы повышения качества поверхности деталей машин / Сб. ст. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1978. - С. 140 - 147.

126. Галанин М. П. Квазистационарные электромагнитные поля в неоднородных средах: Математическое моделирование / М. П. Галанин, Ю. П. Попов. М.: Физматлит, 1995. - 319 с.

127. Бухголыд Г. Расчет электрических и магнитных полей. — М.: Ин. Л., 1961.-С. 182.

128. Галанин С. И. Моделирование процесса анодной поляризации при электрохимической обработке микросекундными импульсами тока// Химия и химическая технология. 2001.- Т.44. Вып. 1- С. 63 — 67.

129. Домбровски Л., Пачковски Т. Компьютерное моделирование двумерного течения электролита при электрохимической обработке // Электрохимия, 2005. Т. 41. № 1. С. 102 - 110.

130. Дьяконов Г. К. Вопросы теории подобия в области физико-химических процессов. М., Изд-во АН СССР, 1956. 206 с.

131. Литовка Ю. В., Михеев В. В. Численный расчет электрического поля в гальванической ванне с биполярными электродами // ТОХТ. 2006. №3 -Т.40. - С. 328-334.

132. Литовка Ю. В., Афанасьев А. В. Об одном подходе к численному расчету электрических полей в электролитах. //Вестник ТГТУ. — 2001. №7. -С. 80-100.

133. Dabrowicki L. Basic of the computer simulation of electrochemical shaping. Prace Naukowe PW. Mechanika z. 154. Warszawa: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1992.

134. Kozak J. Electrochemical shaping (ECM). Prace Naukowe PW. Mechanika z.41. Warszawa: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1976.

135. Kozak J.// J. Materials Processing Technology. 1988. V. 76. P. 170.

136. Kozak J. Computer aided manufacturing system for electrochemical sinking. SNOE N 5. Warszawa, 1999.

137. De Greef R. А. Т., Janssen L.J.J.//J. Appl. Electrochem.2001. V.31. P.

138. Sfaira M., Shihiri A., Takenouti H., Marie de Ficguelmont-Loizos M., Ben Bachir A., Khalakhil M. //J. Appl. Electrochem/ 2001. V. 31. P. 537.

139. Toselli A. Overlapping Schwartz methods for Maxwell's equations in three dimensions //Numer. Math. 2000. Vol. 86, No. 4.

140. Winslow A. M. Numerical solution of the guasilinear Poisson equation in a nonuniform triangle mesh // J. Сотр. Phis. 1967. Vol. 2. P. 149-172.

141. Holmes J. W., White R. E. A finite element model of bipolar plate cells // Electrochem. Cell. Des. Selec. Contrib. Symp. Reccent Adv., Houston, Fex., 27-31 March 1983 New York, London, 1984. - P. 311 - 336.

142. Assous F., Degond P., Heintze E., Raviart P. A., Serge J. On a finite element method for solving the three-dimensional Maxwell equations // J. Comput. Phis. 1993. Vol. 199. P. 222-237.

143. COSMOS Advanced Modules. Part 2 ESTAR / Low Frequency Electromagnetic Analysis. 1996.

144. Jin J. The Element Method in Electromagnetics. N.Y.: John Wiley and Sons Inc., 1993.

145. Makridakis G., Monk P. Time-discrete finiteelement schemes for Maxwell's equations, RAIRO Model // Math. Anal. Numer. 1995. Vol. 29. P. 171197.

146. Monk P. A finite element method for approximating the time-harmonic Maxwell equations // Numer. Math. 1992. Vol. 63. P. 243-261.

147. Silvester P. P., Ferrari R. L. Finite Elements for Electrical Engineers. Cambridge: Cambridge University Press, 1990.

148. Мурашев Д. А. Математическое моделирование электрических полей в системах с биполярным электродом: Автореф. дисс. . канд. физ.-мат. наук. — Саратов: изд-во СГТУ, 2006. 20 с.

149. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. — М.: Наука, 1976. — 278 с.

150. Хусу А. П., Виттенберг Ю. Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхностей (теоретико-вероятностиый подход). М.: Наука, 1975. — 344 с.

151. Рязанов Г. А. Опыты и моделирование при изучении электромагнитного поля. — М.: Наука, 1966. 195 с.

152. Байсупов И. А., Волосатов В. А. Справочник молодого рабочего по электрохимической обработке. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1990. — 176 с.

153. Витлин В. Б., Давыдов А. С. Электрофизические и электрохимические методы обработки в металлургическом производстве. — М.: Металлургия, 1988. 127 с.

154. Вишницкий A. JI., Ясногородский И. 3., Григорчук И. П. Электрохимическая и электромеханическая обработка металлов. JI.: Машиностроение, 1971. — 212 с.

155. Галанин С. И., Шорохов С. А. Электрохимическое полирование сталей 60Г и 40X13 с использованием микросекундных импульсов тока прямоугольной формы.// Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2000. — Т.43. Вып. 6 - С. 59-64.

156. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Под ред. В. А. Волосатого — JL: Машиностроение, 1988. -341с.

157. Конструкционные материалы: Справочник/ Б. Н. Арзамасов, В. А. Брострем и др./ Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова. Машиностроение, 1990. -688 с.

158. Животинский П. Б. Пористые перегородки и мембраны в электрохимической аппаратуре. — JL: Химия, 1978. 142 с.

159. Жуков А. П., Малахов А. И. Основы металловедения и теории коррозии-М.: Высш. шк., 1991 — 168 с.

160. Климачев Г. В. К теории прохождения стационарного тока через электролит. // Электрохимия. 2006. -Т. 42. № 2. - С. 220 - 223.

161. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959.-699 с.

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

163. Пашенцев А. Б., Рахчеева Е. В., Журавлев А.Н. Эффективный метод полирования деталей из деформируемых алюминиевых сплавов // Вестник машиностроения. 2004. № 12. - С. 73 — 74.

164. Подураев В. Н. Технология физико-химических методов обработки. М.: Машиностроение, 1985. - 264 с.

165. Приспособления для электрофизической и электрохимической обработки/ Под ред. В. В. Любимова. — М.: Машиностроение, 1988. 169 с.

166. Смоленцев В. П. Технология электрохимической обработки внутренних поверхностей. — М.: Машиностроение, 1978. — 176 с.

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

168. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов. / Под общ. ред. Л. Я. Попил ова. — Л.: Машиностроение, 1971. 544 с.

169. Ставицкий И. Б. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. URL:http:/A¥ww.techno.edu.ru:l 6000/db/msg/l 5634.html (дата обращения 2.02.2008).

170. Piepiinger-Schweiger S. Electropolieren Technischer Metalloberflachen//Metalloberflache. 1984/Bd.38. N11. S. 505-511.

171. Sallivan M. V., Klein D. L., Tinne R. M., Pompliano L. A., Kolb C.

172. A. An electropolishing technique for Germanium and Silicon // J.Electrochem. Soc. 1963. V.110. N. 5. P. 412-419.

173. Bunkin N., Lobeev A.// Phys. Lett. 1997. A229. P. 327.

174. Bunkin N., Lobeev A., Lyakhov G., Ninham B. // Phys.Rev. E 1999.V.60. P. 1681.

175. Tarasevich M.R., Sadkowski A., Yeager E.// Comprehensive Treatise in Electrochemistry// Eds. Bockris J.O.M.:Plenum Press. 1983. V.7.P.301.

176. Bonnel A., Dabosi F., Deslouis C., Duprat M., Keddam M., Tribollet

177. B.// Electrochem. Science and Technology. 1983. V. 130. P. 753.

178. Darowicki K., Krakowiak S., Slepski P. // Electrochem. Comm. 2004. V. 6. P. 860.

179. Krakowiak S., Darowicki K., Slepski P. // Electrochem. Acta. 2005. V. 50. P. 2699.

180. Шестаков И. Я., Бабкина JT. А. Способ электрохимического полирования в растворах нейтральных солей при вибрации детали // Решетнёвские чтения: Материалы Всерос. научно-практ. конф. — Вып. 2. — Красноярск: САА, 1998. С. 76 - 79.

181. Шестаков И. Я., Бабкина Л. А., Жмурко А. Н. О возможностях электрохимического полирования.// Материалы VI Всерос. научн.-практ. конф. Решетневские чтения. Красноярск: СибГАУ, 2002. - С. 91 - 93.

182. Электротехнический справочник. В 3-х т. Т.2. / Под ред. В. И. Герасимова, П. Г. Грудинского и др. М.: Энергоатом из дат, 1981. — 640 с.

183. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Т. 1,2. /Артамонов Б. Д. и др. — М.: Высшая школа, 1983.

184. Фотеев Н. К. Технология электроэрозионной обработки. — М.: Машиностроение, 1980. 184 с.

185. Черепанов Ю.П. Исследование процесса ЭХО глубоких отверстий диаметром от 1,5 до 5 мм в деталях из жаропрочных и нержавеющих сплавов. Автореф. дисс. . .к. т. н. — М.: 1968. — 19 с.

186. Тюрин А. Г. Семинары по химической технологии и моделированию технологических процессов. Челябинск: Челяб. гос. ун-т, 1995.-30 с.

187. Таблицы физических величин. Справочник/ Под ред. И. К. Кикоина-М.: Атомиздат, 1976 1000 с.

188. Технология и экономика электрохимической обработки/ Под ред. Ф. В. Седыкина. -М.: Машиностроение, 1980. — 192 с.