автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Влияние дополнительной поляризации электродов на точность и качество поверхности при электрохимической обработке микросекундными импульсами тока

На правах рукописи

ИДРИСОВ Тимур Рашитович

ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОДОВ НА ТОЧНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ

ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ МИКРОСЕКУНДНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ ТОКА

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2003

Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете на кафедре оборудования и технологии сварочного производства

Научный руководитель -

д-р техн. наук, профессор Зайцев Александр Николаевич

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, профессор Галанин Сергей Ильич

канд. техн. наук, доцент Салахутдинов Ринат Мияссарович

Ведущее предприятие -

Государственное унитарное предприятие "НКТБ Искра"

Защита состоится 4 декабря 2003 г. в •^У'^часов на заседании диссертационного совета Д212.288.04 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа-центр, ул. К.Маркса, 12, корп. 1, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан 29 октября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д-р техн. наук, профессор

А.М. Смыслов

174 &2L

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Малоразмерные детали и конструктивные элементы с характерным размером порядка 1 мм находят широкое применение в различных отраслях промышленности и в ряде случаев определяют современный уровень технического прогресса в медицинской и электронной технике, приборостроении, в ряде областей высоких технологий.

Традиционные электрофизические и механические методы обработки для изготовления такого рода деталей не всегда приемлемы. Они либо не обеспечивают требуемой точности и шероховатости поверхности, либо приводят к недопустимым изменениям физико-механических свойств поверхностного слоя, возникновению заусенцев и острых кромок.

Одним из путей решения этой проблемы является применение импульсной электрохимической обработки (ЭХО). Однако в настоящее время уровень ее технической реализации в промышленности недостаточно высок. На лучших серийных образцах станков может быть достигнута шероховатость Ra 0,2..0,8 мкм, погрешность обработки ±10..20 мкм, что не позволяет в полной мере охватить номенклатуру рассматриваемого класса деталей. В то же время в ряде научных школ Российской Федерации, Республики Молдова, стран Западной Европы на лабораторном и опытно-промышленном уровне были получены результаты, показывающие возможность дальнейшего повышения точности и качества поверхности при ЭХО за счет использования биполярных импульсов тока микро- и наносекундного диапазона. Большой вклад в изучение теории и технологии процесса импульсной ЭХО внесли: А.Г. Атанасянц, С.И. Галанин, А.Д. Давыдов, А.И. Дикусар, Л.Б. Дмитриев, Г.Н. Зайдман, В.В. Любимов, Е.М. Румянцев, A.B. Рыбалко, Б.П. Саушкин, Ф.В. Седыкин, М. Data, D. Landolt, R. Schuster и др.

Однако в настоящее время для ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока не существует серийно выпускаемого оборудования (станков, источников питания, систем автоматического управления) и технологических рекомендаций, обеспечивающих высокопроизводительное автоматизированное изготовление малоразмерных деталей с шероховатостью поверхности Ra менее 0,1..0,2 мкм и погрешностью обработки менее 10 мкм. Существуют проблемы и теоретического плана, в частности, в понимании физико-химических особенностей процесса и подходов к его оптимизации, имеются разногласия в интерпретации ряда экспериментальных данных. В совокупности это тормозит развитие метода и снижает достоверность экспертных оценок его технологической применимости в отношении новых материалов, различных размеров и форм обрабатываемых поверхностей. Причинами этого-япттяютсп; низкая достоверность и неполнота описания зависимостей анодного и^Ййг^^^^д^рциаЛов в суще-

ственно нестационарных условиях при высоких (до 100 А/см2) плотностях тока и при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности током малой (менее 1 А/см2) плотности; отсутствие в известных работах информации о совокупном влиянии параметров и схем подачи рабочих импульсов и дополнительных импульсов тока обратной полярности на химический состав и физико-механические свойства поверхностного слоя детали, а также на выходные технологические показатели процесса (шероховатость поверхности, производительность, энергоемкость); отсутствие формального математического описания процесса ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, позволяющего поставить и решить задачу определения оптимальных параметров дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности и рабочих импульсов тока с точки зрения производительности и точности; отсутствие научно обоснованных информационных сигналов, позволяющих в процессе обработки определять условия достижения наибольшей точности и качества обработанной поверхности, и максимально допустимое значение тока обратной полярности, при котором не возникает электрохимического растворения рабочей поверхности электрода-инструмента (ЭИ).

Таким образом, комплекс задач, связанный с дальнейшим исследованием, оптимизацией и повышением выходных технологических показателей процесса электрохимического изготовления малоразмерных деталей микросекундными импульсами при наличии дополнительной поляризации электродов током малой плотности, является актуальным.

Работа выполнялась в рамках государственной научно-технической программы Академии наук Республики Башкортостан "Проблемы машиноведения конструкционных материалов и технологий", а также в соответствии с заданием Министерства образования РФ по направлению "Производственные технологии" (ПР-577 от 30.03.03).

Цель работы: повышение точности и качества поверхности малоразмерных деталей при ЭХО микросекундными импульсами за счет дополнительной поляризации электродов током малой плотности.

Основные решаемые задачи:

1. Усовершенствовать методику, разработать экспериментальную оснастку и электронное оборудование для определения зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока в условиях нестационарности электродных процессов (при длительности поляризации 5.. 100 мкс) и при высоких (до 100 А/см2) плотностях тока.

2. Установить и представить в виде математических моделей зависимости анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока для типовых групп металлов и электролитов в условиях высокоскоростно-

го растворения при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности током малой плотности.

3. Выявить влияние параметров и схем подачи дополнительных импульсов тока на химический состав и физико-механические свойства поверхностно-

1 го слоя детали, а также на выходные технологические показатели процесса (точность, шероховатость поверхности, производительность, энергоемкость).

4. Разработать математическую модель процесса ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, позволяющую поставить и решить задачу определения оптимальных параметров рабочего и дополнительного импульсов с

V точки зрения производительности и точности обработки.

5. Выявить информационные сигналы, позволяющие определять условия достижения наибольшей точности копирования, контролировать изменение физико-химических свойств обрабатываемой поверхности и определять предельные параметры импульса тока обратной полярности, при которых не возникает электрохимического растворения ЭИ.

6. Разработать требования к источнику питания и системе управления электрохимического станка для ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, технологические рекомендации по выбору режимов обработки.

Основные научные результаты, полученные лично автором и выносимые на защиту

1. Усовершенствованная методика для определения зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока в условиях нестационарности электродных процессов (при длительности поляризации 5..100 мкс) при высоких (до 100 А/см2) плотностях тока.

2. Экспериментальные зависимости анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока для типовых групп электродных материалов в водных растворах хлорида и нитрата натрия при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности током малой плотности.

3. Математическая модель формообразования при ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, учитывающая зависимости анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока, влияние на анодный потенциал дополнительного импульса обратной полярности, а также изменение температуры и газонаполнения электролита в межэлектродном промежутке (МЭП).

4. Информационные сигналы и алгоритмы, позволяющие оперативно определять параметры импульсов для достижения наибольшей локализации процесса обработки, контролировать увеличение содержания хрома в поверхностном слое при биполярной ЭХО хромосодержащих сталей и определять пре-

дельные (по амплитуде и длительности) параметры импульса обратной полярности, при которых отсутствует растворение ЭИ.

Научная новизна

1. На основании усовершенствованной методики измерения электродных потенциалов получены зависимости анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации (5.. 100 мкс) и плотности рабочего тока (до 100 А/см2) при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации, которые могут быть использованы в дальнейших фундаментальных и прикладных исследованиях нестационарного электролиза, а также для математического моделирования и прогнозирования технологического результата обработки.

2. Установлено, что при подаче дополнительного импульса тока обратной полярности перед рабочим импульсом увеличивается время установления электродных потенциалов. При этом, чем ниже плотность рабочего тока на участке обрабатываемой поверхности, тем в большей степени влияет дополнительный импульс на установление потенциалов, т.е. увеличивается неэквипотенциаль-ность обрабатываемой поверхности и повышается локализация процесса растворения.

3. Установлено, что при ЭХО сталей в нитратном электролите подача дополнительного импульса тока малой плотности прямой полярности перед рабочим импульсом приводит к пассивации обрабатываемой поверхности, в результате чего увеличивается установившееся значение анодного потенциала. При этом за счет выбора таких параметров рабочего и дополнительного импульсов, тока, при которых процесс активации и растворения будет происходить на участках поверхности, наиболее приближенных к ЭИ, повышается точность обработки.

4. Установлено, что в условиях биполярной ЭХО хромосодержащих сталей за счет восстановления ионов хрома в поверхностном слое в течение импульса обратной полярности происходит увеличение содержания хрома либо полное покрытие обработанной поверхности хромом, приводящее к существенному снижению шероховатости обработанной поверхности (Ла менее 0,1 мкм) и уменьшению потенциала растворения материала.

5. Разработана модель формообразования при ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока с учетом зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока, влияния на анодный потенциал дополнительного импульса обратной полярности, а также изменения температуры и газонаполнения электролита в МЭП. На основе модели поставлена и решена задача оптимизации параметров дополнительного и рабочего импульсов для достижения максимальной производительности при заданном коэффициенте локализации.

6. На основе анализа формы импульсов напряжения на МЭП выявлены информационные сигналы, позволяющие определять параметры импульсов для

достижения наибольшей локализации процесса обработки, контролировать увеличение содержания хрома в поверхностном слое при биполярной ЭХО хромосодержащих сталей и определять предельные параметры импульса обратной полярности, при которых отсутствует растворение ЭИ.

Практическая значимость работы:

1. Полученные экспериментальные зависимости анодных и катодных потенциалов от длительности поляризации и плотности тока могут быть использованы при прогнозировании выходных технологических результатов ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока.

2. Технические требования к источнику питания и системе управления использованы при создании современного промышленного электрохимического оборудования на Стерлитамакском станкостроительном заводе имени Ленина (станок модели ЕСМ-1500А).

3. Технологические рекомендации использованы в рамках хоздоговоров и международных контрактов Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) при разработке операций изготовления малоразмерных элементов деталей медицинской техники и имплантантов.

4. Материалы работы использованы при разработке и внедрении в учебный процесс методических указаний к лабораторным работам в УГАТУ.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: VII Международном Фрумкинском симпозиуме по электрическим методам обработки (Москва, 2000 г.), Международной конференции «Теоретическая информатика. От теории к практике» (Уфа, 2000 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов» (Уфа, 2000 г.), III Международном научно-практическом семинаре «Современные электрохимические технологии в машиностроении» (Иваново, 2001 г.), Международной научно-технической конференции «Современная электротехнология в машиностроении» (Тула, 2002 г.), IV Международном научно-практическом семинаре «Современные электрохимические технологии в машиностроении» (Иваново, 2003 г.) и на ежегодных технических семинарах и конференциях молодых ученых УГАТУ.

Публикации По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых изданиях центральной, международной печати и 2 патента Российской Федерации на изобретение.

Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 178 страницах и состоит из введения, пяти глав, посвященных анализу литературы, теоретическим и экспериментальным исследованиям, заключения, списка литературы из 168 названий, содержит 8 таблиц и 131 рисунок.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, изложены научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приведены примеры типовых малоразмерных (< 1 мм) деталей и конструктивных элементов, используемых в различных отраслях промышленности, и совокупность предъявляемых к ним технических требований. На основе сравнительного анализа сделан вывод, что они, как правило, имеют шероховатость поверхности Яа 0,02..0,2 мкм, погрешность обработки не более 10 мкм. В ряде случаев конструкции являются нежесткими и ажурными, выполняются из высокопрочных и твердых материалов, на их рабочей поверхности недопустимы измененные (дефектные) слои, заусенцы и острые кромки. Традиционные электрофизические и механические методы для их обработки не всегда приемлемы, так как не обеспечивают всего комплекса технических требований. Таким образом, возникает потребность в разработке более совершенной технологии. Показано, что данная задача может быть решена на основе дальнейшего развития ЭХО с использованием микросекундных импульсов.

Проведен обзор научной литературы, отражающий состояние вопроса о повышении точности и качества поверхности при ЭХО. В связи с тем, что физико-химическое состояние поверхности детали и технологические характеристики ЭХО определяются электродными процессами, обоснована необходи-. мость определения зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока в нестационарных условиях, а также исследования электродных процессов при дополнительной поляризации электродов импульсами тока малой плотности прямой или обратной полярности. Проанализированы методы измерения электродных потенциалов в условиях ЭХО и показаны преимущества метода разрыва электрической цепи тока для измерения электродных потенциалов в нестационарных условиях при высоких плотностях тока. Обоснована необходимость оптимизации параметров рабочих импульсов и дополнительных импульсов тока малой плотности для достижения наибольшей точности обработки. Отмечено, что для создания прогнозируемого и стабильного технологического процесса требуется нахождение информационных сигналов для оперативного контроля, отражающих условия достижения наибольшей локализации процесса и изменения физико-химических свойств поверхности электродов. Сформулированы цель работы и задачи исследований.

Во второй главе приведены методики и оборудование для экспериментальных исследований. Дано обоснование выбора используемых материалов электродов, электролитов и условий экспериментов, оценены погрешности измерений.

Рассмотрена методика получения зависимостей электродных потенциалов от длительности поляризации и плотности рабочего тока методом разрыва электрической цепи и представлена конструкция экспериментальной установки, включающей электрохимическую ячейку коаксиальной конструкции и электронный блок разрыва цепи тока за время ~10"8с. Приведены характеристики измерительной аппаратуры и условия проведения экспериментов.

Рассмотрена методика и лабораторная установка для проведения технологических экспериментов и исследований информационных сигналов о физико-химическом состоянии поверхности на основе анализа напряжения на МЭП.

Представлена опытно-промышленная установка для технологических исследований, имитирующая производственные условия, на базе модернизированного электрохимического копировально-прошивочного станка модели 4420Ф11 со специальным источником технологического тока для обработки биполярными микросекундными импульсами.

В третьей главе приведены экспериментальные зависимости и математические модели электродных потенциалов от длительности поляризации (5..100 мкс) и плотности рабочего тока (до 100 А/см2) для различных материалов электродов и электролитов при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации током малой плотности. При этом показано, что зависимости анодного потенциала в активирующем хлоридном электролите ИаС1 при равных температурах и электропроводностях располагаются ниже, чем в пассивирующем кислородсодержащем ИаЫОз, что объясняется активирующим действием хлорид ионов. В хлоридном электролите на поверхности катода преимущественно протекает реакция выделения водорода, поэтому материал катода незначительно влияет на перенапряжение катодной реакции. В нитратном электролите зависимости катодного потенциала от длительности поляризации располагаются выше, чем в хлоридном, что может быть связано с реакцией восстановления нитрат-иона Ы03", протекающей с меньшим перенапряжением. При высоких плотностях тока (>50 А/см2), при условии, что анодный потенциал перед импульсом имеет стационарное значение, для таких материалов, как железо, никель, стали 40X13 и 12Х18Н10Т, в процессе установления анодный потенциал проходит через максимум, что связано с одновременным протеканием процессов заряда и изменения емкости двойного электрического слоя (ДЭС). В аналогичных условиях для легкопассивируемых материалов, таких как титан, экстремумы отсутствуют, что можно объяснить наличием плотной оксидной пленки, имеющей более стабильную емкость. При ЭХО титана и его сплавов микросекундными импульсами тока потенциал растворения существенно зависит от параметров импульсов, например, с увеличением частоты импульсов значение потенциала вначале уменьшается, достигает минимального значения и далее увеличивается. Данное явление связано с конкуренцией процессов растворения и генерации фазовой пленки.

Увеличение температуры электролита с 20 до 50 °С, давления в МЭП от 0 до 2,5 МПа и рН с 7 до 2 незначительно влияет на зависимости фа(7,у). При изменении значения рН электролита с 7 до 10 наблюдается увеличение анодного потенциала в начальный момент времени с последующим снижением, которое может быть связано с подкислением прианодного слоя в течение импульса.

При- подаче импульса тока малой плотности обратной полярности перед рабочим импульсом время установления анодного потенциала увеличивается. Чем больше амплитуда уд и длительность Гд дополнительного импульса обратной полярности, тем меньше скорость установления анодного потенциала (рис. 1).

40 60 МКС

100

40 £0 Г, МКС

а О

Рис. 1. Зависимости анодных потенциалов стали 40X13 от длительности рабочего импульса (плотность тока 10 (а) и 40 А/см2 (б)) в 15% растворе ЫаЫ03 при-различных параметрах дополнительного импульса обратной полярности

При подаче дополнительного импульса тока малой плотности прямой полярности перед рабочим импульсом время установления анодного потенциала уменьшается. При ЭХО сталей в нитратном электролите происходит подъем кривых установления анодного потенциала в рабочем импульсе, связанный с пассивацией анода в течение дополнительного импульса (рис. 2).

Фа, В

т°1 -0- Униполярный /,=0,5А/см!, Г,=200мкс ¿,=0,5 А/см2, (,=200мкс

А/см2

80

0.5

100

0 £

/', I -о- Униполярный 40 _/д=0,5А/см\ А7™2 Гд=200мкс

Уд=0,5А/см2, ;,=200мкс

20

40 60 I, МКС

80

100

40 60" (, МКС

а 6

Рис. 2. Зависимости анодных потенциалов стали 40X13 от длительности рабочего импульса (плотность тока 10 (а) и 40 А/см2 (б)) в 15% растворе ЫаМ03 при различных параметрах дополнительного импульса прямой полярности

Было предложено зависимости фак(/,у) описывать аппроксимационной формулой следующей структуры:

(1)

где фо(/) - установившееся значение потенциала; - слагаемое, опреде-

ляющее нестационарный характер изменения потенциала; - время,

определяющее величину смещения кривых ПРИ использовании в паузе

между рабочими импульсами дополнительных импульсов тока обратной или прямой полярности.

Четвертая глава посвящена исследованию технологических показателей, математическому моделированию, постановке и решению задачи оптимизации параметров импульсов при ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока по критерию наибольшей производительности, при которой достигается заданная степень локализации процесса. Рассмотрен случай копирования полусферического ЭИ. Данная схема охватывает наиболее сложные аспекты операций электрохимического копирования и допускает получение удобного для анализа аналитического решения. Разработана математическая модель процесса электрохимического формообразования микросекундными импульсами тока с учетом полученных зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности импульса и плотности тока при изменении температуры и газонаполнения электролита в условиях полного восстановления межэлектродной среды и состояния поверхности электродов в паузах между импульсами. Учет зависимостей электродных потенциалов от длительности импульса и плотности тока позволил получить расчетные профили обработанных поверхностей, адекватные экспериментальным (рис. 3). Особое внимание привлекает характерный перелом на фактическом профиле лунки и профиле, описываемым моделью (область А на рис.3, б), обусловленный наличием участков поверхно-

Рйс. 3. Экспериментальные и расчетные профили лунок. Условия экспериментов: материал ЭИ и ЭЗ - сталь 12Х18Н10Т, электролит - 5% ЫаС1, радиус ЭИ г=0,75 мм, величина МЭЗ 5=100 мкм, количество электричества в каждом эксперименте одинаково. Амплитуда Импульса 8 В, длительность ? равна 15 (я), 30 (б) и 100 мкс (в)

Л(ЛФ*)=

сти, для которых в течение действия импульса скорость анодного растворения равна нулю, что описывается граничным условием вида

Ф* < ф^.

[лС/Х ф„ ^ я>„. (2)

где т] - выход по току, <ра/, - величина потенциала растворения.

В качестве параметра, характеризующего точность копирования, предложено использовать отношение величины й/У (И - глубина лунки, У - диаметр лунки) для исследуемого процесса к й/У для идеального сегмента сферы. В рассматриваемых условиях при длительности импульса 20-30 мкс достигается наибольшая точность копирования (рис. 4). При длительности импульсов меньше 20 мкс точность копирования низкая, так как большая часть электричества тратится на заряд емкости ДЭС, а процесс растворения начинается неравномерно, на отдельных микроучастках обрабатываемой поверхности. В математической модели это явление не учитывается, поэтому при длительностях импульсов

50 100 150 200 /, мкс

Рис. 4. Зависимость отношения Ш к А/У/ от длительное™ импульса (условия эксперимента см. рис. 3)

меньше 20 мкс расчетные и экспериментальные данные отличаются (см. рис. 4). С увеличением длительности импульса более 30 мкс локализация процесса снижается за счет того, что анодный потенциал достигает потенциала растворения на все большей площади обрабатываемой поверхности.

Для достижения производительности, достаточной для промышленного использования исследуемого процесса, обработку следует вести не одиночными, а группами импульсов тока, синхронизированными с определенной фазой колебания ЭИ. Исключение взаимовлияния импульсов не всегда возможно, поэтому процесс обработки ведут при некоторых установившихся значениях поляризации, которые контролируются и поддерживаются за счет выбора параметров рабочих и дополнительных импульсов. Для анализа локализации процесса ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока в условиях взаимного влияния импульсов моделировались процессы, происходящие в МЭП, который состоит из двух участков с различной величиной межэлектродного зазора (МЭЗ). Каждый из участков представляет собой пространство, заполненное неподвижным электролитом. На электроды подается импульс напряжения прямоугольной формы. Расчет каждого участка проводится независимо.

В качестве числового безразмерного параметра, характеризующего локализацию анодного растворения, было выбрано отношение величины

1

Ж

для исследуемого процесса (Уест - скорость электрохимического растворения, л-величина МЭЗ) к этой же величине, которая имела бы место при постоянстве электродных потенциалов, температуры и газовыделения

1 dV *■* г ест

V ест ds

1 dV'^f ест

тг ideal ест ds

s dV " г ест

V ' ест ds

(3)

Расчет скорости растворения проводился с учетом зависимостей электродных потенциалов от длительности поляризации и плотности тока, выделения газа и повышения температуры электролита, а также изменения формы зависимостей анодного и катодного потенциалов при подаче серии импульсов

А. . ^МфЛ^НФЛл))^^ (4)

V = k С!

ест] ^ ест

S,

где z - толщина слоя, снятого с единицы поверхности; /= 1,2 - номер ступеньки; кат- электрохимическая постоянная; U- напряжение на МЭП; а,- электропроводность электролита; Cg - объемное газонаполнение, Т- температура; зависимости (paX'j) определялись по формуле (1).

Проведенные исследования показали высокую информативность предложенного критерия оценки локализации ktoc. Зависимости к1ос от различных параметров обработки (длительности импульса, паузы между импульсами, межэлектродного зазора и др.) могут носить экстремальный характер, например, нагрев электролита увеличивает, а выделение газа снижает коэффициент локализации. При увеличении длительности импульса начинает преобладать влияние газонаполнения. В этом случае величина kioc начинает уменьшаться и при некоторых условиях может стать меньше единицы, т.е. будет происходить снижение точности копирования.

При получении зависимостей kioc от параметров обработки при ЭХО группами импульсов биполярного тока учитывался известный факт, что импульсы обратной полярности обеспечивают ускоренный спад электродных потенциалов в паузе между рабочими импульсами.

Задача оптимизации параметров импульсов может быть сформулирована следующим образом: определить значения амплитуды и длительности рабочего импульса и длительности паузы для достижения максимальной производительности процесса при обеспечении заданного коэффициента локализации к ¡ос

¡Ken, таХ

I ]r > L-* (5)

L */«■ ~К 1ос

На основе анализа формы импульса напряжения на МЭП выявлен косвенный сигнал, отражающий момент t (рис. 5) достижения наибольшей лока-

лизации процесса растворения. В процессе обработки регулируют параметры рабочих импульсов или дополнительных импульсов тока обратной полярности таким образом, чтобы поддерживать заданное соотношение возрастающего участка (см. рис. 5), связанного с процессом заряда емкостей ДЭС анода и катода, и горизонтального участка, обусловленного процессом растворения. Заданное соотношение определяется экспериментально для конкретных условий, исходя из требуемых точности и производительности обработки.

возрастающий

горизонтальный участок

Рис. 5. Осциллограммы напряжения и тока в МЭП. Материал детали 12X18Н10Т, электролит 20% ЫаНОз, длительность импульса 20 мкс

Установлено, что в условиях ЭХО хромосодержащих сталей при подаче дополнительного импульса тока обратной полярности снижается шероховатость поверхности с достижением зеркального блеска (рис. 6, б), увеличивается содержание хрома в поверхностном слое по сравнению с основой в 1,3..2 раза (по результатам исследований поверхности методом вторично-ионной масс-спектроскопии), в ряде случаев создается слой хрома с толщиной 50.. 100 атомных слоев, что способствует повышению коррозионной стойкости детали. При этом уменьшается потенциал растворения с ~1,8 до ~1,2 В, что позволяет контролировать достижение указанных свойств поверхности по снижению остаточного напряжения в паузе между импульсами (рис. 7,а). Данный режим можно использовать как финишный для получения высокого качества поверхности.

20 мкм

-20

0 мм 1,6 3,2 10мм

а 6

Рис. 6. Общий вид и профили поверхностей после униполярной (а) и биполярной (б) ЭХО. Материал - сталь 40X13, электролит - 8% ЫаЖ)3

В связи с тем, что при подаче импульса обратной полярности существует возможность растворения ЭИ, был выявлен косвенный сигнал, позволяющий контролировать наступление момента полного заряда емкости ДЭС ЭИ и начала его растворения (рис. 7, б). Для отсутствия растворения ЭИ необходимо выбирать длительность импульса обратной полярности меньше времени /„" (см. рис. 7, б).

200м кс 200мкс

а 6

Рис. 7. Осциллограммы напряжения и тока в МЭП: остаточное напряжение в паузе между импульсами в условиях униполярной (11А) и биполярной (ОД ЭХО (а); определение предельной длительности /„ импульса обратной полярности при плотности тока импульса обратной полярности 4 и 8 А/см2 (б)

Были проведены комплексные сравнительные исследования по точности обработки, качеству поверхности, энергоемкости и производительности процесса при ЭХО с использованием дополнительных импульсов прямой и обратной полярности. Установлено, что подача импульса тока малой плотности прямой полярности способствует снижению погрешности копирования на 30-50%, шероховатости поверхности на 10-20% по сравнению с униполярной ЭХО при одинаковых параметрах рабочего импульса. При этом на 10-30% увеличивается энергоемкость процесса. При подаче дополнительных импульсов обратной полярности в паузах между рабочими импульсами наблюдается существенное в 24 раза снижение шероховатости поверхности и повышение точности копирования в 1,5-2,5 раза по сравнению с униполярной ЭХО. При этом снижается производительность процесса на 20-60%.

В пятой главе разработаны технические требования к источнику питания и системе управления, которые могут быть использованы при проектировании современного промышленного оборудования для ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока. Показаны примеры технологического применения результатов исследований. Представлены методические указания к лабораторной работе "Моделирование процессов в электрохимической ячейке", разработанные с учетом материалов диссертации и используемые в учебном процессе в Уфимском государственном авиационном техническом университете.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

№1 основе теоретических и экспериментальных исследований высокоскоростного анодного растворения импульсами тока микросекундной длительности при дополнительной поляризации электродов током малой плотности прямой и обратной полярности выявлены условия, обеспечивающие достижение наибольшей точности копирования и высокого качества поверхности, а также предложены способы их оперативного контроля.

1. Усовершенствована методика и разработано электронное оборудование для определения зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности (5.. 100 мкс) поляризации и плотности тока (до 100 А/см2) с использованием метода разрыва электрической цепи тока. Повышена точность измерения электродных потенциалов при высоких плотностях тока за счет уменьшения времени разрыва электрической цепи тока до 10"8 с и применения математических методов обработки сигналов.

2. Получены зависимости анодных и катодных потенциалов от длительности поляризации и плотности тока для различных материалов в водных растворах хлорида и нитрата натрия при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности током малой плотности.

3. Установлено, что при подаче дополнительного импульса тока обратной полярности перед рабочим импульсом увеличивается время установления электродных потенциалов. При этом, чем ниже плотность рабочего тока на участке обрабатываемой поверхности, тем в большей степени влияет дополнительный импульс на установление потенциалов, т.е. увеличивается неэквипотенциапь-ность обрабатываемой поверхности и повышается локализация процесса растворения.

4. Установлено, что при ЭХО сталей в нитратном электролите подача дополнительного импульса тока малой плотности прямой полярности перед рабочим импульсом приводит к пассивации обрабатываемой поверхности, в результате чего увеличивается установившееся значение анодного потенциала. При этом за счет выбора таких параметров рабочего и дополнительного импульсов тока, при которых процесс активации и растворения будет происходить на участках поверхности наиболее приближенных к ЭИ, повышается точность обработки.

5. Установлено, что в условиях биполярной ЭХО хромосодержащих сталей при определенных параметрах импульса обратной полярности происходит увеличение содержания хрома в поверхностном слое либо полное покрытие обработанной поверхности хромом. При этом существенно (Яа менее 0,1 мкм) снижается шероховатость обработанной поверхности и уменьшается потенциал растворения материала, что приводит к снижению энергоемкости процесса.

6. Разработана модель формообразования при ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, с учетом зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока и влияния на анодный потенциал дополнительного импульса обратной полярности, а также изменения температуры и газонаполнения электролита в МЭП. Поставлена и решена задача оптимизации параметров импульсов для достижения максимальной производительности при заданном коэффициенте локализации.

7. На основе анализа формы импульсов напряжения на МЭП выявлены информационные сигналы, позволяющие определять параметры импульсов для достижения заданной точности обработки, контролировать увеличение содержания хрома в поверхностном слое при биполярной ЭХО хромосодержащих сталей и определять предельные параметры импульса обратной полярности, при которых отсутствует растворение ЭИ.

8. Разработаны технические требования к источнику питания, системе управления электрохимического станка для ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока и технологические рекомендации по выбору режимов обработки.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Идрисов Т.Р. Методика измерения приэлектродных потенциалов при нестационарном электролизе // Технология и оборудование современного машиностроения: Сб. тр. научно-техн. конф. - Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2000. - С. 85.

2. Идрисов Т.Р. и др. Электродные потенциалы сплавов при поляризации импульсными токами высокой плотности / Т.Р. Идрисов, H.A. Амирханова, А.Н. Зайцев // Фундаментальная электрохимия и электрохимическая технология: Сб. докл. VII Междунар. Фрумкинского симпозиума. - М.: Министерство промышленности, науки и технологий РФ, Российская академия наук, Московский государственный университет, 2000. - 4.2. - С. 659.

3. Идрисов Т.Р., Зайцев А.Н. Исследование приэлектродных потенциалов при нестационарном электролизе // Теоретическая информатика от теории к практике: Сб. тр. Междунар. конф. - Уфа: Министерство образования РФ, Российская академия наук, Уфимский государственный авиационный технический университет, 2000.-С. 80-83.

4. Пат. РФ 2188102 от 14.12.2000. Способ электрохимической обработки титановых сплавов / И.Л. Агафонов, C.B. Безруков, Н.З. Гимаев, А.Н. Зайцев, Т.Р. Идрисов, В.Н. Куценко, P.P. Мухутдинов, М.С. Смирнов.

5. Амирханова H.A. и др. Анодные процессы при наложении импульсов тока микросекундной длительности / H.A. Амирханова, Т.Р. Идрисов, А.Н. Зайцев // Современные электрохимические технологии в машиностроении: Сб. тр.

Междунар. научно-техн. конф. - Иваново: Министерство образования РФ, Российское химическое общество им. Д.И. Менделеева, Ивановский государственный химико-технологический университет, 2001. - С. 11-12.

6. Идрисов Т.Р. и др. Исследование электродных потенциалов в нестационарных условиях при электрохимической обработке / Т.Р. Идрисов,

A.Н. Зайцев, H.A. Амирханова // Электронная обработка материалов. - 2001. -№1.-С. 4-8.

7. Идрисов Т.Р. и др. Развитие анодного процесса при наложении импульса тока малой длительности / Т.Р. Идрисов, А.Н. Зайцев, H.A. Амирханова // Электронная обработка материалов. - 2001. - №4. - С. 4-8.

8. Идрисов Т.Р. и др. Построение эмпирических зависимостей анодного потенциала от длительности импульса тока / Т.Р. Идрисов, А.Н. Зайцев,

B.П. Житников // Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов: Сб. статей Всерос. научно-практ. конф. - Уфа: Государственное унитарное предприятие НКТБ "Искра", Уфимский государственный авиационный технический университет, 2001. - С. 20-23.

9. Моделирование процессов в электрохимической ячейке: Методические указания к лабораторной работе по дисциплинам «Теоретические основы обработки металлов концентрированными потоками энергии» и «САПР в реновации» / Сост.: А.Н. Зайцев, P.A. Зарипов, Т.Р. Идрисов, М.С. Смирнов. - Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2001. -18 с.

10. Идрисов Т.Р. и др. Моделирование электрохимической обработки микросекундными импульсами тока на примере копирования полусферы / Т.Р. Идрисов, А.Н. Зайцев, В.П. Житников // Современная электротехнология в машиностроении: Сб. тр. Междунар. научно-техн. конф. - Тула: Министерство образования РФ, Тульский государственный университет, 2002. - С. 116-123.

11. Решение о выдаче патента 2003103461/02 МПК 7: В23Н 3/00, 3/02 от 05.02.2003. Способ электрохимической обработки титана и титановых сплавов / И.Л. Агафонов, C.B. Безруков, Н.З. Гимаев, А.Н. Зайцев, Т.Р. Идрисов, В.Н. Куценко, Р.Р. Мухутдинов, М.С. Смирнов.

12. Идрисов Т.Р., Зайцев А.Н. Исследование физико-химических свойств обработанной поверхности после биполярной ЭХО // Современные электрохимические технологии в машиностроении: Материалы IV Междунар. научно-практ. семинара. - Иваново: Министерство образования РФ, Ивановский государственный химико-технологический университет, Институт химии растворов РАН, 2003.-С. 18-20.

ИДРИСОВ Тимур Рашитович

ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОДОВ НА ТОЧНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ

ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ МИКРОСЕКУНДНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ ТОКА

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 14.10.03. Формат 60x84 1/16

Бумага офсетная №1. Печать плоская. Гарнитура Тайме. Усл.печ.л 1,0

Усл. кр. - отг 1,0. Уч.-изд.л 0,9.

Тираж 100 экз. Заказ № 123

Уфимский государственный авиационный технический университет Редакционно-издательский комплекс УГАТУ 450000, Уфа-центр, ул. К.Маркса, 12.

VT 4 s2 lü 17 4 82

i

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса по проблеме повышения точности и качества поверхности при электрохимической обработке малоразмерных деталей.

1.1 Номенклатура и технические требования, предъявляемые к малоразмерным деталям.

1.2 Основные направления повышения точности ЭХО.

1.3 Основные направления повышения качества поверхности деталей при ЭХО.

1.4 Анализ методов измерения ЭП при нестационарном электролизе импульсами тока высокой плотности.

1.5 Цель и задачи исследования.

Глава 2. Методика экспериментальных исследований.

2.1 Методика измерения ЭП в нестационарных условиях при высоких плотностях тока.

2.1.1 Измерение ЭП методом разрыва электрической цепи.

2.1.2 Получение зависимостей ЭП от длительности поляризации и плотности тока.

2.2 Установка для измерения ЭП.

2.2.1 Высокочастотный ключ для коммутации тока.

2.2.2 Измерительная аппаратура.

2.2.3 Электрохимическая ячейка для измерения ЭП.

2.3 Лабораторная установка для исследования процесса электрохимического формообразования.

2.4 Установка для поиска информационного сигнала о состоянии процессов в МЭП.

2.5 Модернизированная промышленная установка для технологических исследований.

2.6 Материалы электродов и рабочие жидкости.

2.7 Методика исследования поверхности после ЭХО.

2.8 Оценка достоверности результатов экспериментов.

Глава 3. Исследование зависимостей ЭП от длительности поляризации в условиях импульсной униполярной и биполярной ЭХО.

3.1 Зависимости ЭП от длительности поляризации в активирующем электролите №С1.

3.2 Зависимости ЭП от длительности поляризации в пассивирующем электролите №N03.

3.3 Влияние температуры, давления и рН электролита на характер установления ЭП.

3.4 Влияние дополнительной поляризации на характер установления ЭП.

3.4.1 Зависимости ЭП от длительности поляризации при подаче дополнительных импульсов обратной полярности.

3.4.2 Зависимости ЭП от длительности поляризации при подаче дополнительных импульсов прямой полярности.

3.4.3 Исследование ЭП в условиях нестационарности физико-химических свойств поверхности.

3.5 Феноменологическая модель процесса установления ЭП в условиях нестационарного электролиза при высоких плотностях тока.

3.6 Построение математической (интерполяционной) модели установления ЭП (ра,к(и) по экспериментальным данным.

Выводы по Главе 3.

Глава 4. Исследование и оптимизация процесса ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока.

4.1 Математическое моделирование процесса ЭХО микросекундными импульсами тока при воздействии единичного импульса.

4.1.1 Постановка задачи для расчета формы детали при ЭХО микросекундными импульсами тока.

4.1.2 Верификация математической модели процесса ЭХО при копировании малоразмерного полусферического ЭИ.

4.2 Моделирование процесса ЭХО при воздействии последовательности микросекундных импульсов тока.

4.2.1 Постановка задачи, обоснование начальных и краевых условий для моделирования процесса ЭХО при копировании ступенчатого ЭИ.

4.2.2 Определение величины снимаемого припуска при копировании ступеньки.

4.2.3. Определение коэффициента локализации при учете нагрева электролита и газовыделения.

4.2.4 Определение коэффициента локализации с учетом зависимостей ЭП от длительности поляризации.

4.2.5 Результаты моделирования.

4.2.6 Оптимизация процесса по критерию максимальной производительности при заданном коэффициенте локализации процесса.

4.3 Информационный сигнал о достижении максимальной локализации в процессе ЭХО.

4.4 Информационный сигнал об изменении физико- химических свойств поверхности при биполярной ЭХО.

4.5 Информационный сигнал о наличии растворения ЭИ при биполярной ЭХО.

4.6 Влияние параметров импульсов на качество обработанной поверхности.

4.6.1 Обработка группами униполярных импульсов микросекундной длительности.

4.6.2 Обработка группами биполярных импульсов микросекундной длительности.

4.6.3 Исследование физико-химических свойств поверхности после биполярной ЭХО.

4.7 Сравнение основных технологических показателей при различных режимах импульсной ЭХО.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Практическое использование результатов исследования.

5.1 Разработка требований к источнику питания для ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока.

5.2 Разработка требований к системе автоматического управления процессом ЭХО микросекундными импульсами тока.

5.3 Примеры операций технологического применения.

5.3.1 Изготовление элементов замкового соединения съемного зубного протеза.

5.3.2 Изготовление элементов опорных штифтов для армирования зубных корней.

5.4 Внедрение результатов исследований в учебном процессе.

Выводы по главе 5.

Актуальность темы Детали и конструктивные элементы с характерным размером порядка 1 мм находят широкое применение в различных отраслях промышленности и в ряде случаев определяют современный уровень технического прогресса в медицинской и электронной технике, приборостроении, в ряде областей высоких технологий. Традиционные электрофизические и механические методы обработки для изготовления такого рода деталей не всегда приемлемы. Они либо не обеспечивают требуемой точности и шероховатости поверхности, либо приводят к недопустимым изменениям физико-механических свойств поверхностного слоя, возникновению заусенцев и острых кромок.

Одним из путей решения этой проблемы является применение импульсной электрохимической обработки (ЭХО). Однако в настоящее время уровень ее технической реализации в промышленности недостаточно высок. На лучших серийных образцах станков может быть достигнута шероховатость Ra 0,2.0,8 мкм, погрешность обработки ±10.20 мкм, что не позволяет в полной мере охватить номенклатуру рассматриваемого класса деталей. В то же время в ряде научных школ Российской Федерации, Республики Молдова, стран Западной Европы на лабораторном и опытно-промышленном уровне были получены результаты, показывающие возможность дальнейшего повышения точности и качества обработанной поверхности при ЭХО за счет использования биполярных импульсов тока микро- и наносекундного диапазона. Большой вклад в изучение теории и технологии процесса импульсной ЭХО внесли: А.Г. Атанасянц, С.И. Галанин, А.Д. Давыдов, А.И. Дикусар, Л.Б. Дмитриев, Г.Н. Зайдман, В.В. Любимов, Е.М. Румянцев, A.B. Рыбалко, Б.П. Саушкин, Ф.В. Седыкин, М. Data, D. Landolt, R. Schuster и др.

Однако в настоящее время для ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока не существует серийно выпускаемого оборудования (станков, источников питания, систем автоматического управления) и технологических рекомендаций, обеспечивающих высокопроизводительное автоматизированное изготовление малоразмерных деталей с шероховатостью поверхности Яа менее 0,1.0,2 мкм и погрешностью обработки менее 10 мкм. Существуют проблемы и теоретического плана, в частности, в понимании физико-химических особенностей процесса и подходов к его оптимизации, имеются разногласия в интерпретации ряда экспериментальных данных. В совокупности это тормозит развитие метода и снижает достоверность экспертных оценок его технологической применимости в отношении новых материалов, различных размеров и форм обрабатываемых поверхностей. Причинами этого являются: низкая достоверность и неполнота описания зависимостей анодного и катодного потенциалов в существенно нестационарных условиях при высоких (до 100 А/см ) плотностях тока и при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности током малой (менее 1 А/см ) плотности; отсутствие в известных работах информации о совокупном влиянии параметров и схём подачи рабочих импульсов и дополнительных импульсов тока обратной полярности на химический состав и физико-механические свойства поверхностного слоя детали, а также на выходные технологические показатели процесса (шероховатость поверхности, производительность, энергоемкость); отсутствие формального математического описания процесса биполярной ЭХО микросекундными импульсами тока, позволяющего поставить и решить задачу определения оптимальных параметров дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности и рабочих импульсов тока с точки зрения производительности и точности; отсутствие научно обоснованных информационных сигналов, позволяющих в процессе обработки определять условия достижения наибольшей точности и качества обработанной поверхности, и максимально допустимое значение тока обратной полярности, при котором не возникает электрохимического растворения рабочей поверхности электрода-инструмента (ЭИ).

Таким образом, комплекс задач, связанный с дальнейшим исследованием, оптимизацией и повышением выходных технологических показателей процесса электрохимического изготовления малоразмерных деталей микросекундными импульсами при наличии дополнительной поляризации электродов током малой плотности как основы для разработки технологических процессов и оборудования является актуальным.

Работа выполнялась в рамках государственной научно-технической программы Академии наук Республики Башкортостан "Проблемы машиноведения конструкционных материалов и технологий", а также в соответствии с заданием Министерства образования РФ по направлению "Производственные технологии" (ПР-577 от 30.03.03).

Цель работы: повышение точности и качества поверхности малоразмерных деталей при ЭХО микросекундными импульсами за счет дополнительной поляризации электродов током малой плотности.

Основные решаемые задачи:

1. Усовершенствовать методику, разработать экспериментальную оснастку и электронное оборудование для определения зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока в условиях нестационарности электродных процессов (при длительности поляризации л

5. 100 мкс) и при высоких (до 100 А/см ) плотностях тока.

2. Установить и представить в виде математических моделей зависимости анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока для типовых групп металлов и электролитов в условиях высокоскоростного растворения при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности током малой плотности.

3. Выявить влияние параметров и схем подачи дополнительных импульсов тока на химический состав и физико-механические свойства поверхностного слоя детали, а также на выходные технологические показатели процесса (точность, шероховатость поверхности, производительность, энергоемкость).

4. Разработать математическую модель процесса ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, позволяющую поставить и решить задачу определения оптимальных параметров рабочего и дополнительного импульсов с точки зрения производительности и точности обработки.

5. Выявить информационные сигналы, позволяющие определять условия достижения наибольшей точности копирования, контролировать изменение физико-химических свойств обрабатываемой поверхности и определять предельные параметры импульса тока обратной полярности, при которых не возникает электрохимического растворения ЭИ.

6. Разработать требования к источнику питания и системе управления электрохимического станка для ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, технологические рекомендации по выбору режимов обработки.

Основные научные результаты, полученные лично автором и выносимые на защиту:

1. Усовершенствованная методика для определения зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока в условиях нестационарности электродных процессов (при длительности поляризации 5. 100 мкс) при высоких (до 100 А/см ) плотностях тока.

2. Экспериментальные зависимости анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока для типовых групп электродных материалов в водных растворах хлорида и нитрата натрия при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности током малой плотности.

3. Математическая модель формообразования при ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, учитывающая зависимости анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока, влияние на анодный потенциал дополнительного импульса обратной полярности, а также изменение температуры и газонаполнения электролита в межэлектродном промежутке (МЭП).

4. Информационные сигналы и алгоритмы, позволяющие оперативно определять параметры импульсов для достижения наибольшей локализации процесса обработки, контролировать увеличение содержания хрома в поверхностном слое при биполярной ЭХО хромосодержащих сталей и определять предельные (по амплитуде и длительности) параметры импульса обратной полярности, при которых отсутствует растворение ЭИ.

Научная новизна:

1. На основании усовершенствованной методики измерения электродных потенциалов получены зависимости анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации (5.Л00 мкс) и плотности рабочего тока (до 100 А/см ) при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации, которые могут быть использованы в дальнейших фундаментальных и прикладных исследованиях нестационарного электролиза, а также для математического моделирования и прогнозирования технологического результата обработки.

2. Установлено, что при подаче дополнительного импульса тока обратной полярности перед рабочим импульсом увеличивается время установления электродных потенциалов. При этом, чем ниже плотность рабочего тока на участке обрабатываемой поверхности, тем в большей степени влияет дополнительный импульс на установление потенциалов, т.е. увеличивается неэквипотенциаль-ность обрабатываемой поверхности и повышается локализация процесса растворения.

3. Установлено, что при ЭХО сталей в нитратном электролите подача дополнительного импульса тока малой плотности прямой полярности перед рабочим импульсом приводит к пассивации обрабатываемой поверхности, в результате чего увеличивается установившееся значение анодного потенциала. При этом за счет выбора таких параметров рабочего и дополнительного импульсов тока, при которых процесс активации и растворения будет происходить на участках поверхности, наиболее приближенных к ЭИ, повышается точность обработки.

4. Установлено, что в условиях биполярной ЭХО хромосодержащих сталей за счет восстановления ионов хрома в поверхностном слое в течение импульса обратной полярности происходит увеличение содержания хрома либо полное покрытие обработанной поверхности хромом, приводящее к существенному снижению шероховатости обработанной поверхности (Яа менее 0,1 мкм) и уменьшению потенциала растворения материала.

5. Разработана модель формообразования при ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока с учетом зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока, влияния на анодный потенциал дополнительного импульса обратной полярности, а также изменения температуры и газонаполнения электролита в МЭП. На основе модели поставлена и решена задача оптимизации параметров дополнительного и рабочего импульсов для достижения максимальной производительности при заданном коэффициенте локализации.

6. На основе анализа формы импульсов напряжения на МЭП выявлены информационные сигналы, позволяющие определять параметры импульсов для достижения наибольшей локализации процесса обработки, контролировать увеличение содержания хрома в поверхностном слое при биполярной ЭХО хромосодержащих сталей и определять предельные параметры импульса обратной полярности, при которых отсутствует растворение ЭИ.

Практическая значимость работы:

1. Полученные экспериментальные зависимости анодных и катодных потенциалов от длительности поляризации и плотности тока могут быть использованы при прогнозировании выходных технологических результатов ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока.

2. Технические требования к источнику питания и системе управления использованы при создании современного промышленного электрохимического оборудования на Стерлитамакском станкостроительном заводе имени Ленина (станок модели ЕСМ-1500А).

3. Технологические рекомендации использованы в рамках хоздоговоров и международных контрактов Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) при разработке операций изготовления малоразмерных элементов деталей медицинской техники и имплантантов.

4. Материалы работы использованы при разработке и внедрении в учебный процесс методических указаний к лабораторным работам в УГАТУ.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: VII Международном Фрумкинском симпозиуме по электрическим методам обработки (Москва, 2000 г.), Международной конференции «Теоретическая информатика. От теории к практике» (Уфа, 2000 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов» (Уфа, 2000 г.), III Международном научно-практическом семинаре «Современные электрохимические технологии в машиностроении» (Иваново, 2001 г.), Международной научно-технической конференции «Современная электротехнология в машиностроении» (Тула, 2002 г.), IV Международном научно-практическом семинаре «Современные электрохимические технологии в машиностроении» (Иваново, 2003 г.) и на ежегодных технических семинарах и конференциях молодых ученых УГАТУ.

Публикации По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых изданиях центральной, международной печати и 2 патента Российской Федерации на изобретение.

Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 178 страницах и состоит из введения, пяти глав, посвященных анализу литературы, теоретическим и экспериментальным исследованиям, заключения, списка литературы из 168 названий, содержит 8 таблиц и 131 рисунок.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

На основе теоретических и экспериментальных исследований высокоскоростного анодного растворения импульсами тока микросекундной длительности при дополнительной поляризации электродов током малой плотности прямой и обратной полярности выявлены условия, обеспечивающие достижение наибольшей точности копирования и высокого качества поверхности, а также предложены способы их оперативного контроля.

1. Усовершенствована методика и разработано электронное оборудование для определения зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительу ности (5.100 мкс) поляризации и плотности тока (до 100 А/см ) с использованием метода разрыва электрической цепи тока. Повышена точность измерения электродных потенциалов при высоких плотностях тока за счет уменьшения времени разрыва электрической цепи тока до 10~8 с и применения математических методов обработки сигналов.

2. Получены зависимости анодных и катодных потенциалов от длительности поляризации и плотности тока для различных материалов в водных растворах хлорида и нитрата натрия при различных знаке и интенсивности дополнительной поляризации обрабатываемой поверхности током малой плотности.

3. Установлено, что при подаче дополнительного импульса тока обратной полярности перед рабочим импульсом увеличивается время установления электродных потенциалов. При этом, чем ниже плотность рабочего тока на участке обрабатываемой поверхности, тем в большей степени влияет дополнительный импульс на установление потенциалов, т.е. увеличивается неэквипотенциаль-ность обрабатываемой поверхности и повышается локализация процесса растворения.

4. Установлено, что при ЭХО сталей в нитратном электролите подача дополнительного импульса тока малой плотности прямой полярности перед рабочим импульсом приводит к пассивации обрабатываемой поверхности, в результате чего увеличивается установившееся значение анодного потенциала. При этом за счет выбора таких параметров рабочего и дополнительного импульсов тока, при которых процесс активации и растворения будет происходить на участках поверхности, наиболее приближенных к ЭИ, повышается точность обработки.

5. Установлено, что в условиях биполярной ЭХО хромосодержащих сталей при определенных параметрах импульса обратной полярности происходит увеличение содержания хрома в поверхностном слое либо полное покрытие обработанной поверхности хромом. При этом существенно {Ra менее 0,1 мкм) снижается шероховатость обработанной поверхности и уменьшается потенциал растворения материала, что приводит к снижению энергоемкости процесса.

6. Разработана модель формообразования при ЭХО микросекундными импульсами биполярного тока, с учетом зависимостей анодного и катодного потенциалов от длительности поляризации и плотности тока и влияния на анодный потенциал дополнительного импульса обратной полярности, а также изменения температуры и газонаполнения электролита в МЭП. Поставлена и решена задача оптимизации параметров импульсов для достижения максимальной производительности при заданном коэффициенте локализации.

7. На основе анализа формы импульсов напряжения на МЭП выявлены информационные сигналы, позволяющие определять параметры импульсов для достижения заданной точности обработки, контролировать увеличение содержания хрома в поверхностном слое при биполярной ЭХО хромосодержащих сталей и определять предельные параметры импульса обратной полярности, при которых отсутствует растворение ЭИ.

8. Разработаны технические требования к источнику питания, системе управления электрохимического станка и технологические рекомендации по выбору режимов обработки.

1. Коваленко B.C. Машиностроение в новом тысячелетии // Электронная обработка материалов. - 2001. — № 3. - С. 60-68.

2. Masuzawa T. Micro-EDM // Proceedings of 13th International Symposium for Electromachining ISEM XIII. Bilbao, 2001. - VI, P. 3-19.4. http \\ www.csgc.spb.ru

3. Пилорц Г. Экономичное производство с использованием электрохимической обработки // Межд. симп. по электрическим методам обработки ISEM-8.-M., 1986.-С. 124-127.6. http \\ www.pemtee.de7. http \\ www. цЕСМ.сот

4. Ставицкий Б.И. Электроискровая обработка материалов способ Jla-заренко на рубеже столетий // Электронная обработка материалов. — 2000. — №5.-С. 25-40.

5. Зайцев А.Н. Электроэрозионно-химическая прошивка отверстий малого диаметра в деталях из высокопрочных сталей и сплавов // Машиностроительное производство. / ВНИИТЭМР. М., 1991. - Вып. 2.-48 с.

6. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник-М.: Машиностроение, 1982.-400 с.

7. Попилов Л.Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов. Л.: Машиностроение, 1971. - 544 с.

8. Бирюков Б.Н. Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки. -М.: Машиностроение, 1981. 128 с.

9. Артамонов Б.А. и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Т. II. Обработка материалов с использованием высококонцентрированных источников энергии / Б.А. Артамонов, Ю.С. Волков,

10. B.И. Дрожалова и др.; Под ред. В.П. Смоленцева. — М.: Высшая школа, 1983. -208 с.

11. Суминов В.М., Качалин В.И. Технологические возможности лазерной размерной обработки и пути ее совершенствования // Электронная обработка материалов. 1974. - №4. - С. 33-38.

12. Политехнический словарь / Гл. ред. А.Ю. Ишлинский. М.: Сов. Энциклопедия, 1989.-655 с.

13. Журавский А.К. О структуре точности ЭХО деталей // Новое в электрохимической размерной обработке металлов: Тез. докл. Кишинев: ШТИИНЦА, 1972. - С. 74-75.

14. Основы повышения точности электрохимического формообразования / Под ред. И.И. Мороза. Кишинев: ШТИИНЦА, 1977. - С. 26-31.

15. Мороз. И.И. Электрохимическая обработка машиностроительных материалов: Автореф. дис. докт. техн. наук. М., 1973. - 45 с.

16. Петренко В.И. Влияние электродных процессов на технологические характеристики ЭХРО жаропрочных сплавов // Применение электрохимических и электрофизических методов обработки: Тез. докл. Пермь, 1976.1. C. 154-156.

17. Иванов Н.И., Кесаманлы З.Г. К анализу возникновения погрешностей при размерном электрохимическом формообразовании // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов: Сб. науч. тр. Тула, 1978. -С. 20-23.

18. Технология электрохимической обработки деталей в авиадвигателе-строении / В.А. Шманев, В.Г. Филимошин, А.Х. Каримов и др. — М.: Машиностроение, 1986.- 168 с.

19. Каримов А.Х. Способы повышения точности формообразования полостей // Технология электрических методов обработки: Тез. докл. Казань, 1974.-С. 27-29.

20. Мороз И.И. Повышение точности электрохимической обработки // Электронная обработка материалов. 1981. — № 6. — С. 13-16.

21. Дикусар А.И. и др. Тенденции и перспективы развития ЭХРО. Опыт разработки прогноза методом экспертных оценок / А.И. Дикусар, Т.Н. Зайд-ман, В.И. Петренко, М.М. Ботошанский, А.И. Негру // Электронная обработка материалов. 1984. - № 5. - С. 8-13.

22. Шляков В.Г. Разработка и исследование способа электрохимического формообразования сложных поверхностей на малых межэлектродных зазорах: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1971. - 29 с.

23. Любимов В.В. Исследование повышения точности электрохимического формообразования на малых межэлектродных зазорах: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1973. - 25 с.

24. A.c. СССР 2038928, Кл. В23Н 3/02, 1995. Способ электрохимической размерной обработки / Н.З. Гимаев, C.B. Безруков, А.Н. Зайцев.

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

26. Любимов B.B. и др. Анализ возможностей и условий осуществления электрохимической обработки при сверхмалых межэлектродных зазорах /

27. B.В. Любимов, С.И. Захаркин, В.В. Медведев // Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. науч. тр. Тула: ТГУ, 1998 - С. 7477.

28. Захаркин С.И. Установка для электрохимической обработки при сверхмалых межэлектродных зазорах // Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. науч. тр. — Тула: ТГУ, 1998 С. 77-78.

29. Разоренов В.А. Определение длительности импульса технологического напряжения при ЭХО на сверхмалых МЭЗ // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов: Сб. науч. тр. — Тула, 1995.1. C. 64-67.

30. Дмитриев Л.Б. О некоторых особенностях управления точностью электрохимического формообразования сложных поверхностей на малых межэлектродных зазорах // Технология машиностроения: Сб. науч. тр. —Тула, 1972.-Вып. 26.-С.1 2-18.

31. Захаркин С.И. Электрохимическая размерная обработка при сверхмалых межэлектродных зазорах: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 2002. -20 с.

32. Алексеев Г.А. и др. Некоторые вопросы и технологии процесса электрохимического формообразования / Г.А. Алексеев, O.A. Водянский, М.А. Монина, И.И. Мороз // Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов: Сб. тр. М., 1968. - С. 9-33.

33. Румянцев Е.М. Электрохимическая обработка материалов. Реализация импульсно-циклических способов формообразования и связь с точностью // ВНИТИ. Кишинев, 1986. - 24 с.

34. Uhlmann Е. High precision manufacturing using РЕМ / E. Uhlmann, U. Doll, R. Forster, R. Nase, R. Schikofsky // Proceedings of 13th International Symposium forElectromachining ISEM XIII.-Bilbao, 2001.-VI, P. 261-268.

35. Зайцев A.H. и др. Технология и оборудование для прецизионной электрохимической размерной обработки / А.Н. Зайцев, C.B. Безруков, Н.З. Гимаев // Машиностроит. пр-во. / ВНИИТЭМР М., 1990. - Вып. 4. -64 с.

36. Зайцев А.Н. Прецизионные электрохимические копировально-прошивочные станки 2000 года // Электронная обработка материалов. — 2001. — №6.-С. 71-79.

37. Амирханова H.A., Журавский А.К. О рациональном составе электролита для электрохимической обработки материалов // Электрохимическая обработка металлов: Сб. науч. тр. Кишинев: ШТИИНЦА, 1971. - С. 99-104.

38. Сенина O.A., Филимошин В.Г. К вопросу повышения точности электрохимической обработки в проточном электролите // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Материалы научн.-тех. конф. Тула, 1975. — Ч. 1.-С. 162-164.

39. Зайдман Г.Н., Принь Г.Н. Формирование погрешности формы и размера при электрохимической размерной обработке металлов // Современные проблемы электрохимического формообразования: Сб. науч. тр. — Кишинев: ШТИИНЦА, 1978.-С. 9-13.

40. Амирханова H.A. и др. Особенности электрохимической обрабатываемости мартенситно-стареющей стали 02Н18К9М5Т (ЭП-637) / H.A. Амирханова, Н.З. Гимаев, А.Ф. Зорихин, С.Н. Шарипова, Л.П. Шарипова // Электронная обработка материалов. 1989. - №1. - С. 68-70.

41. Атанасянц А.Г. и др. Исследование анодного растворения сплавов ЖС-6У, ЖС-26 применительно к электрохимической размерной обработке / А.Г. Атанасянц, Т.М. Кузнецова, В.А. Корниенко, В.И. Кузин // Электронная обработка материалов. 1985. - № 3. — С. 5-8.

42. Давыдов А.Д., Кащеев В.Д. Влияние состава, рН и температуры электролита на анодное поведение металлов при высоких плотностях тока // Размерная электрохимическая обработка металлов: Материалы Всесоюз. научн.-тех. конф. Тула, 1969. - С. 26-33.

43. Байрамян А.Ш. Основы теории размерной электрохимической обработки // Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов: Тез. докл. Ереван, 1966. - С. 28-46.

44. Хухро М. Проектирование процесса ЭХО в смеси электролит — газ // Междунар. симп. по электрическим методам обработки 18ЕМ-8. М., 1986. -С. 116-119.

45. Электроэрозионная и электрохимическая обработка. Расчет, проектирование, изготовление и применение электродов- инструментов. 4.2. М.: Научно-исследовательский институт информации по машиностроению, 1980. — 163 с.

46. Саушкин Б.П. и др. Проблемы и перспективы развития импульсной электрохимической размерной обработки / Б.П. Саушкин, А.Г. Атанасянц, Г.А. Сычков // Электронная обработка материалов. 2003. - №2. - С. 10-22.

47. Физико-химические методы обработки в производстве газотурбинных двигателей: Учебн. пособие / Сост.: Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, A.A. Митрофанов и др.; Под ред. Б.П. Саушкина. М.: Дрофа, 2002. - 656 с.

48. Румянцев Е.М. Теоретические аспекты электрохимического формообразования повышенной точности // Современная электротехнология в машиностроении: Сб. тр. научн.-тех. конф. Тула: ТГУ, 1997. - С. 109-111.

49. Петров Ю.Н. и др. Основы повышения точности электрохимического формообразования / Ю.Н. Петров, Г.Н. Корчагин, Г.Н. Зайдман, Б.П. Саушкин. Кишинев: ШТИИНЦА, 1977. - 117 с.

50. Де Регт С. Применение ЭХО для производства прецизионных деталей // Междунар. симп. по электрическим методам обработки ISEM-8. М., 1986.-С. 129-138.

51. Рыбалко A.B. Локализация анодного растворения в условиях электрохимической обработки импульсами микросекундного диапазона длительностей / A.B. Рыбалко, С.И. Галанин,. А.И. Дикусар // Электронная обработка материалов. — 1991. — №2. С.4-9.

52. Дикусар А.И. Локализация процессов электрохимической обработки и микрообработки // Электрохимические и электролитно-плазменные методы модификации металлических поверхностей: Материалы Междунар. научн.-тех. конф. Кострома, 2003. - С. 9.

53. Data М. Electrochemical machining under pulsed current conditions / M.Data, D.Landolt // Electrochimica Acta, Vol. 26. № 7. 1981. - P. 899-907.

54. Румянцев E.M. Анализ схем электрохимического формообразования // Электронная обработка материалов. — 1982. — №4. — С. 5-10.

55. Атанасянц А.Г. Электрохимическая обработка повышенной точности // Междунар. симп. по электрическим методам обработки ISEM-8. М., 1986. — С. 98-102.

56. Тимофеев Ю.С. Опыт внедрения импульсно-циклических схем ЭХО с переменной циклограммой работы // Современная электротехнология в промышленности центра России: Сб. науч. тр. Тула: ТГУ, 1998 - С. 9.

57. Давыдов А.Д. Механизм импульсной электрохимической размерной обработки // Электрохимия. 1979. -№ 2. - С. 206-209.

58. Видолов П.И., Нешев Д.И. Исследование выхода по току при гальванической поляризации прямоугольными импульсами // Электронная обработка материалов.- 1982. -№1.-С. 15-16.

59. Шекун И.Ф. и др. Повышение скорости растворения железа в концентрированных нитратных растворах использованием импульсных токов / И.Ф. Шекун, А.И. Дикусар, Г.Н. Зайдман // Электронная обработка материалов.-1992.- №6.-С. 3-7.

60. Дикусар А.И. и др. Импульсно-потенциостатическое растворение железа в нейтральных нитратных растворах / А.И. Дикусар, JI.B. Салтановская, С.П. Ющенко, Е.А. Яхова // Электронная обработка материалов. 2000. — №5. -С. 53-63.

61. Яхова Е.А. Анодное растворение железа и малоуглеродистой стали в растворах нитратов и хлоратов при импульсной анодно-катодной обработке. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 2002. 15 с.

62. Маркелова Н.И. Удаление катодных отложений при выполнении технологических операций биполярной электрохимической обработки. Автореф. дис. канд. техн. наук. Уфа, 2002. - 16 с.

63. Галанин С.И. Локализация анодного растворения хромоникелевых сплавов в условиях электрохимической обработки импульсами микросекундного диапазона. Автореф. дис. канд. техн. наук. Иваново, 1991. - 18 с.

64. Рыбалко A.B. и др. Динамика поляризации электродов при нестационарном электролизе / A.B. Рыбалко, С.И. Галанин, Ж.И. Бабанова // Электронная обработка материалов. — 1988. №4. — С. 21-26.

65. Рыбалко A.B., Галанин С.И. Импульсно гальваностатическое моделирование анодной поляризации в условиях электрохимической обработки // Электронная обработка материалов. - 1991. - №2. - С. 4-9.

66. Рыбалко A.B., Галанин С.И. Исследование сопротивления межэлектродного промежутка в условиях импульсной электрохимической обработки // Электронная обработка материалов. 1991. № 1. - С. 8-11.

67. Рыбалко A.B. Разработка процессов электрохимической размерной обработки микросекундными импульсами тока и оборудование для их реализации. Автореф. дис. докт. техн. наук. Воронеж, 1997. — 32 с.

68. Галанин С.И. Электрохимическая обработка металлов и сплавов микросекундными импульсами тока. Кострома: КГТУ, 2001. - 118 с.

69. Алтынбаев А.К. Электрохимическая обработка металлов электрическими импульсами // Электрохимическая размерная обработка металлов: Сб. науч. тр. Кишинев: ШТИИНЦА, 1974. - С. 93-100.

70. Филимоненко В.Н., Капустин А.И. Точность электрохимического формообразования при ЭХРО короткими импульсами тока. // Электродные процессы и технологии ЭХРО. Кишинев: ШТИИНЦА, 1980. - С. 89-100.

71. Рыбалко А.В., Галанин С.И. Амплитудно-временные характеристики нарастания и спада поляризации анода в условиях импульсной ЭХО // Электронная обработка материалов. — 1990. № 4. - С. 3-7.

72. Рыбалко А.В. и др. Импульсная электрохимическая обработка биполярным током / А.В. Рыбалко, С.И. Галанин, А.Г. Атанасянц // Электронная обработка материалов. 1993. - № 3. - С. 3-6.

73. Рыбалко А.В., Дикусар А.И. Электрохимическая обработка импульсами микросекундного диапазона // Электрохимия. — 1994. — т. 30. — № 4. — С. 490-498.

74. Schuster R. Electrochemical Micromachining / R. Schuster, V. Kirchner, Ph. Allongue, G. Ertl // Science. 2000. - Vol. 289. - P. 98-101.

75. Kirchner V. Electrochemical machining of stainless steel microelements with ultrashort voltage pulses / V. Kirchner, L. Cagnon, R. Schuster, G. Ertl // Applied physics letters.-2001.-vol. 79.-№ 11.-P. 1721-1723.

76. Румянцев E.M., Давыдов А.Д. Технология электрохимической обработки металлов: Учебное пособие для техн. ВУЗов. — М.: Высшая школа, 1984. -159 с.

77. Наводораживание титановых сплавов при электрохимической обработке / Н.Д. Проничев, В.И. Богданович, И.Л. Шитарев, Г.В. Смирнов. — Самара, 1999. 127 с.

78. Паршутин В.В., Бородин В.В. Технико-экономические вопросы электрохимического формообразования. Кишинев: ШТИИНЦА, 1981. - 128 с.

79. Белобрагин Ю.А. и др. Исследование микрорельефа поверхности железа и стали при электрохимической обработке в хлоридном и нитратном электролитах / Ю.А. Белобрагин, Н.Е. Гучек, В.П. Репин // Электронная обработка материалов. 1989. - №4. - С. 3-8.

80. Смоленцев В.П. Влияние электрохимической размерной обработки на эксплуатационные характеристики изделий // Новое в электрохимической размерной обработке металлов: Тез. докл. Кишинев: ШТИИНЦА, 1972. -С. 26-29.

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

82. Петров Ю.Н., Мочалова Г.Л. Исследование процесса электрохимической размерной обработки металлов // Электрохимическая обработка металлов. Кишинев: ШТИИНЦА, 1971.-С. 12-24.

83. Кабанов Б.Н. и др. Некоторые теоретические аспекты электрохимического метода размерной обработки металлов / Б.Н. Кабанов, В.Д. Кащеев, А.Д. Давыдов // Электрохимическая обработка металлов. — Кишинев: ШТИИНЦА, 1971.-С. 5-12.

84. Кащеев В.Д. Закономерности процесса формирования микрошероховатости поверхности при различных видах электрохимической обработки металлов // Междунар. симп. по электрическим методам обработки ISEM-6. — Варшава, 1980.-С. 355-360.

85. Мороз И.И. К вопросу обрабатываемости металлов // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Материалы научн.-тех. конф. — Тула, 1975.-4.1.-С. 19-22.

86. Дикусар А.И. и др. Электродные процессы и процессы переноса при электрохимической размерной обработке металлов / А.И. Дикусар, Г.Р. Энгельгардт, В.И. Петренко, Ю.Н. Петров. Кишинев: ШТИИНЦА, 1983. - 207 с.

87. Каргин Г.В., Егоров A.M. Шероховатость высокопрочных материалов после электрохимической размерной обработке // Размерная электрохимическая обработка: Материалы Всесоюз. научн.-тех. конф. — Тула, 1969. — С. 286-289.

88. Седыкин Ф.В., Орлов Б.П. Особенности влияния параметров импульсного тока на шероховатость анодной поверхности // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Материалы научн.-тех. конф. — Тула, 1975. -4.1. — С. 175-179.

89. Седыкин Ф.В. Орлов Б.П. К вопросу о формировании микрорельефа анодной поверхности при ЭХО постоянным или импульсным током // Технология машиностроения: Сб. докл. — Тула: ТПИ, 1974. — С. 3-10.

90. Кащеев В.Д. Взаимосвязь электродных процессов с величиной шероховатости поверхности металлов при различных видах электрохимической обработки // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов: Сб. науч. тр. Тула, 1981. — С. 3-9.

91. Филимоненко В.Н., Дегтяренко А.Г. Управление качеством электрохимического формообразования // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Материалы научн.-тех. конф. — Тула, 1975. —4.1.-С. 183-187.

92. Левин А.И., Нечаев A.B. Электрохимическая обработка сплавов WC-Co переменным асимметричным током // Электронная обработка материалов. 1971.-№1. - С. 12-15.

93. Гродзинский Э.Я., Стебаев А.И. Катодная активация твердых сплавов // Электрохимическая обработка металлов. — Кишинев: ШТИИНЦА, 1971. С. 57-60.

94. Давыдов А.Д. Электрохимическое растворение металлов в импульсных режимах // Современная электротехнология в машиностроении: Сб. тр. научн.-тех. конф. Тула: ТГУ, 1997. - С. 6-11.

95. Решение о выдаче патента 95112271 / 08 / 021376 от 18.07.95. Способ электрохимической обработки хромосодержащих сталей / И.Л. Агафонов, А.Л. Белогорский, Н.З. Гимаев, А.Н. Зайцев, В.Н. Куценко, P.P. Мухутдинов, H.A. Амирханова.

96. Пат. 5833835 США, МКИ6 В 23 H 3/00. Способ и устройство для электрохимической обработки биполярными импульсами тока / Н.З. Гимаев, А.Н. Зайцев, АЛ. Белогорский и др.

97. Давыдов А.Д. Об измерении потенциалов при исследовании процессов электрохимического растворения металлов с высокими плотностями тока // Электронная обработка материалов. 1975. - №5. - С. 19-24.

98. Подобаев Н.И. Электрохимия. М.: Просвещение, 1977. — 310 с.

99. Саушкин Б.П. Анодное растворение железа, хрома и хромистых сталей в нейтральных растворах хлорида и хлората натрия при высоких плотностях тока // Электронная обработка материалов. 1974. - №6. - С. 5-9.

100. Хаселев О.И. и др. Высокоскоростное анодное растворение железа и хромистых сталей в растворах хлорида натрия / О.И. Хаселев, Г.Н. Зайдман, Г.Р. Энгельгардт // Электронная обработка материалов. 1989. - №4. — С. 5760.

101. Зайдман Г.Н. Высокоскоростное анодное растворение хромистых сталей в нитратных электролитах // Электронная обработка материалов. -1992.-№4. с. 46-51.

102. Schepacz С., Roshe A. Propriétés des couples electrolyte-metal, leur incidence zur l'usinabilite des métaux et sur precision d'usinarg // Mecanique-Materiaux-Electriciti. 1975. - Vol. 58. - N 310. - pp. 7-13, 46-47.

103. Мирзоев P.A. Катодный процесс при электрохимической размерной обработке // Электрохимическая обработка металлов. — Кишинев: ШТИИНЦА, 1971.-С. 46-51.

104. Давыдов А.Д. и др. Изучение электродных процессов потенциоки-нетическим методом применительно к электрохимической обработке металлов / А.Д. Давыдов, В.Д. Кащеев, JT.JI. Кноц, В.В. Кушнев // Электронная обработка материалов. 1969. - №2. - С. 82-87.

105. А.с. 755487 СССР от 15.08.1980 Способ размерной электрохимической обработки металлов / В.Д. Кащеев, Т.В. Кулешова, И.А. Васильев — 5 с.

106. Landolt D. Mechanistische gesichtspukte der electrochemischen metallbearbeitung.- "Chemie ingenieur technik". 1973. - Vol. 45. - №4. - P. 188194.

107. Кузнецова T.M. и др. Влияние параметров импульсного режима на кинетику анодного растворения жаропрочных сплавов применительно к ЭХО / Т.М. Кузнецова, А.Г. Атанасянц, Г.А. Сычков, В.И. Кузин // Электронная обработка материалов. 1987. - №4. — С. 5-8.

108. Галанин С.И. Теоретические и прикладные аспекты анодной электрохимической обработки микросекундными импульсами тока. Дис. докт. техн. наук. Кострома, 2001. 278 с.

109. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия: Учебник для химико-технол. специальностей вузов. -М.: Высшая школа, 1975. 560 с.

110. Хиа Х.М. и др. Исследование анодных процессов при импульсной ЭХО / Х.М. Хиа, З.Х. Лиу, Ц.И. Ю // Междунар. симп. по электрическим методам обработки ISEM-8. -М., 1986. С. 102-108.

111. Введенский A.B. Установка для импульсных поляризационных измерений при высоких плотностях тока // Электронная обработка материалов. — 1974.-№1. С. 79-81.

112. Косов В.П. т др. Тиратронное реле, применяемое при осциллогра-фическом изучении электродных процессов / В.П. Косов, Г.Н. Зайдман, Ю.Н. Петров, П.П. Белонучкин // Электронная обработка материалов. 1965. -№5-6.-С. 183-184.

113. Косов В.П. Способ определения потенциала нулевого заряда электрода // Электронная обработка материалов. 2002. - №5. - С. 63-66.

114. Косов В.П. Применение периодического тока с обратным импульсом при исследовании основных параметров электрохимического формообразования // Электронная обработка материалов. 2003. — № 3. - С. 9-13.

115. Бойко A.B. Каданер Jl.И. Растворение металлов переменными токами больших амплитуд // Электронная обработка материалов. 1975. - № 1. -С. 61-65.

116. Теоретические основы электрохимической размерной обработки: Учебное пособие / А.Н. Амирханова. — Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет. — 1994. 77 с.

117. Рыбалко A.B., Галанин С.И. О повышении точности измерений электрических характеристик межфазной границы металл — электролит импульсным методом // Электронная обработка материалов. — 1985. — № 3. — С. 85-88.

118. Ротинян А.Л. Теоретическая электрохимия / А.Л. Ротинян, К.И. Тихонов, И.А. Шошина; Под ред. А.Л. Ротиняна. Л.: Химия, 1981. - 424 с.

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

120. Идрисов Т.Р. и др. Исследование электродных потенциалов в нестационарных условиях при электрохимической обработке / Т.Р. Идрисов, А.Н. Зайцев, H.A. Амирханова // Электронная обработка материалов. — 2001. — №1. С. 4-8.

121. Джордан Дж., Тамамуши Р. Руководство по планированию и постановке экспериментов, предназначенных для выяснения механизма электродных процессов//Электрохимия. 1971. —Т. VII. - Вып. 5. - С. 757-758.

122. Кащеев В.Д. и др. Импульсный метод исследования процессов анодного растворения металлов при высоких плотностях тока / В.Д. Кащеев,

123. Н.С. Меркулова, А.Д. Давыдов // Электронная обработка материалов. 1966. -№1.-С. 35-41.

124. Преобразовательная техника. Проектирование малогабаритных источников вторичного электропитания / B.C. Кокшаров. — Уфа: Уфимский авиационный институт, 1991. 84 с.

125. Точность и производственный контроль в машиностроении: Справочник / И.И. Балонкина, А.К. Кутай, Б.М. Сорочкин, Б.А. Тайц; Под. ред. А.К. Кутая, Б.М. Сорочкина. JL: Машиностроение, 1983. — 368 с.

126. Панев Б.И. Электрические измерения: Справочник. — М.: Агропромиздат, 1987. 224 с.

127. Саушкин Б.П. и др. Электрохимическое растворение титановых сплавов в хлоридных электролитах / Б.П. Саушкин, А.З. Нистрян, И.А. Гроза, Ш.А. Бурчаков // Современные проблемы электрохимического формообразования. Кишинев: ШТИИНЦА, 1978. - С. 40-48.

128. Дикусар А.И., Шекун И.Ф. Изменение состава поверхностных слоев в условиях анодного растворения титана в растворах, содержащих галогенид и окислитель // Электронная обработка материалов. — 1989. — №4. — С. 60-63.

129. Проничев Н.Д. Разработка методологии и принципов проектирования технологии электрохимической обработки высоконагруженных деталей ГТД. Дис. докт. техн. наук. Самара, 1997. - 448 с.

130. Давыдов А.Д. Роль рН электролита при электрохимической размерной обработке // Электронная обработка материалов. 1974. — №2. - С. 10-15.

131. Зайцев А.Н. и др. Исследование катодных отложений при импульсной ЭХО сталей вибрирующим электрод-инструментом / А.Н. Зайцев,

132. Н.З. Гимаев, H.A. Амирханова, В.Н. Куценко, Н.И. Маркелова // Электронная обработка материалов. 2001. - № 2. - С. 4-12.

133. Амирханова H.A. и др. Анодные процессы при наложении импульсов тока микросекундной длительности / H.A. Амирханова, Т.Р. Идрисов,

134. A.Н. Зайцев // Современные электрохимические технологии в машиностроении: Сб. тр. Междунар. научно-техн. конф. Иваново, 2001. - С. 11-12.

135. Фрумкин А.Н. Потенциалы нулевого заряда. — М.: Наука, 1979.260 с.

136. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. — JL: Химия, 1974. -568 с.

137. Фрумкин А.Н. Электродные процессы. Избранные труды / под ред. Никольского Б.П. М.: Наука, 1987.

138. Электрохимическая обработка металлов / Мороз И.И. и др. — М.: Машиностроение, 1969.-208 с.

139. Идрисов Т.Р. и др. Развитие анодного процесса при наложении импульса тока малой длительности / Т.Р. Идрисов, А.Н. Зайцев, H.A. Амирханова // Электронная обработка материалов. — 2001. №4. С. 4-8.

140. Идрисов Т.Р. и др. Построение эмпирических зависимостей анодного потенциала от длительности импульса тока / Т.Р. Идрисов, А.Н. Зайцев,

141. B.П. Житников // Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов: Сб. статей Всерос. научно-практ. конф. Уфа, 2001. - С. 20-23.

142. Житников В.П., Шерыхалина Н.М. Методы верификации математических моделей в условиях неопределенности // Вестник УГАТУ. Уфа, 2000. - № 2. - С. 53-60.

143. Sherykhalina N.M., Zhitnikov V.P. Application of Iterated Extrapolation of Computations Results for Accuracy Increase // International Symp. on Scientific

144. Computing, Computer Arifmetic, and Validated Numerics (SCAN-2000, Interval-2000): Book of abstracts. Karlsruhe, Germany, 2000. P. 172.

145. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов / В.Г. Блохин, О.П. Глудкин, А.И. Гуров, М.А. Ханин; Под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1997. - 232 с.

146. Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. М.: Наука, 1979. -536с.

147. A.c. 891299 СССР от 23.12.81. Способ размерной электрохимической обработки / А.И. Капустин, В.Н. Филимоненко.

148. Дасоян М.А. и др. Технология электрохимических покрытий. / М.А. Дасоян, И.Я. Пальмская, Е.В. Сахарова. — JL: Машиностроение, 1989. — 391 с.

149. Поветкин В.В., Ковенский И.М. Структура электролитических покрытий. -М.: Металлургия, 1989. 136 с.

150. Гамбург Ю.Д. Нестационарные процессы электрокристаллизации // Электронная обработка материалов. — 2003. — №1. С. 4-14.

151. Размерная электрическая обработка металлов: Учебное пособие для студентов вузов / Б.А. Артамонов, A.JT. Вишницкий, Ю.С. Волков, A.B. Глазков; Под ред. A.B. Глазкова. -М.: Высшая школа, 1978. — 336 с.

152. Идрисов Т.Р. Зайцев А.Н. Исследование физико-химических свойств обработанной поверхности после биполярной ЭХО // Современныеэлектрохимические технологии в машиностроении: Материалы IV Междунар. научно-практ. семинара. Иваново, 2003. - С. 18-20.

153. Оборудование для размерной электрохимической обработки деталей машин. / Под ред. проф. Ф.В. Седыкина- М.: Машиностроение, 1980. 277 с.

154. Ваннард Э., Маллей П.О. Влияние электрохимической обработки на усталостную прочность сплава Co27Cr5Mo3Ni и нержавеющей стали марки 316L // Межд. симп. по электрическим методам обработки ISEM-7. Бирми-гем, 1983.- С. 361-373.