Elektrokemisk bearbetning

Elektrokemisk bearbetning (ECM) är en metod för att bearbeta elektriskt ledande material, som består i att ändra formen, storleken och (eller) grovheten på arbetsstyckets yta på grund av den anodiska upplösningen av dess material i elektrolyten under inverkan av en elektrisk nuvarande.

Typer av elektrokemisk bearbetning

Elektrokemisk bulkkopiering  - Elektrokemisk bearbetning där formen på verktygselektroden visas i arbetsstycket

Elektrokemisk sömnad  - Elektrokemisk bearbetning, där verktygselektroden, som djupnar in i arbetsstycket, bildar ett hål med konstant tvärsnitt

Inkjet elektrokemisk blinkning  - Elektrokemisk blinkning med hjälp av en bildad elektrolytstråle

Elektrokemisk kalibrering  - Elektrokemisk ytbehandling för att förbättra dess noggrannhet

Elektrokemisk svarvning  - Elektrokemisk bearbetning, med rotation av arbetsstycket och translationsrörelse av elektrodverktyget

Elektrokemisk skärning  - Elektrokemisk bearbetning där arbetsstycket skärs i bitar

Elektrokemisk gradning

Elektrokemisk märkning

Elektrokemisk bearbetning med flera elektroder  - Elektrokemisk bearbetning som utförs av elektroder som är anslutna till en gemensam elektrisk strömkälla och har samma potential under bearbetningen

Kontinuerlig elektrokemisk bearbetning  - Elektrokemisk bearbetning med kontinuerlig spänning applicerad på elektroderna

Pulselektrokemisk bearbetning  - Elektrokemisk bearbetning med periodisk spänningsmatning till elektroderna

Cyklisk elektrokemisk bearbetning  - Elektrokemisk bearbetning, där en av elektroderna rör sig i enlighet med ett givet sekvensdiagram,

såväl som andra blandade typer av elektrofysikalisk-kemisk bearbetning (EPCMO) inklusive ECHO:

• anodisk mekanisk behandling;
• elektrokemisk bearbetning av slipmedel ;
• elektrokemisk slipning ;
• elektrokemisk efterbehandling (ECD);
• elektrokemisk slipande polering ;
• elektroerosiv kemisk behandling (EECM);
• elektrokemisk ultraljudsbehandling m.m.

Metodens fysiska och kemiska essens

Mekanismen för borttagning (upplösning, avlägsnande av metall) under elektrokemisk bearbetning är baserad på elektrolysprocessen . Metallborttagning sker enligt Faradays lag , enligt vilken mängden metall som avlägsnas är proportionell mot den aktuella styrkan och bearbetningstiden. En av elektroderna (arbetsstycket) är ansluten till strömkällans positiva pol och är anoden , och den andra (verktyget) är ansluten till den negativa; den senare är katoden .

Egenskaperna för elektrolys är den rumsliga oxidationen (upplösningen) av anoden och reduktionen (avsättningen) av metallen på katodytan. I ECM används sådana elektrolyter, vars katjoner inte avsätts under elektrolys på katodytan. Detta säkerställer den största fördelen med ECHO framför elektroerosiv bearbetning  - invariansen av formen på elektrodverktyget. För att stabilisera elektrodprocesserna under ECHO och avlägsna upplösningsprodukterna (slam) från interelektrodgapet, tvingas elektrolyten in i arbetszonen, det vill säga den pumpas med ett visst tryck.

Historien om utvecklingen av elektrokemisk bearbetning (ECM)

• 1911 Prioriteten för att upptäcka metoderna för elektrokemisk bearbetning av metaller tillhör ryska forskare. Elektrokemisk bearbetning kommer från processen för elektrokemisk polering, som föreslogs redan 1911 av den berömda ryske kemisten E. I. Shpitalsky.
• 1928 De första experimenten av V. N. Gusev om intensifieringen av bearbetningen av maskindelar ledde till att så tidigt som 1928 var det möjligt att utföra elektrokemisk bearbetning av sängarna i stora metallskärande verktygsmaskiner . Det var då det föreslogs av V. N. Gusev (i samarbete med L. A. Rozhkov) att genomföra ECHO-processen på smala mellanelektrodgap (upp till tiondels millimeter) med tvångspumpning av elektrolyten (A.S. nr. 28384 av 03/ 21/28).
• 1941-1945 V. N. Gusev, hans kollegor E. A. Drozd, I. Ya. Bogorad och andra lyckades utveckla en anodmekanisk bearbetningsmetod.
• 1947-1950 Under dessa år bestämdes tre typer av metallbearbetning med hjälp av elektrokemiska fenomen: dimensionell elektrokemisk, anodmekanisk och anodslipande. 1948, i V.N. Gusevs laboratorium, skapades en elektrokemisk installation för bearbetning i ett elektrolytflöde, som först användes för att göra hål i pansarstål . Samtidigt genomfördes de första experimenten med bearbetning av turbinblad. Några år senare, i vårt land, för första gången i världspraxis, genomfördes den industriella introduktionen av elektrokemiska formningsoperationer.
• 1962 Skapande av en gradningsprocess utvecklad vid ENIMS av V. Yu. Veroman, I. A. Baisupov och andra.
• 1963 A. N. Goldobin, Yu. I. Kopteev och andra föreslog komplex konturskärning med en trådelektrod.
• 60-tal I Sovjetunionen skapades en rad elektrokemiska maskiner för gradning, ytslipning, för dubbelsidig bearbetning och kopiering, som arbetar med likström . (Katalog-referensbok. Electrophysical and electrochemical machines. M. 1969)
• 65-68 år 1965 började tidskriften Electronic Processing of Materials att dyka upp, och sedan 1968, Electrophysical and Electrochemical Methods of Processing.
• 70-80-tal Nu är det möjligt att byta till puls- och pulscykliska bearbetningsmetoder. Under dessa år verkade vetenskapliga centra för utveckling av ECHO i Sovjetunionen på grundval av akademisk vetenskap, grenforskningsinstitut, högre utbildningsinstitutioner, stora industriföretag i städerna Moskva, Chisinau, Tula, Leningrad, Ivanovo, Kazan , Kuibyshev, Jerevan, Ufa, Novosibirsk och etc. Branch-, All-Union and International-konferenser om elektrofysiska och elektrokemiska bearbetningsmetoder hölls regelbundet. I Sovjetunionen skapades och introducerades elektrokemiska kopierings- och häftmaskiner: 4412, 4412FTs, 4420, 4420F4, 4420FTs, 4420F11, 4A420 / F11, 4A420 / F3, 4M20, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 , 4A423FTs, 4424, MA4424, AGE-10, AGE-11, AT-80, AT-90, SEP902, SEP902M, SEP902MA, SEP902P, SEP902A, SEKHO-4A, SEKHO-41, E-4602, E-4602, E-4602, E-4602 -468, EGS-2, EGS-29, ECU-150, ECU-151, ECU-152, ECU-400, ECU-1503, ERO-120, EHS-12M, etc. 1986 kom en ny katalog i Sovjetunionen - referensbok "Elektrofysiska och elektrokemiska maskiner" I Sovjetunionen genomfördes djupgående studier av teorin om ECHO-processen ( F. V. Sedykin , Yu. N. Petrov, V. D. Kashcheev, etc.) V. P. Smolentsev, I. I. Moroz, D. Z. Mityashkin, D. T. Vasiliev, L. B. Dmitriev, G. N. Znigerman, V. V. Borodin, G. N. Zaydman , V. A. Shmanev, Yu. V. Golovachev, V. G. Filimoshin, A. K. Zhuravsky, D. Ya. Dlugach, G. A. Alekseev, V. V. Lyubimov, V. F. Orlov, B. I. Chugunov, B. N. Kabanov, Ya. M. Kolotyrkin, A. G. Atanasyants, A. I. Dikusar, G. S. Domente, G. R. Engelhardt och andra. Under denna period genomfördes utvecklingen av elektrokemiska maskiner i många länder i världen: USA (Chem-Form Ex-Cell-0, Cincinnati Milling Co, Anocut Eng), Storbritannien (Mechem), Frankrike (Qualitex), Tjeckoslovakien (Vuma), Nederländerna (Philips), Japan ( Mitsubishi Electric Co, Hitachi Ltd), Schweiz (Chamilles), Tyskland (R. Bosch, AEG-ELOTHERM).
• 1986 Den sista i Sovjetunionen VI All-Union vetenskapliga och tekniska konferens "Elektrokemisk dimensionell bearbetning av maskindelar" hölls i staden Tula. Samtidigt, mot en utåt gynnsam bakgrund, "åska från klar himmel", hördes information i öppningstalet av ordförande Ya. fördes bort av likströmsbearbetning, och elektrokemisk utrustning förblev skrymmande, energikrävande och ofta inte längre uppfyllde de ökade kraven på formnoggrannhet.
• 1988 Skapande och introduktion i produktionen av en elektrokemisk verktygsmaskin ES-4000 med en bearbetningsyta på upp till 40 cm², konkurrenskraftig när det gäller bearbetningsnoggrannhet med avseende på elektroerosiva maskiner.
• 90-tal Hundratals ES-4000-maskiner har satts i produktion i Ryssland och utomlands. Arbetet på de internationella utställningarna av EMO-serien (Milano, Hannover, Paris) visade frånvaron av sådan utrustning på marknaden.
• 1998 Utveckling av en ny elektrokemisk maskin ES-80 med en bearbetningsyta på upp till 80 cm².
• På 80-90-talet utvecklades mer avancerade scheman för pulsad och pulsad-cyklisk bearbetning i passiverande syrehaltiga elektrolyter (vattenlösningar av NaNO 3 , KNO 3 , NaClO 3 , Na 2 SO 4 , etc.), vilket gjorde det möjligt för att minska bearbetningsfel upp till 0,02…0,05 mm och grovhet upp till Ra 0,2…0,4 µm.

I början av 2000-talet finns ett ökat intresse för elektrokemisk formning. Företag dyker upp både i Ryssland och utomlands för att utveckla ny utrustning. I samband med framväxten av högteknologiska industrier (precisionsinstrumentering, medicin och medicinsk utrustning, flygmotorbyggnad etc.), nya grupper av höghållfasta och hårda material (inklusive nanostrukturerade), komplikationen av delarnas form och skärpningen av kraven på kvaliteten på ytskiktet, det finns ett behov av nya tekniker elektrofysisk och elektrokemisk bearbetning. Svaret på denna begäran om tekniska framsteg var uppkomsten under 1998-2011 av en hel rad nya metoder för bipolär mikrosekund ECHO med hjälp av en vibrerande elektrod, föreslagna av teamet av författare till ESM LLC (Ufa, Ryssland). En egenskap hos dessa metoder är att de utförs på ultrasmå (3 ... 10 μm) interelektrodegap med hjälp av grupper av högdensitetsströmpulser (i storleksordningen 10² ... 10 4 A / cm²). Med deras implementering blir det möjligt att tillhandahålla små fel (0.001..0.005 mm) vid bearbetning, skapa vanliga makro- och mikroreliefer på ytorna av delar med i mikron- och submikronområdet och erhålla optiskt släta ytor (Ra 0.1.. 0,01 um). Och allt detta med en betydligt högre prestanda (i jämförelse med konkurrerande teknologier) vid efterbehandling.

1989-2003 tillverkning av seriemaskiner ES-4000, ES-80.

2003 SFE-4000M och SFE-8000M elektrokemiska piercingsmaskiner lanserades i massproduktion

• 2008—2012 Utbud av elektrokemiska precisionskopierings- och symaskiner: ET500, ET1000, ET3000, ET6000-3D (tre-koordinatmaskin)
• 2010: ET-ECO-system för miljövänlig elektrokemisk teknik för alla typer av elektrokemiska maskiner
• 2011—2012 speciella elektrokemiska maskiner sET8000-2D och sET6000-3D för bearbetning av flygplansmotorblad och blisks
• 2014 Serietillverkning av SFE-5000M elektrokemiska kopieringshäftmaskiner
• 2017 Serietillverkning av elektrokemiska kopieringsmaskiner SFE-12000M med en bearbetningsyta på upp till 120 kvm.

Elektrokemisk maskin

Tekniska installationer för implementering av ECM-processen är som regel mycket specialiserade för en specifik teknisk process, på grund av låg produktivitet (i jämförelse med andra formningsmetoder: bearbetning, elektroerosiv bearbetning ) och processens komplexitet. Emellertid har ECHO ett antal unika tekniska egenskaper (beständigheten i formen på bearbetningselektroden, bearbetning av hårda och spröda ledande legeringar, vars bearbetning med mekaniska metoder för skärning och slipning är omöjlig, eller låg produktivitet, det minsta belastning på arbetsstycket tillåter bearbetning av tunnväggiga, genombrutna delar, frånvaron av ett modifierat skikt i delen efter bearbetning (smältning, härdning, värmehärdning) av ytskiktet, möjligheten att förse den verkställande kroppen (elektrod) till hård- för att nå hålrum och hål i delar) som tillåter bearbetning av delar som inte är möjliga med andra kända bearbetningsmetoder.

Elektrokemiska maskiner används i stor utsträckning inom flygindustrin. Installationer för att erhålla arbetsytan på bladfjädern på turbojetmotorer (bladmaskiner) är vanliga, dessa maskiner låter dig få färdiga produkter med minimal användning av efterbehandling, låssmedsoperationer, som kräver mycket tid och högt kvalificerad personal. Det är av dessa skäl som majoriteten av specialiserade elektrokemiska installationer är unika och tillverkas i ett enda nummer.

Men universella elektrokemiska maskiner som serietillverkas är också vanliga, som regel är dessa maskiner för kopieringshäftning som möjliggör bearbetning av ett brett spektrum av delar genom direkt kopiering. Dessa maskiner har en Z-koordinat (som utför formning), ibland är de utrustade med ytterligare koordinater (X och Y) för att ställa in och basera den relativa positionen för elektroden och arbetsstyckets yta i arbetsstycket. Dessa maskiner används i stor utsträckning inom verktygsindustrin för bearbetning av stansar, stansar och andra hårdlegerade tekniska element.

Litteratur

• Handbok i elektrokemiska och elektrofysiska bearbetningsmetoder//G. L. Amitan, I. A. Baysupov, Yu. M. Baron och andra; Under totalt ed. V. A. Volosatova.-L .: Maskinteknik. L, 1988.-719s.: ill. ISBN 5-217-00267-0
• Zhitnikov V.P., Zaitsev A.N. Puls elektrokemisk dimensionsbehandling.-M.: Mashinostroenie, 2008- 413p. ISBN 978-5-217-03423-9
• GOST 25330-82 Elektrokemisk behandling. Termer och definitioner
• Elektrokemisk bearbetning av metaller  / A. D. Davydov // Great Russian Encyclopedia  : [i 35 volymer]  / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.

Länkar

• [bse.sci-lib.com/article126201.html Elektrofysiska och elektrokemiska bearbetningsmetoder] - artikel från Great Soviet Encyclopedia

Anteckningar