Электрохимическое шлифование

Автор: Пользователь скрыл имя, 04 Ноября 2012 в 15:06, реферат

Описание работы

На существующем этапе технологии важнейшим из критериев обработки деталей, выполненных труднообрабатываемых материалов является электро-шлифование токопроводящими алмазными и абразивными кругами. Данный метод обуславливает повышение эффективности производительности труда, снижение затрат и производства, при достижении высоких эксплуатационных свойств обработанных деталей.
Шлифование лектрохимическое абразивными кругами на основе металлических связках представляет собой сложный комбинированный процесс, при котором удаляемый слой металла снимается в результате следующих производственных процессов:
- электроэрозионных явлений;
- анодного растворения;
- механического резания абразивными зернами.

Содержание

Введение 3
1 Описание процесса преимущества и недостатки 4
2. Разновидности анодно-абразивной обработки 7
3. Инструмент и оборудования для электрохимического шлифования 11
4. Обработка деталей из магнитотвердых материалов 15
5. Обработка деталей из жаропрочного сплава 17
Заключение 21
Список используемых источников 22

Работа содержит 1 файл

Реферат.doc

— 318.00 Кб (Скачать)

Проведенные исследования по электрохимическому шлифованию твердосплавных хромоникелевых покрытий (ПГ-СР2, СНГН), полученных газотермическим напылением, позволили выбрать способ шлифования, шлифовальные круги, электролиты и оптимальные параметры режима обработки.

Электрохимическое абразивное шлифование рекомендуется проводить  кругами из абразивного материала карбида зеленого, алмазное - кругами из синтетических алмазов марки АСВ на связках M1, M5, МВ1 и зернистостью 80/63, 125/100.

Шлифование алмазными  кругами по сравнению с абразивными  повышает объемную скорость съема металла в 2-3 раза (до 1000 мм³/мин).

При шлифовании на прямой полярности (катод - круг, анод - деталь) скорость съема металла по сравнению  с обратной возрастает до 30% и почти  в 2 раза понижается удельный расход электроэнергии.

Если сравнивать электрохимическое  шлифование с обычным абразивным и алмазным, то первое повышает соответственно скорость съема металла в 5 и 2,3 раза.

Правку кругов на металлических  связках следует выполнять алмазно-металлическим  карандашом на токе обратной полярности. Важным преимуществом способа электрохимического шлифования является его универсальность, выражающаяся в широкой возможности выполнять одним и тем же кругом как предварительную, так и чистовую обработку с большой точностью и сравнительно высокой производительностью. Кроме того, ряд исследователей отмечают снижение остаточных внутренних напряжений и возникновение напряжений сжатия после электрохимического шлифования.

С точки зрения выбора режимов обработки твердосплавных покрытий электрохимический способ относится к числу сложных, поскольку  требуется подобрать оптимальный вариант одновременно действующих электрических, электрохимических, механических параметров. Кроме того, трудность выбора режимов обработки покрытий, нанесенных твердыми сплавами, состоит в том, что даже сплавы одной основы (железной или никелевой) имеют отличительные особенности обработки и требуют корректировки параметров режима.

 

 

 

 

 

 

 

В процессе электрохимического шлифования важную роль играет электролит. С одной стороны, выступающего электрохимические функции, так как электролит обеспечивает протекание химических и электрических реакций, с другой стороны, электролит, как и обыкновенная смазывающе-охлаждающая жидкость, используется для охлаждения обрабатываемой детали, облегчения резания, удаления продуктов растворения и шлама из рабочей зоны. Многообразие функций, выполняемых электролитом, обусловило и множество требований к нему. Так, состав электролита должен исключить возможность образования нерастворимых продуктов, которые пассивировали бы поверхность детали. Необходимо учитывать и электродную реакцию на катоде, ведущую к засаливанию инструмента.

Исходя из того, что при электрохимическом шлифовании используются значительные плотности тока, во избежание потерь энергии электролиты должны обладать высокой электропроводностью, хорошими смачивающими свойствами, что позволяет им лучше удерживаться на поверхности и попадать в требуемых количествах в межэлектродный зазор. Применяемые электролиты, не должны оказывать сильного коррозионного воздействия на оборудование и обрабатываемую деталь. Для снижения коррозионного воздействия в растворы электролитов добавляются ингибиторы коррозии. Электролит должен быть нетоксичным, дешевым и простым в приготовлении. В общем случае в состав электролитов входят основа электролита, комплексообразователь, поверхностно-активные вещества и ингибиторы коррозии.

В качестве основы электролитов, как правило, используют неорганические соли, водные растворы которых обладают высокой электропроводностью и обеспечивают протекание электрохимических процессов. Комплексообразователи способствуют стабилизации процесса анодного растворения, переводя образующиеся продукты реакции в растворимые соединения. Введение комплексообразователей позволило существенно упростить систему фильтрации электролита. В качестве ком-плексообразователя обычно используют натриевые или калиевые соли винной или лимонной кислот, фосфат натрия и т. д.

Поверхностно-активные вещества, как и при обычном шлифовании, адсорбируются на обрабатываемой поверхности, проникают в мельчайшие микроскопические трещины в материале, расклинивают его и облегчают работу алмазных или абразивных зерен по диспергированию. В качестве поверхностно-активных веществ, как правило, применяют стандартные смачиватели: ОП-7, ОП-10, триэтаноламин, олеиновую кислоту и т. д. В качестве ингибиторов коррозии применяют нитриты натрия или калия, йодистый калий, сегнетову соль, хроматы, бихроматы, фосфаты и т. д. По рекомендации Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (ЭНИМС) в качестве ингибиторов в последнее время нашел применение глицерин. Электрохимическое шлифование осуществляется на станках, выпускаемых станкостроительной промышленностью. Для плоского шлифования предназначены станки ЗЭ730, ЗЭ731, ЗЭ754, для профильного шлифования-ЗЭ70В, для круглого шлифования - ЗЭ110, а для заточки режущего инструмента - ЗЭ667, 3672, 3626Э, 3653Э, 3623 и 3623Э. При отсутствии специального оборудования для электрохимического- шлифования могут быть модернизированы обычные станки. Модернизация в этом случае сводится к следующему:

а) электрическая изоляция шпиндельной группы от станины;

б) обеспечение скорости круга и подачи, особенно продольной, соответствующих режимам электрохимического шлифования;

в) обеспечение подвода постоянного тока к шпинделю и к детали от источника технологического тока;

г) установка системы подачи электролита, включающей насосы, бак емкостью 50-100 л, а также устройство для очистки электролита;

д) установка ограждения и защитных кожухов, предохраняющих станок и оператора от брызг электролита;

е) установка системы  отсоса паров электролита и специального моющего агрегата.

 

При электрохимическом  шлифовании применяются, как правило, круги на металлических связках, правка которых известными методами не обеспечивает приемлемых показателей как по производительности, так и по эксплуатационным свойствам. Требования к кругам после правки для электрохимического шлифования в основном не отличаются от требований к обычному алмазному инструменту (биение круга не должно превышать 0,01-0,02 мм). При повышенном биении круга возможны моменты кратковременного короткого замыкания, что приводит к порче поверхности круга и детали. Кроме того, при повышенном биении меняется режим течения электролита в зазоре, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на качестве поверхности. Круги для электрохимического шлифования изготовляются, как правило, на токолроводящих металлических связках. Поэтому уравновешенность кругов имеет повышенное значение как с точки зрения режима работы станка, так и с точки зрения качества поверхности.

Для выбора метода правки алмазных кругов на металлических связках были проведены специальные исследования, в процессе которых были опробованы: правка абразивным кругом из карбида кремния зеленого, электрохимическая правка комбинированным электродом-инструментом, электрохимическая правка абразивным инструментом и электрохимическая правка алмазным металлическим карандашом. Следует заметить, что электрохимическая правка комбинированным электродом-инструментом и электрохимическая правка алмазно-металлическим карандашом относятся к методам правки током обратной полярности. В ряде случаев для правки круга и, особенно, очистки круга от засаливания используется катодный метод с помощью дополнительного электрода или специальной детали, устанавливаемой на станке. Работа происходит также при обратной полярности.

Оценку указанных методов  правки осуществляли по производительности правки (2, относительному объемному износу правящего инструмента ц, определяемому по соотношению величин объемов изношенной части, правящей части и снятого с круга слоя. Кроме того, с помощью микроскопа определяли число зерен на единице площади поверхности круга. Эксплуатационные свойства инструмента, подвергнутого правке, определяли при электрохимическом шлифовании твердого сплава ВК15 на одинаковых режимах.

Соотношение объемов  шлифовального материала, связки и  пор в абразивном инструменте  определяет структуру инструмента. Принято обозначать структуру номерами. Изменение объемной концентрации шлифовального  материала на 2% в инструменте соответствует переходу от одного номера структуры к другому номеру.

Для обдирочного  шлифования при съеме значительного  припуска (при предварительной обработке материалов с небольшим сопротивлением разрыву) рекомендуется использовать инструменты высоких номеров структур.

Для чистовой обработки, для обработки твердых и хрупких  материалов, при повышенных удельных нагрузках в зоне шлифования применяют круги с меньшими номерами структур. Рекомендации по выбору номера структуры абразивного инструмента.

Абразивные инструменты  зернистостью 125÷80 обычно изготовляют  со структурами 3 и 4, зернистостью 50, 40 - со структурами 5 и 6, зернистостью 25÷12 - со структурами 6 и 7. Круги высоких  номеров структур изготовляют высокопористыми: поры и капилляры в них сообщаются между собой за счет использования выгорающих порообразователей или газообразующих веществ. В характеристике высокопористых кругов дополнительно указываются данные о марке порообразователя, его зернистости и объемном содержании, %.

Таблица 1.1 – Выбор зернистости круга

структу-

ры

Объемное

содержание

шлифмате-

риала,

%

 

Область применения

1÷3

60÷56

Шлифование деталей  с малым съемом материала кругами  на бакелитовой и керамической связках

3,4

56,54

Отрезка. Шлифование с  большими подачами и переменной нагрузкой. Профильное шлифование. Шлифование твердых и хрупких материалов.

5,6

52, 50

Круглое наружное, бесцентровое, плоское периферией круга шлифование металлов с высоким сопротивлением разрыву.


 

 

4. Обработка деталей из магнитотвердых материалов

 

Электрохимическое шлифование является весьма эффективным методом обработки деталей из магнитотвердых материалов. Зерна алмазов или абразивов, врезаясь в поверхность со сниженными в результате электрохимического растворения физико-механическими свойствами, в основном выполняют не деформирующую функцию, а механически удаляют продукты электрохимической реакции. Естественно, что и стойкость инструмента в этом случае существенно выше и качество обработки лучше.

Исследование режущих  свойств кругов из различных абразивных материалов показало, что при электрохимическом шлифовании круги из карбида кремния зеленого обладают большей работоспособностью, чем круги из электрокорунда белого и обеспечивают шероховатость Rа = 0,164-6,08 мкм.

Электрохимическое шлифование деталей из магнитотвердых материалов характеризуется весьма малыми значениями скорости продольной подачи - не выше 0,5 м/мин - и значительными - до 2 мм - глубинами шлифования. В этих условиях на показатели процесса существенное влияние оказывает напряжение источника тока. Так, повышение напряжения с 5 до 30 В приводит к существенному снижению силовых показателей процесса вследствие увеличения электрохимической составляющей съема. Оптимальным рабочим напряжением источника тока при шлифовании абразивными кругами на металлических связках СЭШ-2 и М5-5 следует считать 10-16 В. Повышение напряжения сверх оптимального приводит к возникновению в зоне обработки электроконтактного и электроэрозионного процессов и вследствие этого повышению шероховатости обработанной поверхности. При пониженном напряжении электрохимическое шлифование становится процессом абразивного шлифования кругами, обладающими низкими режущими свойствами.

Недостаточная производительность процесса, быстрая потеря режущих свойств, приводящая к частым правкам высокопрочных, абразивных кругов на металлических связках, большой брак, вызванный работой существенно притупленных зерен карбида кремния зеленого и т. п., обусловили попытки отечественных и зарубежных исследователей применить для электрохимического шлифования круги из синтетических сверхтвердых материалов, в частности, из синтетических алмазов. Электрохимическое шлифование алмазными кругами обеспечивает в 1,5-2 раза большую производительность по сравнению с абразивными кругами. При этом, в отличие от шлифования абразивными кругами на металлической связке, установлено несущественное влияние свойств обрабатываемого материала и термической обработки на показатели процесса и на производительность.

Алмазные круги отличаются большей стойкостью, значительно дольше сохраняют высокие режущие свойства и обеспечивают более высокое, по сравнению с кругами из карбида кремния, качество обработки. Наилучшие результаты обеспечивают круги зернистостью 100/80-125/100 с алмазами марки АСВ.

Интенсификация производительности шлифования достигается путем увеличения скорости продольной подачи. Напряжение источника тока, определяющее в этих условиях роль электрохимического растворения, существенно влияет на показатели шлифования. Однако область оптимальных значений рабочих напряжений при шлифовании алмазными кругами по сравнению с абразивными на металлической связке значительно ниже и составляет всего 6-12 В.

Исследование Качества поверхностного слоя после электрохимического шлифования алмазными кругами показало, что поверхностный слой характеризуется пониженной микротвердостью и отсутствием макронапряжений. Электронно-микроскопические исследования показали отсутствие структурных изменений. Установлено также, что электрохимическое шлифование практически не влияет на магнитные свойства деталей (остаточную индукцию и коэрцитивную силу).

Информация о работе Электрохимическое шлифование