Электрохимическое нарезание каналов

Электрохимическое получение нарезов основано на законе Фарадея, когда при пропускании постоянного тока через электролит происходит растворение материала анода в местах, не защищенных изоляторами.

Электролитом при обработке стальных деталей служит водный раствор поваренной соли NaCl.

В результате прохождения химических реакций на аноде (детали) образуется пассивирующая пленка гидрата окиси железа Fe(OH)₃, которая для непрерывности процесса должна удаляться потоком электролита.

Схема процесса электрохимического образования нарезов в стволах подвижным катодом показана на рис. 1.28.

Из схемы видно, что поток электролита проходит в катоде между изоляторами, выполненными по числу нарезов с шириной, равной полю нареза, и с необходимым углом их подъема. Для того, чтобы нарезы были изготовлены по всей длине канала с необходимой крутизной, катод при работе кроме осевого движения должен еще и вращаться.

Растворение материала анода на поверхности канала за время про­хождения катодом любого сечения, в этом сечении приводит к образованию канавок определенной глубины. Глубина эта зависит от сочетания электрохимических параметров и скорости осевого перемещения катода и должна получаться за время прохождения катодом расстояния, равного

Следовательно, в начальный момент осевого перемещения катода глубина нареза будет равна нулю.

Предложение вести процесс при неподвижном катоде, выполненном в соответствии с профилем поверхности канала, кажется естественным. Но этого не делают по двум основным причинам: первая - из-за большой длины нарезов протекание электролита между изоляторами будет затруднено, что вызовет нестабильное ведение процесса, и, как следствие, неодинаковость размеров нарезов, так как пассивирующая пленка будет удаляться с разных мест канала с различной скоростью. Вторая причина работы

Рис. 1.28. Схема электрохимического получения нарезов подвижным катодом

 

только с подвижным катодом - очень большие потребные мощности питающих электроустройств, из-за большой рабочей площади неподвижного катода.

Например, для питания установки с неподвижным катодом при на­резании ствола калибром 30 мм и длиной 1200 мм требуется мощность порядка 140 кВт.

При напряжении питания в 10 В и плотности тока 20 А/см², ток должен быть около 14000 А, что потребует уникальных (практически невыполнимых) токоподводов.

Процесс электрохимического нарезания обычно проходит в два пе­рехода.

Сначала канал обрабатывается катодом цилиндрическим, «по глад­кому», а затем идет собственно процесс нарезания.

Припуск на обработку «по гладкому» для пушки калибром 23 мм составляет порядка 0,7...0,8 мм на диаметр.

Качество протекания процесса электрохимической обработки «по гладкому» и «нарезания» зависит от зазоров между обрабатываемой по­верхностью канала и изоляторами катода. Например, для ствола калибром 23 мм эти зазоры равны 0,02 мм.

Конструкции катодов для этих переходов приведены на рис. 1.29.

Станками для электрохимического нарезания обычно являются мо­дернизированные шпалеровальные станки (см. рис. 1.26), у которых сняты механизмы, связанные непосредственно с работой шпалера, и поставлены устройства токоподводов и подачи электролита.

Инструменты-катоды чаще всего изготавливаются из латуни, а изо­ляторы - из органического стекла. При штатном ведении процесса в катоде изнашиваются только изоляторы, поэтому в технологической карте даются предельные количества нарезаемых труб, после чего изоляторы переклеиваются и перешлифовываются. Режимы электрохимической обработки каналов стволов:

 

 

1. напряжение, В10...15

2. плотность тока, А/см² ~20

3. скорость протекания электролита у катода, м/с 8... 12

Состав элетролита:

NaCl, %...... 20

Н₂0, %............ 80

После проведения операции электрохимической обработки каналы заготовок тщательно промываются горячей и холодной водой и пассиви­рующей жидкостью состава:

1. мыло хозяйственное, % 10... 15

2. сода кальцинированная, % 2...2,5

3. вода, %.......... 81,5...88

В качестве примера ниже приводятся инструкции по электрохимической обработке канала ствола.