Методика назначения режимов и параметров ЭХО

Выбор электролита. При ЭХО в качестве электролитов применяют водные растворы солей, кислот и щелочей. В процессе ЭХО при высоких плотностях тока электролиты обеспечивают прохождение тока между электродами, способствуют течению требуемых химических реакций, уносят продукты обработки из межэлектродного промежутка.

Не существует электролитов универсального назначения, соответствующих всем требованиям. При их выборе в первую очередь учитывают требования, являющиеся обязательными для выполнения заданной операции ЭХО. При необходимости увеличения скорости анодного растворения применяют электролиты с большой удельной проводимостью. При повышенных требованиях к точности необходимо использовать электролиты с локализующими свойствами, хотя при этом и снижается скорость анодного растворения.

Электролиты могут быть одно- или многокомпонентными. Состав и концентрацию электролита выбирают в зависимости от физико-химических свойств материала обрабатываемой заготовки и технических требований, предъявляемых к выполняемой операции. Наиболее распространенными электролитами являются нейтральные растворы неорганических солей: хлориды, нитраты и сульфаты натрия и калия. В эти растворы добавляют борную, лимонную или соляную кислоту в целях уменьшения защелачивания электролита; ингибиторы коррозии; активирующие вещества; поверхностно-активные вещества, снижающие гидравлические потери и устраняющие кавитационные явления; коагуляторы, способствующие скорейшей очистке электролита за счет осаждения шлама.

Водородный показатель (рН) электролитов — число, характеризующее концентрацию ионов водорода в дан­ном электролите. Колебания значений рН относительно оптимальных при выполнении определенной операции ЭХО, как правило, приводят к снижению точности и ка­чества обрабатываемых поверхностей заготовки. Эти ко­лебания являются следствием электрохимических и хими­ческих реакций, происходящих в МЭП.

Значения рН для различных электролитов:

растворы кислот                 1—7

»    солей                             6—9

 »    щелочей                     7—10

При ЭХО нержавеющих и инструментальных сталей рН электролита поддерживают в пределах 7—8, а при ЭХО жаропрочных сплавов — в пределах 7—9.

В процессе ЭХО необходимо периодически восполнять электролиты из-за утечек, выноса его вместе со шламом и испарения растворителя - воды. Для очистки электролитов от шлама применяют следующие методы:

¾ центрифугирование – отделение шлама от раствора под воздействием центробежных сил;

¾ фильтрование – отделение твердых частиц с помощью пористых материалов;

¾ отстаивание загрязненного электролита в специальных резервуарах;

¾ флотация – очистка всплывших вместе с пузырьками частиц шлама. Для удержания частиц шлама на поверхности электролита в него добавляют пенообразующее натриевое мыло.

В зависимости от предельно допустимого количества шлама и режима ЭХО выбирают способ его очистки (см. табл.1).

Таблица 1. Способы очистки электролитов

Количество шлама в электролите, г/л	Режим ЭХО	I, А	Способ очистки
0,05-1 1,0-2,0 1,0-5,0 1,0-5,0 5,0-10,0 5,0-10,0	Непрерывный Прерывистый Непрерывный Прерывистый Непрерывный Прерывистый	10-20 До 10000 Св. 10000 Св. 10000 До 10000 До 10000	Флотация Отстаивание Фильтрование То же Центрифугирование То же

Основные закономерности процесса ЭХО. При выполнении ЭХО часть электрического тока затрачивается на выделение кислорода на аноде, водорода на катоде и на разрушение оксидных пленок, образующихся на аноде. В связи с этим фактическая масса растворенного металла М_ф всегда меньше массы М, которую предполагалось снять на основании закона Фарадея. Эта разница определяется коэффициентом выхода по току η_а

,

.

Электрохимический эквивалент металла k (г/(А·мин)) можно вычислить, зная его атомную массу А и валентность n, по формуле

,

где С – универсальная постоянная, равная 6,2176·10^-4 г/(А·мин).

Для практических целей съем металла удобнее оценивать не в массовых, а в объемных или линейных единицах. В связи с этим для расчетов технологических параметров процесса ЭХО удобнее пользоваться значением объемного электрохимического эквивалента k_V (см³/(А·мин)), определяемым по формуле

,

где ρ_М – плотность металла, г/см³.

Тогда объем растворенного при ЭХО металла определится уравнением

.

Значения объемных электрохимических эквивалентов сплавов k_Vспл зависят от их составов и определяются по формуле

,

где Р_i – массовое содержание элемента, %; k_i – объемный электрохимический эквивалент данного элемента, см³/(А·мин).

Съем металла при ЭХО в линейных единицах можно определить по формуле

,

где S₀ – площадь обрабатываемой поверхности заготовки, см²; i_а – анодная плотность тока, А/см².

Скорость электрохимического растворения, в линейных величинах V _Л (см/мин)

.

Таблица 2. Металлические материалы, применяемые для изготовления ЭИ

Материал	Марка, ГОСТ	Удельное электрическое сопротивление, Ом·м·10^-8	Применение
Конструкционные стали	Ст 3, ГОСТ 380 - 71	0,0978	ЭИ для электрохимического точения; в качестве основы ЭИ для электрохимической абразивной обработки
	Сталь 45, ГОСТ1050 - 74	0,189
Нержавеющие стали	Сталь 65Г, ГОСТ1050 - 71	0,815	ЭИ для электрохимической обработки, активные элементы сборных ЭИ
	Сталь 12Х18Н10Т, ГОСТ 5632 - 72	0,710
	Сталь 2Х13, ГОСТ 5632 - 72	0,588
Медь и ее сплавы	Все марки, ГОСТ 859 - 78	0,0174	В качестве связки ЭИ дисковой формы для электрохимической абразивной обработки
Алюминиевый сплав	Сплав АМЦ, ГОСТ 21631 - 76	0,0262
Латунь	Л63, ГОСТ 15527 - 70	0,071	Изготовление активных частей ЭИ сложной формы
Бронза	БрА5,  ГОСТ 18175 - 78	0,0208

 

 

Материалы для ЭИ. Материалы для изготовления ЭИ должны обладать хорошей электропроводностью, коррозионной стойкостью, высокой адгезией к электроизоляционным покрытиям, механической прочностью к нагрузкам, хорошей обрабатываемостью и ремонтноспособностью.

В табл.2 приведены марки металлических материалов для изготовления ЭИ, сортамент их разнообразен: поковки, литье, листы, проволока, прутки и трубы различного профиля и сечения.

Для изготовления ЭИ применяются также неметаллические материалы, они приведены в таблице 3.

 

Таблица 3. Неметаллические материалы, применяемые при электрохимической обработке

Материал	ГОСТ, ТУ	Применение
Углеграфит	ТУ 48-20-51-74	Изготовление активных элементов малогабаритных ЭИ
Графит ГЛ-2	ГОСТ17022 - 81
Стиракрил	ТУ МХП 1542 - 49	Изготовление клейм для электрохимического маркирования
Бутакрил	ТУ 64-2-226-79
Капролон	ТУ 6-05-988-73	Изготовление пассивных элементов сборных ЭИ
Эбонит	ГОСТ 2748-77
Стеклотекстолит	ГОСТ 10292-75
Стекло органическое	ГОСТ 15809-70
Дерево (сухие сорта липы)	ГОСТ 2695-83	Изготовление брусков-притиров для электрохимического полирования