СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ФИНИШНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ГАЛЕВ ТКАЦКИХ СТАНКОВ Российский патент 2003 года по МПК B23H3/00 

Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки, а именно к способам электрохимической обработки поверхностей.

Известен способ статической электрохимической обработки с неподвижным катодом-инструментом, используемый для снятия заусенцев и скругления радиусов. Катод-инструмент подводится непосредственно к заусенцу или к радиусу на расстояние от 0,2 до 1,5 мм. При этом электролит прокачивается через межэлектродный промежуток под давлением. Обработку ведут на постоянном токе. Локализация процесса растворения достигается за счет конструкции оснастки и катодных устройств, благодаря которым необрабатываемые поверхности детали изолируются от попадания в них электролита [Электроэрозионная и электрохимическая обработка: Расчет, проектирование, изготовление и применение электродов-инструментов. Часть 2. Электрохимическая обработка/ А.Л. Лившиц и др.- НИИмаш, 1980, с.116-117].

Недостатками способа являются:
- использование профилированного катода-инструмента;
- прокачивание электролита через межэлектродный промежуток под давлением;
- необходимость обеспечения отсутствия контакта с электролитом необрабатываемых участков анодной поверхности.

Известен способ снятия заусенцев в проточном электролите под воздействием постоянного тока [Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов/ М.В. Щербак и др.: Библиотека технолога. - М.: Машиностроение, 1981, - с.172-174].

При его использовании применяется обработка наружных и внутренних поверхностей с ориентацией катода-инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Недостатками способа являются повышенные требования к катоду-инструменту: максимальная жесткость, обеспечение равномерного межэлектродного зазора, осуществление локализации процесса, создание благоприятных гидродинамических условий в зоне обработки, необходимость предварительных теоретических расчетов конструкции электрода-инструмента.

Совпадающим признаком известного технического решения [Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов/ М.В. Щербак и др.: Библиотека технолога-М. : Машиностроение, 1981, -с.172-174] и заявляемого технического решения является обработка с неподвижными электродами при постоянно удаляющейся границе раздела "анод-электролит". В известном техническом решении этот признак преследует целью создание условий для автоматизации процесса, а в предлагаемом - дополнительно для упрощения конструкции ванны и подвесных приспособлений.

Близким по сущности признаком известного технического решения [Электроэрозионная и электрохимическая обработка: Расчет, проектирование, изготовление и применение электродов-инструментов. Часть 2. Электрохимическая обработка/ А.Л. Лившиц и др.- НИИмаш, 1980, с.116-117] и заявляемого технического решения является то, что при включении тока происходит концентрация электрического поля на остриях заусенцев или острых кромках и за счет этого происходит их преимущественное растворение. В известном техническом решении этот признак используют для локализации растворения кромок обрабатываемого электрода, а в предлагаемом дополнительно для формирования на остальной поверхности защитного конверсионного покрытия.

Известен способ электрохимического формирования на поверхности сталей конверсионных оксидных пленок в электролите, состоящем из нитрата натрия и гидроокиси натрия, с использованием постоянного тока. Недостатком способа является низкая рассеивающая способность электролита, что затрудняет обработку профилированных деталей.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ электрохимической обработки [Орлов Б. П. , Соколов В.М., Кашпирев Б.В. Исследование влияния параметров импульсного тока на локализацию анодного растворения при обработке короткими импульсами тока //Электрофизические и электрохимические методы обработай металлов. "Тула: ТПИ, 1979, - с.40-45], при котором обработку ведут на импульсных токах, причем длительность импульсов изменяют в пределах времени переходного процесса пассивации анодной поверхности, что приводит к изменению степени пассивации анодной поверхности и способствует повышению локализации обработки (прототип).

Указанный способ имеет ряд недостатков. Применяемые амплитуды и длительности импульсов технологического тока таковы, что участки анодной поверхности с большей амплитудной плотностью тока из активного состояния переходят в пассивное или из пассивного в транспассивное. В первом случае локализация растворения происходит на участках, более отдаленных от поверхности катода-инструмента. Во втором, транспассивное растворение может сопровождаться питингообразованием на анодной поверхности и снижением качества обработанной поверхности.

Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей финишного формообразования поверхности, в частности поверхности галев ткацких станков.

Указанный технический результат достигается тем, что электрохимическое формообразование поверхности, включающее ее обработку непрофилированным катодом-инструментом в неперемешиваемом электролите путем скругления внешних и внутренних кромок с параллельным формированием на поверхности защитной пассивной пленки при обработке в растворах пассивных солей с использованием импульсных токов, осуществляют при обработке поверхности галев ткацких станков, причем продолжительность процесса обработки устанавливают равной времени достижения радиуса закругления в пределах (0,2-0,25)h, где h - толщина галева, а параметры импульсного тока выбирают в пределах: анодная плотность тока i_а=(0,5-5) А/см², длительность импульса t_и=(100-1000)•10^-6с, скважность импульсов q=(2-4).

Сущность способа можно пояснить следующим образом.

При обработке в пассивирующих электролитах процесс анодного растворения сопровождается образованием пассивирующей пленки на анодной поверхности. Эта пленка препятствует процессу дальнейшего растворения анода вплоть до полного его прекращения. Пленка образуется только при определенных величинах анодной поляризации либо в области малых поляризаций, когда потенциал растворения еще не достигнут, либо при значительно больших значениях уже в области полной пассивации анода. Кроме того, рост пленки зависит также от гидродинамических условий в межэлектродном промежутке - при сильном движении электролита вдоль поверхности возможен срыв пленки, при неподвижном электролите ее образование стабильнее. После образования пленки анодный потенциал увеличивается, что сопровождается, как правило, протеканием параллельной реакции выделения кислорода. Кислород выделяется в виде пузырьков, которые, задерживаясь на анодной поверхности, экранируют ее. Это приводит к ухудшению сплошности пленки и появлению пор. Следовательно, с целью получения качественной пленки необходимо, во-первых, поддержание анодной поверхности в определенном диапазоне потенциалов, во-вторых, прерывание во времени процесса образования пузырьков для лучшего их отделения от поверхности. Эти два условия обеспечиваются применением импульсных технологических токов определенных амплитудно-временных параметров.

При протекании технологического тока через межэлектродный промежуток происходит его неравномерное перераспределение по анодной поверхности за счет "вспучивания" линий электрического поля на кромках обрабатываемой детали. За счет этого плотность тока на кромках значительно превосходит таковую на всей остальной плоской поверхности. Поэтому при определенных параметрах технологического тока анодное растворение концентрируется только на кромках, а на остальной поверхности происходит образование пассивирующей пленки, которая в дальнейшем в процессе эксплуатации галева в условиях ткацкого производства используется в качестве защитной.

Использование постоянного технологического тока определенной величины и импульсного технологического тока, определенных амплитудно-временных параметров определяется необходимостью поддержания кромок галев в области потенциалов активного растворения, а всей остальной поверхности - в начальный момент времени в области подготовительных операций по нарастанию пленки (меньшем, чем потенциал растворения) с дальнейшим переходом в область полной пассивации поверхности после окончания образования пленки.

Примеры конкретного исполнения
Операция - электрохимическое финишное формообразование поверхности галев, включающее скругление внешних и внутренних кромок с параллельным формированием на поверхности защитной пассивирующей пленки. Материал галев - сталь 60Г. Галева представляют собой фигурные плоские детали толщиной 0,3 мм, вырубаемые из непрерывной ленты. Длина галева намного больше его ширины. В результате механической вырубки образуются острые кромки по внешнему краю и по краю внутренних отверстий. Галева закрепляются на подвесках специальной конструкции в количестве 100 штук. Материал катода - нержавеющая сталь 12Х18Н9Т. Катод представляет собой плоские пластины, завешиваемые на катодные штанги, с общей площадью поверхности в 10 раз большей, чем площадь анодной обработки. Электролит - водный, 20%-ный раствор нитрата натрия. Электролит неперемешиваемый. Температура электролита 20±2^oС. Обработка производится в ванне с термостабилизацией температуры электролита.

Пример 1.

Толщина галева h=0,3 мм. Для обработки используются импульсы тока следующих параметров: I_имп=0,5 А/см²; t_имп=1•10^-4 с; q=2. Время обработки составляет 10 минут. Конечный радиус скругления R=0,065 мм. Сплошность пленки составляет 100%.

Пример 2.

Толщина галева h=0,3 мм. Для обработки используются импульсы тока следующих параметров: I_имп= 2,5 А/см²; t_имп=0,5•10^-3 с; q=3. Время обработки 7 минут. Конечный радиус скругления R=0,07 мм. Сплошность пленки 99%.

Пример 3.

Толщина галева h=0,3 мм. Для обработки используются импульсы тока следующих параметров: I_имп=5 А/см²; t_имп=1•10^-3 с; q=4. Время обработки 5 минут. Конечный радиус скругления R=0,075 мм. Сплошность пленки 97%.

Пример 4.

Используется постоянный ток плотностью 1 А/см². Время обработки 10 минут. Конечный радиус скругления R=0,065 мм. Сплошность пленки 95%.

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, а именно к способам электрохимической обработки поверхностей. Способ включает электрохимическую обработку поверхности галев ткацких станков с использованием импульсных токов в неперемешиваемом электролите - водном растворе нейтральных солей с использованием непрофилированного катода-инструмента, включающую скругление внешних и внутренних кромок с параллельным формированием на поверхности защитной пассивной пленки, причем продолжительность процесса обработки устанавливают равной времени достижения радиуса закругления в пределах (0,2-0,25)h, где h - толщина галева, а параметры импульсов тока выбирают в пределах: анодная плотность тока i_а= (0,5-5) А/см², длительность импульса t_и=(100-1000)•10^-6с, скважность импульсов q=2-4. Обеспечивается расширение технологических возможностей финишного формообразования поверхности, в частности поверхности галев ткацких станков.

Способ электрохимического финишного формообразования поверхности, включающий ее обработку непрофилированным катодом-инструментом в неперемешиваемом электролите путем скругления внешних и внутренних кромок с параллельным формированием на поверхности защитной пассивной пленки при обработке в растворах пассивных солей с использованием импульсных токов, отличающийся тем, что осуществляют обработку поверхности галев ткацких станков, причем продолжительность процесса обработки устанавливают равной времени достижения радиуса закругления в пределах (0,2-0,25)h, где h - толщина галева, а параметры импульсного тока выбирают в пределах: анодная плотность тока i_а=(0,5-5) А/см², длительность импульса t_и=(100-1000)•10^-6 с, скважность импульсов q= 2-4.