ПОЛИРОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

2.3 ПОЛИРОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Стойкость режущего инструмента зависит от свойств металла, из которого он изготовлен, а также чистоты и состояния поверхностей у режущих граней.

При изготовлении режущего инструмента и его эксплуатации он неоднократно подвергается шлифованию абразивами. В процессе шлифования, под влиянием местного разогрева, происходят структурные изменения поверхностного слоя металла. Результатом этих изменений является понижение твёрдости и появление шлифовочных трещин. Всё это приводит к ухудшению эксплуатационных качеств режущего инструмента, снижению его стойкости.

С целью повышения стойкости режущего инструмента в промышленности используется химическое или электрохимическое травление, которое удаляет поверхностный деформированный слой металла. Но такой способ часто приводит к коррозии неповрежденных слоёв металла, а при химическом травлении и увеличению шероховатости режущих граней.

В последнее время для чистовой обработки режущего инструмента находит место ЭХП, имеющее существенное преимущество перед обработкой инструментов травлением.

При ЭХП растворение поверхностного слоя металла не сопровождается коррозией всей остальной его массы.

Толщина удаляемого слоя может быть выдержана с достаточной точностью, что позволяет сохранить требуемые размеры инструмента. Благодаря преимущественному растворению микровыступов, повышается чистота поверхности режущих граней и улучшаются условия их работы. Последнее обстоятельство является причиной облегчения сбегания стружки и уменьшению нагрева инструмента в процессе резания.

Наиболее широкое применение нашло ЭХП свёрл. Результаты испытаний показывают, что ЭХП приводит к повышению стойкости свёрл. Наибольшее повышение наблюдается для свёрл, изготовленных из углеродистой стали.

ЭХП оказывает благоприятное влияние на стойкость инструментов предназначенных как для обработки металлов, так и для обработки древесины. Эффективность ЭХП тем больше, чем больше время обработки инструмента.

Ещё одна особенность ЭХП в том, что оно способствует уменьшению мощности, затрачиваемой на обработку резанием. Таким образом, ЭХП способствует энергосбережению.

ЭХП режущих инструментов производится по такой же технологической схеме, как и полирование других деталей.

ПОЛИРОВАНИЕ МЕРИТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

При полировании мерительного инструмента ЭХП может выполнять роль доводочной операции.

Помимо строгого соблюдения режимов электролиза, большое значение в этом случае имеет расположение электродов в ванне.

Неравномерность распределения силовых линий по поверхности объекта при ЭХП приводит к искажению его формы. Опыты показали, что при точном соблюдении режима электролиза удаётся производить инструмент, удовлетворяющий требованиям 1 и 2 класса точности.

ЗАТОЧКА И НАПРАВКА ИНСТРУМЕНТА

В медицинской промышленности ЭХП применяют для направки некоторых хирургических инструментов. Инструменты завешивают в ванну под током так, чтобы в электролите находилась лишь рабочая часть инструмента. Длительность электролиза зависит от ширины режущей кромки, угла заострения и обычно составляет 0,5 - 5 мин.

Обычно направка и заточка инструмента должна проводиться с сохранением требуемых углов заострения. Может производиться в обычном полировочном электролизёре.

ПОВЫШЕНИЕ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ

Процесс анодного растворения может быть использован для повышения чистоты поверхности деталей.

Интенсивность сглаживания микронеровностей зависит от природы металла, чистоты его поверхности и условий электролиза.

В процессе ЭХП металл растворяется не только на микровыступах, но и на микровпадинах. Повышение исходной чистоты поверхности металла приводит к уменьшению скорости сглаживания.

Большая продолжительность процесса и значительный съём металла при ЭХП указывают на то, что ЭХП нецелесообразно применять для чистовой обработки грубых поверхностей (то есть сначала нужно обработать механически, а затем передать на ЭХП).

ВЫВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА

На механически полированной поверхности небольшие дефекты металла - линии, раковины, трещины, инородные включения, - часто не могут быть обнаружены визуальным просмотром. В тех случаях, когда детали не несут нагрузок, и полирование преследует лишь цели декоративной отделки, такое положение не влечёт за собой неприятных последствий. Если полируемые детали несут значительные нагрузки, то наличие пороков на их поверхности может привести к поломке деталей. В этих случаях необходимо принимать специальные меры для своевременного обнаружения дефектов.

ЭХП является своеобразным методом дефектоскопии. В результате анодного растворения металла удаляется поверхностный слой его, скрывающий дефекты. Размеры пор, трещин и раковин увеличиваются настолько, что их можно заметить даже невооружённым глазом.

Отчётливо видны становятся неметаллические включения, вокруг которых растравливается металл.

ЭХП может быть использовано при контроле качества сварных швов на деталях, для выявления поверхностных трещин, получающихся при термической обработке деталей.

ПОЛИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК И ПОЛУФАБРИКАТОВ

ЭХП может быть использовано не только в качестве окончательной операции, но и для обработки заготовок и полуфабрикатов. Оно может заменить обычное химическое травление для удаления поверхностных включений и продуктов коррозии. Улучшаются свариваемость и штампуемость металлов (повышение способности к пластической деформации).

Большой интерес представляет получение ЭХП тонких металлических проволок. Изготовление их, особенно из легко окисляющихся металлов путём протяжки, сопряжено со значительными технологическими трудностями. ЭХП на специальной установке удаётся уменьшить диаметр проволок от 13 мк до нескольких микрон. Полученные таким путём проволоки из тория, урана и ниобия отличались высокой чистотой поверхности и продолжительное время не тускнели.

ЭХП В ПРОИЗВОДСТВЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ В ЧАСТНОСТИ

Большинство из приведённого ранее для машиностроения имеет место и при производстве радиоэлектронных средств. Однако здесь требуется гораздо большая точность, а следовательно, и более точный технологический расчёт процессов.

3.СОСТАВЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ МЕДИ

Наибольшее применение для ЭХП меди и её сплавов получили электролиты на основе ортофосфорной кислоты.

При исследовании влияния различных факторов на процесс полирования меди, замечено, что между концентрацией ортофосфорной кислоты и плотностью тока существует определённая зависимость. Чем выше концентрация кислоты в электролите, тем ниже значение предельной плотности тока на кривых анодной поляризации и тем меньше может быть рабочая плотность тока, при которой происходит полирование.

С уменьшением концентрации кислоты сужается диапазон напряжений, ограничивающих участок предельного тока.

Здесь приводятся следующие зависимости продолжительности полирования от концентрации кислоты:

Повышение температуры и перемешивание электролита усиливает диффузию анодных продуктов, следствием чего является повышение плотности тока, при которой происходит скачок анодного потенциала.

В перемешивающемся растворе кислоты удельного веса 1,09 скачок потенциала наблюдается при 20° и плотности тока 20 А/дм², при 30° и 16,5 А/дм² и при 40° и 18 А/дм². В том же электролите при воздушном перемешивании скачок анодного потенциала происходит при температуре 20 и 30° и, соответственно, при 19,5 и 27 А/дм². При 40° скачка потенциала не наблюдается даже при плотности тока 90 А/дм².

Благоприятное влияние оказывает на процесс полирования накопление в растворе ионов меди. В таблице 3.1 приведены данные о влиянии концентрации меди на продолжительность процесса полирования.

Таблица 3.1

Нормальная эксплуатация электролита начинается при содержании в нём 3-4 г/л меди. Поэтому приготовленный раствор ортофосфорной кислоты следует предварительно проработать с медными анодами при плотности тока 0,5 - 1 А/дм, пропустив через него около 5 А-ч электричества. Наиболее пригодным для работы является электролит, содержащий 716 г/л H₃PO₄(удельный вес раствора 1,55).

Поскольку при этом хорошее качество полирования может быть достигнуто в очень узком интервале плотностей тока, рекомендуется регулировать процесс не по плотности тока, а по напряжению.

Повышение напряжения выше значения, соответствующего началу выделения кислорода, приводит к получению блестящей, но изъязвлённой поверхности, что связано, по-видимому, с задержкой выделения пузырьков газа, прилипающих к поверхности металла.

Качество полирования зависит также от формы полируемых изделий и структуры их поверхности. Так, поверхности, обращённые ко дну ванны, обычно полируются хуже, чем боковые поверхности, а часто и травятся. Исследования показывают, что в зависимости от положения изделия в ванне изменяется и режим полирования.

При горизонтальном положении анода под катодом анодная плотность тока, соответствующая последней стадии полирования, составляла 0,31 А/дм², при горизонтальном положении анода над катодом - 2,15 А/дм², при вертикальном положении анода - 1,63 А/дм.

Неравномерность распределения тока приводит к тому, что потенциал на отдельных участках поверхности не соответствует оптимальным значениям, требуемым для нормального хода процесса полирования, что и приводит к неравномерному полированию.

При полировании гальванических покрытий лучшие результаты достигаются при обработке осадков меди, полученных из цианистых электролитов и характеризующихся более мелкой кристаллической структурой, чем медные осадки, полученные из кислых электролитов.

Однофазный сплав меди - a-латунь полируется лучше многофазных сплавов. Интенсивность блеска поверхности латуни, полированной после отжига, ниже интенсивности блеска той же латуни, полированной непосредственно после проката.

Фосфорнокислый электролит периодически корректируется добавлением кислоты и воды. Ежедневный контроль его осуществляется путём измерения удельного веса раствора. Во избежание перегрева электролита, что может привести к появлению дефектов на деталях, объёмную плотность тока поддерживают в пределах 0,3 - 0,5 А/л. Катодами при полировании служат медные листы. Соотношение поверхности анода и катода 1:3 - 1:5. В процессе электролиза на поверхности катода выделяется губчатый осадок меди. Для того чтобы этот осадок не загрязнял электролит, катоды помещают в чехлы из кислотоупорной ткани. Перед началом работы катода его следует очистить металлической щёткой.

Для повышения стойкости деталей против коррозии рекомендуется после ЭХП погружать их на 1 мин. В раствор 10% K₂Cr₂O₇.

Полирование меди и латуни можно производить в электролите, содержащем кроме ортофосфорной кислоты и хромовый ангидрид. При этом заметно изменяется ход процесса полирования. Если в обычном фосфорнокислом электролите хорошее качество полирования достигается только при режиме предельного тока, то в электролите, содержащем хромовый ангидрид, полирование происходит в широком интервале плотностей тока 5 - 70 А/дм² и сопровождается выделением кислорода. Продолжительность полирования уменьшается до 2 - 3 мин.

Возможность вести процесс в широком диапазоне плотностей тока представляет особый интерес при полировании деталей сложной конфигурации или большой площади, обработка которых в фосфорнокислом электролите связана с частыми случаями брака. Хорошие результаты были получены при полировании медных и латунных деталей и медных гальванических покрытий в электролите следующего состава (в весовых процентах):

Ортофосфорная кислота...........................74

Хромовый ангидрид...............................6

Вода............................................20

Удельный вес электролита 1,60 - 1,62. Режим полирования: анодная плотность тока 30 - 50 А/дм², температура электролита 20 - 40°, продолжительность полирования 1 - 3 мин.

Катоды - свинцовые, соотношение поверхности анода и катода 1:2 - 1:3. Расстояние между электродами 100 - 120 мм.

Для приготовления электролита хромовый ангидрид растворяют в ортофосфорной кислоте и полученный раствор, в случае надобности, прогревают при температуре 120° до достижения требуемого удельного веса. После этого электроды обрабатываются током с медным анодом, пропуская 10 А-ч/л электричества.

В начальный период работы (до 50 А-ч/л) Желательно вести полирование при плотности тока 40 - 50 А/дм² и температуре раствора 30 - 40°. В дальнейшем плотность тока может быть понижена до 30 - 40 А/дм², а температура электролита - до 20 - 30°.

В электролите, содержащем H₃PO₄ и CrO₃, при анодной плотности тока 40 А/дм² и температуре электролита 20° за 1 мин. Растворяется слой меди толщиной 2 - 3 мк.

В следующей таблице (Таблица 3.2) приведены составы электролитов и режимы ЭХП меди и её сплавов.

Таблица 3.2

Проведённые исследования выявили положительное влияние на процесс полирования алифатических спиртов, в особенности бутилового и амилового, которые предотвращают травление и повышают интенсивность блеска поверхности металлов.

Добавки некоторых аминов, например уротропина и полиэтиленполиамина, уменьшают съём металла при электролизе, но не предотвращают небольшого точечного травления медных сплавов.

Наибольший интерес могут представлять амиды некоторых органических кислот, которые, будучи добавлены в электролит в весьма небольшом количестве, не только предотвращают травление, но и способствуют повышению блеска и сглаживанию микрошероховатостей поверхности металла.

При ухудшении качества полирования в электролит добавляют H₃PO₄ до установленной концентрации и органическое соединение 10 - 20% от первоначального его содержания в растворе. Если на поверхности деталей появляется точечное травление, своеобразный питтинг, то в указанные электролиты следует добавить 3 - 5 мл/л бутилового спирта.

В следующей таблице (Таблица 3.3) приведены режимы ЭХП и состав некоторых электролитов, имеющих в своём составе спирты.

Таблица 3.3

4.МЕХАНИЗМ И КИНЕТИКА ПРОЦЕССА

Похожие работы

Исследование и разработка технологических основ получения материалов на основе системы Ca-I-Cu-O по методу электрохимического внедрения

Скачать

23322

1

6

... в системе Са-У-Си-0 ВТСП-фаз. Представлены новые данные для обоснования теории электрохимического внедрения элементов в твердые металлические электроды, развиваемой в работах Кабанова Б.Н., Астахова И.И., Киселевой И.Г., Поповой С.С. и др.) Практическая значимость. Результаты исследований показали принципиальную возможность формирования пленочных купратных систем типа Са-У-Си-0 электрохимическим ...

Кинетические закономерности электрохимического окрашивания анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах

Скачать

24218

0

2

... водорода. При этом носителями окраски являются не только зародыши металлических кристаллов, но и их оксиды и гидроксиды. 3.4 Исследование возможности использования гальваношламов как носителей катионов окрашивания при электрохимическом окрашивании анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах. Исследование электрохимического окрашивания анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах в ...

Самоорганизация ион-проводящих структур при протекании электрохимических процессов на фазовых переходах, включающих серосодержащие компоненты

Скачать

36243

0

0

... параметров ионного и электронного транспорта в переходных слоях интерфазы. 4. Принципы создания твердофазных электрохимических преобразователей энергии и информации. 5. Гипотеза о самоорганизации переходных ион-проводящих структур при протекании электрохимических и химических процессов на фазовых границах. Определяющую роль матричных структур в твердофазных электродных реакциях. ...

Технология обработки конструкционных материалов

Скачать

305550

1

104

... - дальнейшее развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов обработки заготовок деталей машин, применение новых конструкционных материалов и повышение качества обработки деталей машин. Наряду с обработкой резанием применяют методы обработки пластическим деформированием, с использованием химической, электрической, световой, лучевой и других видов энергии. Классификация ...