Способ электрохимической обработки

Способ электрохимической обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к электрофизикохимическим методам обработки и касается способа электрохимической обработки небольших деталей. Цель - повышение производительности обработки. Обеспечивают интенсивную прокачку рабочей жидкости через зазор. Излучают в направлении вдоль зазора между электродом-инструментом и заготовкой ультразвуковые колебания. Частоту F и интенсивность W выбирают из соотношений: L*98750:Fα, где L - длина межэлектродного зазора

A макс - максимальный зазор

10 3*98W*9810 8. При этом ультразвуковой преобразователь располагают на расстоянии 2-5A макс относительно входа в рабочую зону. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК рц 8 23 H 7/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4602109/25-08 (22) 02. 11. 88 (46) 23.09.90. Бюл. t1 35 (72) 10.С. Волков, А.В. Никифоров, В.С. Ашмарин и А.Н. Трошин (53) 621.9 ° 048(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

Н 465303, кл. В 23 H 3/10, 1972. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к электрофизикохимическим методам обработки и касается способа электрохимической обраИзобретение относится к области машиностроения, а конкретно к электрофизическим методам обработки, и касается способа электрохимической обработки преимущественно небсльших деталей.

Целью изобретения является повышение производительности обработки небольших деталей.

Принудительную прокачку рабочей среды осуществляют посредством возбуждения ультразвуковых колебаний, которые излучают в рабочую жидкость в направлении вдоль межэлектродного промежутка, причем частоту колебаний выбирают из соотношения

1. > o амока где f - частота, Гц;

L — длина межэлектродного промежутка, м; а цк - наибольшая величина межэлектродного зазора, м, .„SU, 1593812 А 1

2 ботки небольших деталей. Цель - повышение производительности обработки, Обеспечивают интенсивную прокачку рабочей жидкости через зазор. Излучают в направлении вдоль зазора между электродом"инструментом и заготовкой ультразвуковые колебания. Частоту f и интенсивность M выбирают из соотношений: L > 750: f > а, где L — длина межэлектродного зазора; а акс - максимальный зазор; 10 с И с.10 . При этом ультразвуковой преобразователь располагают на расстоянии 2-5а.; „с относительно входа в рабочую зону. 1 ил, а интенсивность колебаний И выбирают из условия 1О а Ы < 108.

Источник акустических колебаний располагают на расстоянии 2-5ад„кс относительно входа в рабочую зону.

На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагае" мого способа.

Электрод-инструмент 1 и деталь 2 расположены в рабочей жидкости 3, раз мещаемой в ванне 4 Между деталью 2 и электродом-инструментом 1 имеется межэлектродный зазор 5 вегичиной а.

Длина тракта прокачки рабочей жидко" сти в ме><электродном промежутке рав" на L. Преобразователь 6 ультразвуковых колебании, получающий энергию от источника 7, расположен на входе в межэлектродный зазор 5, Деталь и электрод-инструмент в соответствующей полярности подключены к источнику 8 технологического напряжения.

1593812

В интенсивном поле акустических колебаний возникают стационарные потоки жидкости. Когда в жидкой среде, находящейся в ванне ч при атмосферном давлении Р 1О Па, преобразоБ 5 вателем .6 возбуждаются интенсивные ультразвуковые колебания,, то возникает постоянная составляющая давления, т.е. избыточное (по отношению к атмосферному) акустическое давление где - постоянная, зависящая от вида 15 среды и для воды равная 7-8; с - плотность среды (для рабочих жидкостей при электрохимической обработке в первом приближении можно принять 1,1 ° 1Оз кг/дмз ° (V ) — квадрат среднего значения коср лебательной скорости частиц среды.

Из общего выражения для воды и 25 водных растворов следует, что постоянная составляющая давления равна

Рах 4 10 (Ч )с °

В различных точках рабочей среды, где распространяется ультразвук, колебательные скорости, а значит, и постоянная составляющая давления, различны. Это объясняется расхождением волны, поглощением, а также специфич- З

35 ностью ее распространения в межэлектродном промежутке (подобно волноводу) .

Поэтому в области пространства, занятой средой, создается разность постоянных составляющих давления Д Pak 40

При создании колебаний в жидкости в направлении вдоль межэлектродного промежутка возникает акустическое давление Ра„ „с. Амплитуда колебаний вдоль промежутка на входе и нв выходе 45 различна. По длине L существует разность давлений д Ра„. Возникает стационарное течение жидкости со скоростью Ъ, . При этом оказывается неизменнои алгебраическая сумма постоянной составляющей давления Р в, динамического давления потока Ро Юрси потерь давления АР вследствие вязкостного трения в межэлектродном промежутке:

Pgg с 2

Р + — — — - д1 К const

2 в Э где V c — местная скорость потока рабочей среды;

- потери давления вследствие вяз кости °

В первом приближении можно считать, Рак макс

Постоянная составляющая для водных растворов

Р =5"10 M. ьв

Течение рабочей жидкости возникает при некотором пороге интенсивности

N,,ïðè котором начинают проявляться нелинейные свойства среды. Исходя из приведенных рассуждений, этот порог можно принять равным 10 Вт/м .

Ври превышении этого порога, как показывают опыты, скорость течения жидкости пропорциональна градиенту плотности кинетической энергии колебаний, т.е. акустического давления. При малой интенсивности скорость течения жидкости пропорциональна интенсивности и частоте f„ a также обратно пропорциональна кинематической вязкости рабочей среды. На высоких частотах колебаний скорость течен .я пропорциональна квадрату частоты и почти пропорциональна квадрату коэффициента поглощения.

Для создания разности давлений в межэлектродном промежутке необходима неравномерность интенсивности У по его длине 1.. Уменьшение интенсивности

И на выходе из промежутка обеспечивается поглощением ультразвука. Поглощение в воде растет на частотах свыше 0,5 МГц, а при большой амплитуде - увеличивается в несколько десятков раз по сравнению с волнами малой амплитуды. Например, в воде при частоте f = 1,5 МГц и интенсивности W =

= 10 Вт/м на расстоянии 10 см интенсивность падает вдвое, т.е. коэффициент поглощения примерно составляет 0 1 см

Интенсивность вводимых в межэлектродный промежуток колебаний не должна существенно превышать порога кавитации, поскольку при этом непосредственно у входа в промежуток увеличивается поглощение, а колебания не канализируются в промежуток. Этим обусловлено то, что преобразователь 6 (фиг. 1) располагают на расстоянии, не более чем в 2-5 раз превышающем величину промежутка.

Порог кавитации при низких частотах мал и увеличивается с повышением

15938

1 .) — >. а, частоты. Он снижается при охлаждении рабочей среды и с ростом содержания в ней газа (при электрохимической обработке в газоэлектролитных смесях), для дегазированной воды на низких частотах соответствует интенсивности порядка 3 ° 10 Вт/м . Горог кавитации б зависит от частоты, причем с ростом последней уменьшается различие в поведении воды дегазированной, или насыщенной газом (воздухом). При частотах более 1 ИГц порог развитой кавитации может быть принят для интенсивности порядка 10 Вт/м . !5

Поскольку течение рабочей среды происходит в межэлектродном промежутке между поверхностями электродов, необходимо таким образом выбрать частоту, чтобы толщина акустического пограничного слоя 1 была существенно меньше зазора а. На протяжении этого слоя амплитуда колебаний уменьша-. ется в е раз. Чтобы подобное тормозящее влияние наличия электродов не 25 сказывалось на создании разности давлений, необходимо задаться условием определенного соотношения между величиной промежутка и толщиной акустического пограничного слоя 8 „ = 0,02 а. 30

Толщина (в метрах) этого слоя, на котором сказывается влияние твердой поверхности электродов, равна

«1

S„.= (=-;)

35 где 1 - кинематическая вязкость рабоче > жидкости. Для водных растворов можно принять

10 м /с.

12 6 выходе из промежутка. Для этого следует выполнить условие где - длина волны колебаний.

При этом Э = -, где С - скорость

С звука, для воды примерно 1500 м/с.

r ледовательно, L ) --- т

Прсмежуток может зап ират ься, т. е. не пропускать бегуших колебаний с длиной волны, характеризуемой неравенством ф/2> а. Поэтому возни <ает неоднородная волна, амплитуда которой падает по мере удаления от входной части промежутка. Вся среда в межэлектродном промежутке (волноводе) колеблется синфазно, давление экспоненциально уменьшается по его длине. Таким образом, благодаря интенсивным ультразвуковым колебаниям, вводимым в промежуток, создается принудительное течение рабочей жидкости, т.е. условия для эффективного протекания процесса электрохимического растворения материала детали.

Обработку небольших деталей следует проводить в ванне, заполненной рабочей жидкостью. При этом дополнительно может также проявляться положительный эффект интенсификации процесса формообразования ультразвуковыми колебаниями. Всгедствие этого может быть повышена производительность пре цесса. формула изобретения

Для водных растворов наименьшую частоту колебаний можно определить из условия

ФИН (2 I, (p 02 )2

8 10

„Г

Чтобы создать в межэлектродном промежутке перепад давления, необходимо подобрать также определенную частоту, обеспечивающую наибольшую разность давлений между входом и выходом промежутками

Рассматривая промежуток как Волно» вод, необходимо. добиться, чтобы в нем возникала так называемая неоднородная волна без затухания, обеспечивающая снижение амплитуды колебаний на

Способ электрохимической обработки, согласно которому осуществляют принудительную прокачку рабочей жидкости через межэлектродный зазор между электродом-инструментом и заготовкой, подключенными к источнику технологического напряжения, о т л и ч а:o шийся тем, что, с целью повышения производительности обработки небольших деталей, принудительную прокачку осуществляют путем воздействия на среду ультразвуковыми колебаниями, которые излучают в рабочую жидкость вдоль межэлектродного зазора, причем ультразвуковой преобразователь располагают на расстоянии (2-5)амаяк относительно входа в рабочую зону, частоту ультразвуковых колебаний f выбирают из соотношения!

593812

750, L >а„щ„, — длина межэлектродного зазора, м, а интенсивность колебаний Я выбирают из условия

10З W < l 0, Вт/м2. а

Г где а„,1 - максимальный межэлектродный зазор, м;

Составитель И. Комарова

Редактор Л. Гратилло

Техред Л.Олийиык

1(орректор Л Бескид

Заказ 2794 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при П(НТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб.,- д. 4/5

Ф

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Гагарина, 101