Машиностроение и механика

Article Index
Классификация физико-химических способов обработки металлов
ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Электроэрозионное шлифование
Разрезание профильным или непрофилированным инструментом
Стадии протекания эрозионного процесса
РАЗМЕРНАЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Теоретические основы электрохимического процесса формообразования
Подбор электролита
Гидродинамические процессы в межэлектродном промежутке
Электрохимическое формообразование
Технологические показатели ЭХО
Качество поверхности
Производительность процесса
Технологичность деталей при размерной ЭХО
All Pages

Гидродинамические процессы в межэлектродном промежутке

В результате реакции на обрабатываемой поверхности заготовки образуются продукты обработки, в том числе нерастворимые гидроксиды. Их концентрация в районе протекания анодного растворения в начальный момент превышает концентрацию в электролите. Количество продуктов будет зависеть от скорости анодного растворения.

(3.10)

Если электролит протекает со скоростью ниже некоторого критического значения (менее 1…2 м/с), то он не успевает вынести из зазора все продукты обработки и скорость анодного растворения через некоторое время после начала процесса снижается.

Поэтому в каждый момент времени требуется обеспечить условие

(3.12)

Превышение скорости выноса частиц () над скоростью их образования должно быть незначительным, иначе неоправданно увеличится мощность насосов для перекачки электролита.

Для каждого режима обработки должна быть своя скорость потока. Скорость растворения металла на разных участках различна, поэтому расчет ведут по максимальной скорости. Для нее определяют скорость электролита и находят требуемые напор и подачу насоса.

Средняя скорость электролита может изменяться в широких пределах (=5…40 м/с).

При таких скоростях критерий Рейнольдса Re может быть больше критического значения (Re2300). Тогда поток жидкости будет турбулентным и рассчитанные скорости течения будут несколько завышенными.

Если длина участка по направлению потока электролита достаточно велика, то необходимо, чтобы температура электролита в зазоре оставалась постоянной. Это позволяет поддерживать расчетную удельную проводимость, определяющую точность обработки и другие технологические показатели процесса.

Вся теплота при анодном растворении заготовки переходит в раствор, а нагрев за счет гидравлических потерь пренебрежимо мало. Тогда можно приравнять количество теплоты, выделившейся по закону Джоуля – Ленца при прохождении тока, количеству теплоты, перешедшей в электролит

I, Дж (3.13)

где С – удельная теплоемкость электролита, Дж/кг;

m_t – массовый расход электролита через зазор, кг;

— разность температур электролита на выходе из зазора и на входе в него, град.

Силу тока I в левой части уравнения (3.13) запишем через его плотность j и площадь S обрабатываемой поверхности заготовки. В свою очередь S=, см² .

где В – ширина межэлектродного промежутка, см;

— длина рабочей части электрода-инструмента, см.

В правой части уравнения массовый расход выразим через объемный:

m_t=V_t , г/с

где — средняя плотность электролита, г/см³.

V_t – объемный расход электролита, см³/с.

Величина V_t представляет произведение скорости электролита на площадь сечения зазора S^I.

S^I=S^II, см²

где S^II – межэлектродный зазор, см.

Тогда уравнение (3.13) может быть представлено в виде:

V_t (3.14) (3.14)

Напряжение U запишем через плотность тока по уравнению (3.8) U=j

или j=U, тогда

Отсюда скорость электролита равна:

, см/с (3.15)

Если инструменту придают вращательное движение, как при разрезании диском, точении, шлифовании, то электролит подают поливом. Он приобретает необходимую скорость за счет контакта частиц жидкости с вращающимся инструментом

_, см/с.

где =0,18…0,5 – коэффициент, характеризующий отставание частиц жидкости от инструмента;

Д – диаметр инструмента, см;

n – частота вращения инструмента, с ^{— 1}.

По скорости электролита определяют характеристику насоса.

Напряжение

При прохождении тока через токоведущие шины, электрод — инструмент, зазор и заготовку происходят потери

B

где – напряжение, используемое на анодное растворение металла заготовки (расчетное напряжение), B;

– потери напряжения в зажимах и токоведущих шинах, В;

– потери напряжения в двойном электролитическом слое – эти потери представляют собой разность потенциалов анода и катода, В;

– потери напряжения при прохождении тока через заготовку, В.

Потери удается снизить до долей процента и их, как правило, в расчетах не учитываются.

Потери принимают во внимание для деталей больших размеров (лопатки энергетических турбин L >1000 мм и сечения профиля не более 200…250 мм²). =4…5В и их следует учитывать в расчетах.

Где – напряжение на зажимах источника питания, В.

Потери зависят от режима работы, состава металла заготовки и состава электролита, напряжения и др. факторов. (=2…5 В). Нижний предел в расчетах ограничивают значением, 5 В.

Для того, чтобы процесс анодного растворения шел интенсивно, необходимо повысить напряжение на электродах по сравнению с потенциалом разложения электролита. (φ_a-φ_к).

Однако при >15…18 В начинают возрастать потери в приэлектродных слоях – подводимая мощность растет быстрее, чем полезная.

При напряжении свыше 30 В могут возникнуть пробои межэлектродного промежутка.

Для большинства схем обработки используют диапазон напряжений 9…18 В.

Для титановых сплавов — =25…30 В, при разрезке материалов тоже 25…30 В, а при шлифовании — 6…8 В.