Послідовна електроерозійна та електрохімічна обробка сталей незмінним дротяним електродом - Автореферат

Сукупність технологічних параметрів обробки (величина міжелектродного проміжку, склад, температура й гідродинамічні особливості руху потоку електроліту, амплітудно-часові параметри джерела технологічного струму, швидкість руху електрода, вихідний стан поверхні після ЕЕДВ) визначають характеристики руйнування матеріалу заготовки і, відповідно, параметри поверхні, отриманої при використанні електрохімічної обробки. Дослідження проводилися у Черкаському державному технологічному університеті згідно з держбюджетними темами “Фізико-технологічні основи керування якістю поверхні при комбінованій дротяній електроерозійній та електрохімічній обробці” (номер державної реєстрації 0110U006177) та “Розроблення технології комплексної електроерозійно-електролітно-плазмової обробки” (номер державної реєстрації 0108U009287). Мета роботи: керовано підвищити якість поверхневого шару деталей, утворених електроерозійним дротяним вирізанням шляхом комбінованого методу обробки, що поєднує послідовне електроерозійне дротяне вирізання з наступною електрохімічною обробкою тим же дротяним електродом. Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі вирішуються такі задачі: 1) провести аналіз основних фізико-хімічних властивостей електролітів, які можливо використовувати для проведення ЕХОДЕ після ЕЕДВ, обґрунтувати вимоги до електролітів та обрати конкретні склади електролітів для проведення експериментальних та теоретичних досліджень процесу ЕХОДЕ; В дисертаційній роботі вклад автора полягає в розробці методики та обладнання визначення динаміки поляризації електродів [1]; розробці експериментальної установки для реалізації та досліджень процесу ЕХОДЕ на електроерозійному вирізному верстаті [6,7]; визначенні підходів та проведенні моделювання руху рідини при її коаксіальній подачі у відкритий паз [4]; обґрунтуванні та розробці математичної моделі розподілу електричних потенціалів в МЕП та густини струмів на поверхні анода [3,5,10]; обґрунтуванні раціонального складу електролітів для обробки конструкційних та інструментальних сталей; проведенні комплексних системних досліджень параметрів поверхневих шарів деталей після ЕХОДЕ; розробці методики розрахунку параметрів ЕХОДЕ, що слідує за ЕЕДВ [2,8,9].В процесі ЕХОДЕ при обробці конструкційних сталей переважають процеси розчинення заліза, оскільки домішки становлять незначну масову частину складу. Для реалізації ЕХОДЕ з умов екологічності, низької вартості, низької агресивності, високої енергетичної ефективності, локалізуючої здатності та ін. в процесі дослідів у якості електроліту було обрано розчини нейтральних солей NACL та NANO3. Для покращення протікання електроліту в малому МЕП та підвищення корозійної стійкості деталей застосовувались домішки неіоногенних поверхнево-активних речовин (ПАР) типу ОС-20 та ДС-10. У компютерній системі моделювання руху рідини та газу Flow Vision було обрано тривимірну модель ламінарного руху нестисливої вязкої рідини (рис.2), що базується на рівняннях Навє-Стокса та суцільності середовища: Рис. Результати моделювання методом кінцевих обємів показали, що залежно від вхідних параметрів гідравлічної системи потік електроліту може мати 3 характерних форми струменю: а) стабільний, рівномірна швидкість течії рідини по висоті МЕП (рис.3,а) - допустима при ЕХОДЕ;З фотографій видно, що поверхня, отримана після ЕХОДЕ позбавлена дефектів, характерних електроерозійній обробці, що підтверджується профілограмами поверхні зробленими на приладі HOMMEL TESTER T500. Шорсткість поверхні за один прохід методом ЕХОДЕ зменшується від Ra 2,4 до Ra 1,8…0,8 залежно від умов ЕХОДЕ. Зменшення шорсткості поверхні при проведенні ЕХОДЕ після ЕЕДВ значно залежить від сили технологічного струму та типу і складу електроліту (рис. В умовах ЕЕДВ в МЕП при обробці відпаленої заготовки поверхневі шари прогріваються до температур 800-1200 ?С, оскільки крім безпосередньої дії ерозійного розряду енергія отримується від крапель розплавленого металу, що конденсується з парів на поверхні деталі. Дослідження шліфів зразків після ЕХОДЕ показали, що можливі три варіанти стану поверхневого шару, а саме: 1) наявні загартований, нормалізований та основний шари; 2) наявні нормалізований та основний шари, 3) наявний лише основний шар.Результати проведеного дослідження параметрів комплексної ЕЕДВ та ЕХОДЕ, що дозволили отримати задані показники якості поверхні, покладенні в основу алгоритму. Поетапно згідно схеми визначаються діаметр електроду-інструменту, який забезпечує задану точність, продуктивність процесів ЕЕДВ та ЕХОДЕ. Кількість проходів визначається з урахуванням рекомендації проведення двох електроерозійних проходів та одного-двох електрохімічних. На кожний процес призначаються частотно-енергетичні параметри джерела струму та параметри руху електроду-інструмента. Комбінована технологія ЕЕДВ з наступним ЕХОДЕ дозволяє керувати станом поверхневого шару вирішуючи дві задачі - отримання поверхні, стан якої відповідає вихідним характеристикам (табл.