Выбор электролитов

Для получения высоких технологических показателей ЭХО необходимо, чтобы:

1. в электролите не протекали побочные реакции, снижающие выход по току;

2. растворение заготовки происходило только в зоне обработки;

3. на всех участках обрабатываемой поверхности протекал расчетный ток.

Совместить все эти требования в одном электролите невозможно. Поэтому при подборе электролита прежде всего учитывают те требования, которые должны выполняться в первую очередь. Так, для черновых режимов обработки берут электролиты с большей удельной проводимостью – это дает большую производительность, для чистовых – с меньшей удельной проводимостью, при этом достигается более высокая точность.

Требования к электролитам:

1. содержащиеся в водном растворе электролита анионы и катионы должны хорошо диссоциировать при любых комбинациях. При соблюдении этого требования электролит обладает высокой электропроводностью;

2. потенциал Э-И должен быть более положителен, чем потенциал осаждаемых катионов. Это препятствует осаждению катионов на Э-И.

3. наличие в электролите активирующих анионов, разрушающих под действием тока поверхностные оксидные пленки.

4. сродство компонентов обрабатываемого сплава к анионам электролита и их сродство к кислороду должны быть близки между собой. Это обеспечивает избирательность растворения сплавов, высокое качество поверхности и точность обработки.

5. соответствие концентрации анионов, имеющих близкое сродство к тому или иному компоненту обрабатываемого сплава, содержанию этого компонента в сплаве. Это позволяет получить равномерное растворение всей поверхности заготовки.

6. обеспечение в ходе реакции перехода продуктов реакции анодного растворения в нерастворимое состояние, что позволяет легко очищать электролит.

Кроме этих основных требований необходимо также, чтобы электролит обладал невысокой вязкостью, невысокой коррозионной активностью к оборудованию, был безвреден для людей, пожаро- и взрывобезопасен.

В качестве электролитов чаще всего используются нейтральные растворы неорганических солей: хлориды, нитраты и сульфаты натрия и калия (NaCl, NaNO₃, Na₂SO₄).

В электролит вводят в качестве добавок:

1. буферные вещества – снижают защелачивание электролита (лимонная, борная, соляная кислоты)

2. ингибиторы коррозии – замедляют процесс коррозии (нитрит натрия NaNO₂)

3. активирующие вещества, разрушающие оксидную пленку на поверхности

4. коагуляторы - ускорители осаждения продуктов обработки.

Для большинства сталей используют растворы хлорида натрия NaCl (8-18%) или нитрата натрия NaNO₃ (15-20%)

Титановые сплавы обрабатывают в растворе NaCl (5-15%) с добавкой бромида калия KBr (3-10%) при нормальной или повышенной температуре.

Алюминиевые сплавы обрабатывают в растворе NaNO₃ (10-25%) с добавкой лимонной кислоты (1-3%).

Копирование электрода-инструмента на заготовку

Точность копирования электрода-инструмента на заготовку зависит от скорости растворения участков заготовки, отстоящих на различных расстояниях от электрода-инструмента.

Рассмотрим получение углубления на заготовке.

Рис. 22. Копирование Э-И на заготовку

Сначала граница заготовки занимает положение I-I. Через МЭП прокачивают рабочую жидкость – электролит со скоростью V_э.

Скорости растворения на участках ab и cd рассчитываются по формулам:

,

.

Обозначим через вспомогательный коэффициент

,

тогда , .

То есть скорость анодного растворения будет зависеть только от значения межэлектродного зазора.

В начальный момент растворения S₁<<S₂, следовательно, скорость анодного растворения на участке ab будет больше, чем на участке cd в S₁/S₂ раз:

.

При дальнейшей обработке зазор S₂ уменьшается, но остается пока больше зазора S₁. Через некоторое время в заготовке будет получено углубление с границей II-II. Таким образом, из уравнения следует, что скорость анодного растворения тем больше, чем меньше межэлектродный зазор. Однако с уменьшением зазора затрудняется его регулирование и условия протекания электролита, возникает опасность электрического пробоя промежутка, повреждающего и инструмент, и заготовку. Из-за плохого удаления продуктов обработки при малых зазорах производительность обработки снижается.

Таким образом, существует оптимальное значение межэлектродного зазора, при котором достигается наибольшая скорость съема металла.

При прошивании и разрезании S_ОПТ=0,1…0,3мм,

при точении и протягивании S_ОПТ=0,3…0,5мм,

при струйной обработке S_ОПТ=1,0…1,5мм,

при обработке неподвижными электродами S_НАЧ=0,1…0,3мм.

Существуют следующие способы регулирования межэлектродного зазора:

1. При обработке неподвижным Э-И: зазор постоянно возрастает и скорость анодного снижается. Режим ЭХО в данном случае является нестационарным, так как величина межэлектродного зазора меняется.

Если в уравнении

V заменить на , получим .

,

,

отсюда .

Из уравнений можно найти зазор в конце обработки, а также время обработки τ.

2. При постоянной скорости подачи инструмента: если скорость подачи меньше, чем скорость растворения металла то зазор сначала увеличивается, что приводит к снижению скорости растворения. Через некоторое время скорость растворения становится равной скорости инструмента, и режим становится установившимся.

Если скорость подачи Э-И больше скорости растворения, то также происходит саморегулирование зазора, и устанавливается стационарный режим ЭХО:

.

3. Периодическое перемещение Э-И – через определенные промежутки времени отключается рабочий ток, Э-И подводят к заготовке до соприкосновения, затем отводят на расчетное расстояние и включают расчетный ток. Между циклами подвода и отвода инструмент либо остается неподвижным, либо подается со скоростью рабочей подачи.