1.2.3. Электрохимическое нарезание каналов
Электрохимическое получение нарезов основано на законе Фарадея, когда при пропускании постоянного тока через электролит происходит растворение материала анода в местах, не защищенных изоляторами.
Электролитом при обработке стальных деталей служит водный раствор поваренной соли NaCl.
В результате прохождения химических реакций на аноде (детали) образуется пассивирующая пленка гидрата окиси железа Fe(OH)3, которая для непрерывности процесса должна удаляться потоком электролита.
Схема процесса электрохимического образования нарезов в стволах подвижным катодом показана на рис. 1.28.
Из схемы видно, что поток электролита проходит в катоде между изоляторами, выполненными по числу нарезов с шириной, равной полю нареза, и с необходимым углом их подъема. Для того, чтобы нарезы были изготовлены по всей длине канала с необходимой крутизной, катод при работе кроме осевого движения должен еще и вращаться.
Растворение материала анода на поверхности канала за время прохождения катодом любого сечения, в этом сечении приводит к образованию канавок определенной глубины. Глубина эта зависит от сочетания электрохимических параметров и скорости осевого перемещения катода и должна получаться за время прохождения катодом расстояния, равного
Следовательно, в начальный момент осевого перемещения катода глубина нареза будет равна нулю.
Предложение вести
процесс при неподвижном катоде,
выполненном в соответствии с профилем
поверхности канала, кажется естественным.
Но этого не делают по двум основным
причинам:
первая -
из-за большой длины нарезов протекание
электролита между изоляторами будет
затруднено, что вызовет нестабильное
ведение процесса, и, как следствие,
неодинаковость размеров нарезов, так
как пассивирующая пленка будет удаляться
с разных мест канала с различной
скоростью.
Вторая причина
работы
Рис. 1.28. Схема электрохимического получения нарезов подвижным катодом
только с подвижным катодом - очень большие потребные мощности питающих электроустройств, из-за большой рабочей площади неподвижного катода.
Например, для питания установки с неподвижным катодом при нарезании ствола калибром 30 мм и длиной 1200 мм требуется мощность порядка 140 кВт.
При напряжении питания в 10 В и плотности тока 20 А/см2, ток должен быть около 14000 А, что потребует уникальных (практически невыполнимых) токоподводов.
Процесс электрохимического нарезания обычно проходит в два перехода.
Сначала канал обрабатывается катодом цилиндрическим, «по гладкому», а затем идет собственно процесс нарезания.
Припуск на обработку «по гладкому» для пушки калибром 23 мм составляет порядка 0,7.. .0,8 мм на диаметр.
Качество протекания процесса электрохимической обработки «по гладкому» и «нарезания» зависит от зазоров между обрабатываемой поверхностью канала и изоляторами катода. Например, для ствола калибром 23 мм эти зазоры равны 0,02 мм.
Конструкции катодов для этих переходов приведены на рис. 1.29.
С
танками
для электрохимического нарезания обычно
являются модернизированные
шпалеровальные станки (см. рис. 1.26), у
которых сняты механизмы, связанные
непосредственно с работой шпалера, и
поставлены устройства токоподводов и
подачи электролита.
Инструменты-катоды чаще всего изготавливаются из латуни, а изоляторы - из органического стекла. При штатном ведении процесса в катоде изнашиваются только изоляторы, поэтому в технологической карте даются предельные количества нарезаемых труб, после чего изоляторы переклеиваются и перешлифовываются. Режимы электрохимической обработки каналов стволов:
1. напряжение, В10...15
2. плотность тока, А/см2 ~20
3. скорость протекания электролита у катода, м/с 8... 12
Состав элетролита:
NaCl, % 20
Н20, % 80
После проведения операции электрохимической обработки каналы заготовок тщательно промываются горячей и холодной водой и пассивирующей жидкостью состава:
1. мыло хозяйственное, % 10... 15
2. сода кальцинированная, % 2...2,5
3. вода, % 81,5...88
В качестве примера ниже приводятся инструкции по электрохимической обработке канала ствола.