Применение электрохимического полирования

Чистовая обработка деталей

Производительность электрохимического процесса чистовой обработки не зависит от механических свойств материала и конфигурации обрабатываемых деталей. Это является одним из его основных преимуществ по сравнению с известными способами механической обработки. Поэтому электрохимическое полирование особенно целесообразно использовать для чистовой обработки деталей из алюминия, аустенитной нержавеющей стали, молибдена, других вязких или твердых металлов и сплавов. Следует учитывать также, что получаемый в результате электрохимического полирования своеобразный волнистый микрорельеф поверхности весьма благоприятен для деталей, работающих в условиях трения, механических нагрузок, коррозии. При конструировании таких деталей, применяя электрохимическое полирование, можно предъявлять к ним несколько более скромные требования в отношении класса шероховатости поверхности.

Скорость сглаживания шероховатостей будет выше при полировании грубообработанных поверхностей, но эффективность процесса в части повышения класса шероховатости при этом будет невысокая. При полировании стальных образцов в фосфорносерно-хромовокислом электролите в течение 10 мин при плотности тока 50 А/дм² микрошероховатость высотой Ra — 27,1 и 0,8 мкм уменьшалась соответственно до Ra =13,8 и 0,02 мкм. Скорость сглаживания составила в первом случае 1,33 мкм/мин, во втором — 164
0,08 мкм/мин, а класс шероховатости поверхности повысился в первом случае от 4 до 5-го и во втором случае — от 10 до 14-го. Этот пример говорит о специфике электрохимического полирования и целесообразности использования его для чистовой обработки деталей с высоким исходным классом шероховатости поверхности.

Но и в технологии чистовой обработки грубообработанных деталей применение этого процесса иногда может оказаться эффективным. По данным [83], в зарубежной промышленности применение электрохимического полирования для штампованных изделий из нержавеющей стали в сочетании с заключительной операцией отделки их матерчатым кругом по сравнению с выполнением всего цикла только с Помощью полировальных кругов снизило себестоимость отделки в 4,5 раза.

Повышение плотности тока при электролизе увеличивает скорость сглаживания. Наиболее интенсивное сглаживание происходит в течение первых 5—10 мин, после чего резко замедляется. Съем металла растет пропорционально продолжительности электролиза. Такая тенденция характерна для всех полировочных электролитов. Изменение исходной шероховатости поверхности металла оказывает некоторое влияние на величину относительного сглаживания, но характер зависимости ее от продолжительности электролиза сохраняется.

Учитывая эти обстоятельства, целесообразно проводить чистовую обработку при повышенных плотностях тока и небольшой продолжительности электролиза. Таким путем будет достигнуто относительно большее сглаживание поверхности при меньшем съеме металла.

В электролитах, работающих при повышенной температуре в стационарных ваннах, допустима плотность тока 50—100 А/дм², в электролитах, работающих при комнатной температуре, во избежание местного перегрева — 25—50 А/дм². Продолжительность обработки составляет 8—10 мин.

Эффективность сглаживания микрошероховатостей поверхности деталей повышается при использовании в процессе электролиза реверсивного тока и проточного электролита. Режим реверсирования тока при обработке углеродистой стали в фосфорно-хромовокислом электролите: отношение продолжительности анодного и катодного периодов 5 : 1 при длительности цикла 10 с. Обработку алюминия в аналогичном электролите можно вести при отношении анодного и катодного периодов 10 : 1 и продолжительности цикла 10 с. Реверсирование тока, помимо улучшения сглаживания микрошероховатостей, уменьшает возможность точечного травления металла.

Чистовой обработке в стационарных ваннах подвергаются различные детали машиностроительной, приборостроительной, инструментальной промышленности, в том числе верньерные оси, ключи, турбинные лопатки, хирургические инструменты.

Применение протока электролита создает благоприятные условия для диффузии его к аноду и отвода тепла из зоны реакции. Благодаря этому можно значительно повысить плотность тока и интенсифицировать процесс. В установках с проточным электролитом проводят чистовую обработку наружной и внутренней поверхностей труб, штепсельных гнезд, разъемов.

Несмотря на широкое развитие технологии холодной обработки металлов, операция снятия грата со шлицев и кромок деталей до настоящего времени часто выполняется вручную. Электрохимическое полирование позволяет уменьшить ее трудоемкость. Экономическая эффективность такой обработки может быть повышена в случае применения барабанных ванн.

Поверхность, получаемая электрохимическим полированием, вследствие особенностей микрорельефа менее, чем поверхности, формированные другими методами чистовой обработки, восприимчива к загрязнениям. На ней не задерживаются и легко удаляются пыль, мелкие частицы. Это обстоятельство имеет практическое значение при изготовлении и сборке аппаратуры в условиях вакуумной гигиены. Учитывая, что сглаживание микрошероховатостей сопровождается удалением внешнего деформированного, загрязненного слоя металла, считают, что электрохимическое полирование приближает состояние поверхности металла к ядерной чистоте [116].