Полировка в проточном электролите

Анодная обработка в проточном, циркулирующем по замкнутому кругу электролите имеет ряд преимуществ по сравнению с обработкой изделий в стационарной ванне. Непрерывное обновление электролита у поверхности металла интенсифицирует процесс за счет применения повышенных плотностей тока. Облегчаются условия стабилизации теплового режима работы ванны. Улучшается качество обработки поверхности металла вследствие более интенсивного сглаживания микрошероховатостей.

Обработка изделий в проточном электролите требует применения специального оборудования, изготовление и эксплуатация которого обходятся дороже, чем стационарных ванн. Учитывая это, электрохимическое полирование в проточном электролите следует применять в основном для обработки внутренних поверхностей большой длины или малого сечения, когда другой способ обработки не дает положительного результата. К такого типа изделиям относятся высокочастотные тракты, трубы.

Обработку высокочастотных трактов, к которым предъявляются высокие требования по шероховатости поверхности, можно проводить с применением сравнительно простых приспособлений. Катод в виде стержня или проволоки центрируется по отношению к сечению изделия. Для высокочастотных трактов малого или переменного сечения, когда жесткая центровка катода невозможна, его располагают свободно, предварительно поместив в перфорированную полиэтиленовую или фторопластовую трубку. Таким путем предотвращается замыкание электродов при работе. Полируемое изделие следует располагать под некоторым углом к основанию установки, что облегчит отвод газов из внутренней полости.

Электрохимическое полирование деталей типа гнезд, штепсельных разъемов, имеющих внутренний канал диаметром 2—4 мм, ведут на установке с использованием стержневого трубчатого катода, который вводится во внутреннюю полость детали и используется также для подачи электролита. Плотность тока при полировании гнезд из оловянофосфористой бронзы достигает 200 А/дм², продолжительность обработки 30—40 с. В результате электрохимического полирования внутренней и наружной поверхности гнезд не только повышается класс шероховатости поверхности, но и снимается грат на кромках шлицев.

По данным [126], медные трубы длиной 5 м и диаметром 50 мм полировали с применением катода в виде латунной трубы диаметром 20 мм, центрированного с помощью фторопластовых прокладок. Наклон трубы составлял 30—35°. В трубу через винил-хлоридные шланги подавали последовательно обезжиривающий раствор, промывную воду, полировочный электролит. Скорость циркуляции электролита составляла 0,1 л/с. Электролиз вели при анодной плотности тока 3 А/дм², температуре 18—22° С в течение 20 мин. Примерно через 10 мин трубу поворачивали, чтобы полировались участки металла, на которые опирались фторопластовые прокладки. Такая схема обработки неприемлема в условиях массового производства.

В отечественной промышленности разработаны и успешно эксплуатируются установки для электрохимического полирования внутренней и наружной поверхности стальных труб длиной до 12—15 м диаметром 4—80 мм. Обработка трубы производится не по всей ее поверхности одновременно, что потребовало бы больших токовых нагрузок и усложнило бы процесс, а последовательно на небольших участках длиной 200—300 мм для внутренней и 280—300 мм для наружной поверхности при непрерывном перемещении трубы относительно катода.

Скорость перемещения на четырех ниточных установках составляет 500—1200 мм/мин. Электролит подается насосом в промежуток между катодом и анодом, ограниченном по длине изоляторами, откуда вытекает в сборник и через систему трубопроводов вновь поступает в рабочую зону. Для осуществления непрерывности процесса, когда конец полируемой трубы достигает выходных подающих роликов, с ней стыкуют новую трубу. Действующие установки рассчитаны на одновременную обработку труб в четыре ряда.

Примененная в первоначальных конструкциях установок система подвода тока к трубе с помощью скользящих контактов иногда являлась причиной брака продукции — возникали прижоги металла, растравливание. Кроме того, ограничивалась возможность повышения плотности тока вследствие сопутствующего нагревания металла, что являлось препятствием для интенсификации процесса полирования. Этот недостаток был устранен применением биполярного способа обработки труб.

При обработке указанным способом внешней поверхности трубы анодный цилиндр, в котором происходит полирование, через изоляционные прокладки соединяется со вспомогательным катодным цилиндром, служащим для подвода тока. Электролит подается в анодный цилиндр и заполняет все межэлектродное пространство, в том числе и в катодном цилиндре, перетекая в него через зазор между стенкой трубы и резиновой прокладкой, разделяющей оба цилиндра. Скорость протока электролита составляет около 0,5 л/мин.

В случае полирования биполярным способом внутренней поверхности трубы ток подается к катоду, монтируемому внутри трубы, и к цилиндрической камере, окружающей трубу снаружи и поляризуемой анодно. Межэлектродные пространства заполняются проточным электролитом. При такой схеме внутренняя поверхность трубы поляризуется анодно, а внешняя — катодно. Экспериментально было показано, что кратковременная катодная поляризация не приводит к сколько-нибудь заметному наводораживанию стали [6].

При катодной поляризации на поверхности стали наблюдается выделение осадка солей, что может привести к ухудшению состояния поверхности трубы. Образованию осадка способствует уменьшение скорости движения трубы в установке и накопление в электролите продуктов анодного растворения. Поэтому необходимо предусматривать регулярное корректирование и регенерацию электролита, что является одним из условий обеспечения стабильности процесса полирования.

Применение биполярного способа полирования труб приводит к возрастанию напряжения на ванне в 2—2,5 раза, что делает необходимым увеличение мощности источника тока. Однако эти дополнительные затраты компенсируются повышением производительности установок за счет увеличения плотности тока и, соответственно, скорости обработки в проточном электролите.