Электрохимические и химические методы декоративной обработки алюминия и его сплавов (стр. 5 )

Пример 3. Изделие из алюминиевого сплава марки АМг2 обрабатывают в электролите, состав которого приведен в таблице 4.2.2.4.

при температуре электролита 60˚С, плотности тока 20 А/дм2, в течение 9 мин и напряжении 36 В. После проведения обработки на поверхности изделия получают светлую блестящую пленку серебристого цвета. Мелкие заусенцы вокруг выполненных в теле изделия прямоугольных пазов после обработки снимаются. Коррозионная стойкость полученной пленки при нанесении на поверхность изделия капли раствора состава K2Cr2O7 30 г/л, HCl 250 г/л составляет 58 сек до ее исчезновения. Изменение высоты микронеровностей от Ra = 1,36 до Ra = 1,20, весовые потери металла 0,0502%.

Сравнительные данные описываемого электролита и известного приведены в таблице 4.2.2.5.

Как видно из приведенных данных, при обработке изделий из алюминия при использовании описанного электролита съем металла за счет повышенного травления мелких заусенцев и неровностей поверхности возрастает в сравнении с известным электролитом в 3 … 7 раз в зависимости от концентрации продукта конденсации.

В соответствии с этим способом полирование хромоникелевых сталей марок 12Х18Н9Е и 20Х18Н9С2 с целью получения высокого блеска обработанной поверхности выполняется при напряжении 330 … 380 В и температуре 70 … 90˚С в 1 … 10%-ном растворе сульфата калия.

Однако этот электролит используется преимущественно при полировке хромоникелевых сплавов. При обработке изделий из алюминия и его сплавов этот электролит не обеспечивает необходимого снижения шероховатости поверхности и образования блеска, обработанные изделия не приобретают хорошего декоративного вида. Качество полирования резко снижается при сложной конфигурации поверхности, имеющей углубления и полости.

4.3. Состав электролита для плазменно-электролитного полирования

алюминия и его сплавов

Состав электролита приведен в таблице 4.3.1.

Электролит обеспечивает высокое качество плазменно-электролитного полирования изделий из алюминия и его сплавов, в том числе изделий сложной форм с углублениями и полостями, не разлагается на воздухе, долговечен в использовании, не требует ежедневной замены и блеск в таком электролите достигается за 2 минуты обработки.

4.4. Пример использования электролита для плазменно-электролитного полирования алюминия и его сплавов

В качестве примера использования электролита проводилась полировка рампы форсунок для двигателя легкового автомобиля из деформируемого сплава алюминия. Рампа форсунок имеет сложную форму с углублениями разного диаметра и полостями. Электролит содержал 3% хлористого калия, 1% щавелевой кислоты и 1% глицерина, остальное вода.

Обработка осуществлялась на плазменно-электролитной установке ЭИП-240 мощностью 240 кВт при рабочем напряжении 320 В. Полирование проводили при температуре электролита 80˚С в течение 2 минут. Исходная шероховатость составляла Ra = 0,80 мкм. После обработки получили блестящую бездефектную поверхность с равномерной шероховатостью Ra = 0,016 мкм. Шероховатость измеряли контактным профилометром типа 283.

Результаты полировки рампы форсунок при тех же электрических режимах и рабочих параметрах процесса в течение 2 минут, но при различных концентрациях компонентов электролита приведены в таблице 4.4.1.

Для сравнения проводили полирование рампы форсунок с использованием электролита по АС 1700110, т. е. в 5%-ном растворе сульфата калия в течение 2 минут и при температуре 80˚С. После обработки на поверхности изделий появлялась черная пленка, блеска не было, шероховатость почти не изменилась.

Существенная экономия финансовых ресурсов при использовании описанного электролита для полировки изделий из алюминия и его сплавов возникает вследствие низкой стоимости компонентов электролита, высокой производительности технологического процесса (небольшой длительности процесса обработки – около двух минут), долговечности электролита, отсутствия специальных очистных сооружений.

Полировка выполнялась с помощью устройства, описанного ниже.

5. Устройства для плазменно-электролитного полирования

алюминия и его сплавов

5.1. Устройства-аналоги для плазменно-электролитного полирования

Известен целый ряд устройств для плазменно-электролитной обработки изделий постоянным током повышенного напряжения в электролитах (слабых водных растворах солей неорганических и органических кислот), которые используются для очистки поверхности от различных загрязнений и окисных пленок, старых лакокрасочных и металлических покрытий, сглаживания шероховатостей поверхности, снятия микрозаусенцев и закругления острых кромок, а также полировки.

Благодаря тому, что в установке для плазменно-электролитной обработки введена модульная кассета, выполненная в виде прямоугольной рамки с закрепленными на ней стержнями, к которым жестко крепятся держатели, выполненные в виде двуплечих рычагов, к большим плечам которых крепятся детали, а меньшие шарнирно связаны с поперечной планкой, имеющей палец, который при установке кассеты в пазах плиты подвески манипулятора входит в зацепление с вилкой механизма колебаний, который заставляет в процессе обработки совершать маятниковые колебания погруженные в электролит детали, чем и достигается получение высокой степени точности обработки и достаточно высокий класс чистоты поверхности Ra = 0,08 … 0,12 мкм, а также увеличение производительности установки и расширение ее технологических возможностей за счет совмещения подготовительных операций обезжиривания поверхностей, их очистки и снятия окалины.

Недостатком установки является повышенный расход электроэнергии и нестабильнорсть процесса обработки полых изделий.

Известно устройство для плазменно-электролитной обработки [Патент Республики Беларусь № 000 «Установка для электролитно-плазменной обработки изделий сложной формы»], содержащее катодную ванну для электролита, манипулятор для крепления обрабатываемого изделия, соединенный с положительным полюсом источника питания. Устройство снабжено колонками регенерации электролита с блоком извлечения растворенных металлов и фильтром-отстойником, которые посредством системы параллельных сливных и напорных патрубков гидравлически связаны с катодной ванной.

Так, при погружении в электролит длинномерных изделий с узкими внутренними полостями обработке подвергаются исключительно внешние поверхности, а на внутренние полости, глубина которых превышает диаметр отверстия, обработка вообще не распространяется. Кроме того, при наличии обширных по длине пустот в изделии величина тока в цепи изменяется неуправляемым образом и испытывает сильную зависимость от колебаний парожидкостной смеси в полости. При этом процесс обработки приобретает взрывной характер. Процесс удается стабилизировать только после использования специального вытеснителя, расположенного внутри изделия, однако при этом безвозвратно теряется возможность обработки внутренней полости.

Использование известных способов плазменно-электролитной обработки для снятия микрозаусенцев, удаления стружки внутри полостей изделий и полировки внутренних поверхностей пустотелых длинномерных изделий не привело к желаемым результатам.

5.2. Конструкция устройства со стабильной управляемой электролитной плазмой для плазменно-электролитного полирования алюминия и его сплавов

Описываемое изобретение решает задачу создания устройства для получения стабильной управляемой электролитной плазмы, которая расширит технологические возможности плазменно-электролитной обработки на внутренние поверхности полых длинномерных изделий с отверстиями, позволит проводить обработку в холодном электролите при температуре 15 … 30˚С и без погружения в него изделия.

Эта задача решается тем, что устройство для плазменно-электролитной обработки внутренних поверхностей полого длинномерного изделия с отверстиями содержит ванну для обработки, заполненную электролитом, подъемно-опускной механизм подвески с горизонтально закрепленным на нем обрабатываемым изделием, центральный электрод, источник постоянного тока высокого напряжения, отрицательный полюс которого присоединен к ванне, а положительный – к подвеске.

Поэтому для получения возможности резкого увеличения силы тока была опробована конструкция, в которой внутри полости обрабатываемого изделия на всю ее длину был размещен центральный электрод в виде стержня, который электрически был жестко связан с ванной. Однако в этом случае величина тока при прокачке электролита превышает все разумные пределы, вследствие чего возникает эффект короткого замыкания. Управляемость током в цепи достигается только при плавной регулировке контакта центрального электрода с поверхностью электролита в ванне обработки.

Для этого была опробована конструкция устройства, где обрабатываемое изделие или их технологический пакет закрепляется горизонтально на подъемноопускном механизме подвески, расположенном над ванной обработки, нагнетаемый насосом электролит через электроизоляционный шланг попадает внутрь изделия и свободно вытекает в ванну малорасходными струями из обрабатываемых отверстий.

С целью сосредоточения процесса плазменно-электролитной обработки в полости на участках металла, непосредственно прилегающего к обрабатываемым отверстиям, снижения суммарного тока и энергосбережения, на всю длину центрального электрода был одет электроизолирующий чехол, например из силиконовой резины, а напротив обрабатываемых отверстий в резине прорезаны окна.