Лабораторный практикум по дисциплине образовательной программы опережающей профессиональной переподготовки в области создания серийного производства электрохимических станков для прецизионного изготовления деталей из наноструктурированных материалов и нанометрического структурирования поверхности (стр. 6 )

Вследствие колебательного движения ЭИ и протекания различных физико-химических процессов в МЭП (основными из которых являются газовыделение и нагрев), сопротивление межэлектродной среды изменяется, что ведёт к отклонению напряжения U на электродах от заданного U0 (рис. 4.1, г). Регулируя фазу подачи импульсов из системы управления станка, можно обеспечить минимальное отклонение напряжения U от заданного U0.

Для оценки обрабатываемости материалов удобно пользоваться понятием практического удельного съёма G, равного произведению электрохимического эквивалента на анодный выход по току . Так как в общем случае оба множителя являются функциями плотности тока, то .

Практический удельный съём находится по формуле:

. (4.2)

Практический удельный съём удобнее всего измерять в [г/(А·ч)].

Энергоёмкость процесса можно оценить по формуле:

. (4.3)

Единицей измерения энергоёмкости является [1 кВт·ч/кг].

Качество поверхностного слоя определяется совокупностью характеристик шероховатости, физико-механического состояния и микроструктуры. В данной лабораторной работе будем рассматривать только влияние параметров режима импульсной ЭХО на шероховатость поверхности, которая представляет собой совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующими микрорельеф поверхности.

Шероховатость поверхности после ЭХО может изменяться в широких пределах и является результатом образования микродефектов геометрии обработанной поверхности в связи с неоднородностью структуры, химических и физических свойств материалов. Таким образом, величина зерна стали может оказывать существенное влияние на шероховатость обработанной поверхности.

При работе на малых торцевых зазорах (менее 10 мкм) значительное влияние на шероховатость обработанной поверхности оказывает также шероховатости поверхности ЭИ, которая в свою очередь тоже может изменяться в процессе ЭХО в результате образования катодных отложений.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra представляет собой среднее арифметическое из абсолютных значений расстояний точек измеренного профиля до его средней линии. Значение шероховатости поверхности Ra можно определить, например, при помощи профилометра.

3. Задания

1.  Ознакомтесь с теоретической частью.

2.  Подготовте и замерте параметры электрода-инструмента и заготовок.

3.  Назначте режимы электрохимической обработки.

4.  Проведите экспериментальные исследования на различных режимах.

5.  Рассчитайте показатели электрохимической обработки.

6.  Произведите оценку качества обработки поверхности образцов.

7.  Оформите отчет по работе.

4. Лабораторное оборудование

Установка для электрохимической обработки, оснастка.

5. Методика выполнения работы

1)  Измерить фактические диаметры электрода-инструмента и заготовок.

2)  Включить электрохимический станок.

3)  Установить электрод-инструмент в цанговом зажиме, приспособление на столе станка, заготовку в приспособление.

4)  Провести ЭХО двух-трёх заготовок с различным размером зерна при установившихся межэлектродных зазорах на 5…7 режимах (для каждой заготовки), соответствующих различным плотностям тока в диапазоне 30…120 А/см2. При назначении режимов принять во внимание данные табл. 1 и то, что для установившегося режима обработки увеличение скорости подачи приводит к увеличению плотности тока, увеличение длительности импульсов – к уменьшению плотности тока, увеличение напряжение в момент наибольшего сближения электродов – практически не влияет на плотность тока. Для каждого из заданных режимов измерить установившийся зазор (подведением электродов до контакта) и амплитудный ток (из системы управления станка).

Таблица 4.1

Рекомендуемые диапазоны параметров режимов и погрешности их измерения (обеспечения)

Параметр, характеристика	Обозна-чение	Значение или диапазон значений	Абсолютная погрешность
Напряжение в момент наибольшего сближения электродов, В		7…12	0,1
Длительность импульса тока, мс		1,2…2,0	0,1
Скорость подачи ЭИ, мкм/мин		0…120	1
Давление электролита на входе в МЭП, кПа		150	10
Фаза подачи импульсов, %		0,5…0,8	0,05

5)  Вычислить для каждого из заданных режимов и каждой заготовки:

а) практический удельный съём по формуле (2), относительную и абсолютную погрешность его определения;

б) энергоёмкость по формуле (3), относительную и абсолютную погрешность его определения.

6) Произвести не менее 7 измерений шероховатости поверхности по параметру Ra на каждой заготовке, обработанной при различных режимах и найти его среднеарифметическое значение.

6. Контрольные вопросы

1)  Почему для проведения экспериментальных исследований используют технологическую схему «трубка в трубку»?

2)  Почему отличаются внешние (внутренние) диаметры трубчатых электрода-инструмента и заготовок?

3)  Как влияет размер величины зерна стали на основные технологические показатели импульсной ЭХО?

7. Содержание отчёта

Отчёт по лабораторной работе должен содержать:

  ·  наименование и цель работы;

  ·  краткое описание исследуемой технологической схемы;

  ·  формулы для расчёта основных выходных технологических показателей процесса импульсной ЭХО;

  ·  графики функций (зависимостей): , , для стали 20Х13 без термообработки, после закалки и в наноструктурном состоянии.

  ·  выводы по работе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Рааб, Г. И. Развитие научных основ технологий интенсивной пластической деформации и создание оборудования по схеме равноканального углового прессования для получения ультрамелкозернистых металлических полуфабрикатов / . – Уфа: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, 2009, 36 с.

2.  Валиев, Р. З. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства / , . – М.: Изд. ИКЦ «Академкнига», 2007. – 398 с.: ил.

3.  Valiev, R. Z. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement / R. Z. Valiev, T. C. Langdon, Progress in Materials Science, 51 (2006) 881-981.

4.  Будилов, В. В. Технология вакуумной ионно-плазменной обработки: учебное пособие / , , . – М.:Изд-во МАИ, 2007. – 155 с

5.  Елисеев, Ю. С. Химико-термическая обработка и защитные покрытия в авиадвигателестроении / , , – М.: Высшая школа, 1999. – 525 с.

6.  Барвинок, напряженным состоянием и свойствами плазменных покрытий.- М.: Машиностроение, 1990.-384 с.

7.  Кудинов, покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. – М.: Металлургия, 1992. – 432 с.

8.  Зайцев, А. Н. Прецизионная электрохимическая обработка импульсным током /, , и др.; под ред. д-ра техн. наук, проф. . – Уфа: Гилем. – 2003. – 196 с.

9.  Зайцев, А. Н. Высокоскоростное анодное растворение в условиях нестационарности электродных потенциалов /, , и др.; под ред. д-ра техн. наук, проф. . – Уфа: Гилем, 2005. – 220 с.

10.  Амирханова, Н. А. Электрохимическая размерная обработка материалов в машиностроении: Учебное пособие /УГАТУ, Уфа. – 2004. – 258 с.