Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,746

Одним из направлений развития техники является создание искусственной шероховатости, получение знаков и изображений на металлах и т.д. Повышение требований, предъявляемых к качеству деталей с точки зрения улучшения точности и качества поверхности при их обработке, заставляет технологов и исследователей искать пути их обеспечения.

Анализ существующих схем создания микро- и макрорельефов на металлах и сплавах показал, что наиболее перспективным является размерная электрохимическая обработка за счет обката при сверхмалых межэлектродных зазорах с дозированной подачей электролита.

Особенностью данной схемы являются: локализация процесса анодного растворения, которая обеспечивается самим электродом-инструментом; осуществление процесса в «чистом» электролите за счет постоянного перемещения зоны обработки вдоль заготовки; минимальная зависимость мгновенно вводимой энергии от площади обработки.

В настоящей работе дозирование электролита в зоне обработки предложено осуществлять с помощью струи воздуха, направленной в сторону наименьшего зазора между катодом (валом) и анодом (плоской поверхностью), при этом излишки жидкости удаляются с поверхности заготовки, оставляя тонкий слой, в котором ведется обработка.

Для определения оптимального расположения воздушного сопла относительно поверхности анода проведены теоретические исследования распределения скоростей воздуха вдоль поверхности анода. Для моделирования воздушно-гидродинамических процессов использовалась система уравнений течения вязкой сжимаемой жидкости в декартовой системе координат в форме Навье-Стокса, которая решалась численным методом конечных частиц, использующим схему расщепления метода крупных частиц, реализованную на косоугольной неравномерной сетке. Полученные конечноразностные уравнения всех этапов расщепления характеризуются строгим выполнением законов сохранения массы, импульса и энергии.

Анализ результатов моделирования показал, что перпендикулярное расположение воздушного сопла относительно плоской поверхности заготовки улучшает отвод шлама с поверхности детали, так как при этом необрабатываемая часть анода омывается чистым электролитом в сторону свободной границы.

Учитывая, что электрохимическая обработка сопровождается теплофизическими процессами, а также газовыделением, рассмотрено влияние дозирования электролита направленной струей воздуха на эти явления. Расчет показал, что вокруг зоны обработки и на поверхностях электродов образуется и поддерживается постоянное распределение температурного поля. За счет этого осуществляется интенсивный теплообмен между зоной обработки и окружающей средой. Выделившийся газ в процессе обработки под действием повышенного давления в межэлектродном промежутке занимает меньший объем, чем при нормальном давлении, тем самым, увеличивая возможность введения большего количества энергии.

Для реализации данного процесса разработана и создана экспериментальная установка на базе плоскошлифовального электрохимического станка 3Э70ВФ2, которая позволяет производить электрохимическую обработку микро и макрорельефов по методу обката на сверхмалых межэлектродных зазорах в пленке электролита. При этом подача напряжения от импульсного источника питания в микросекундном диапазоне обеспечивает возможность копирования рисунка с точностью до 10 мкм при площади обработки до 100 см2.


* Исследования проведены при частичном финансировании за счет средств гранта Президента РФ №НШ-1523.2003.8