Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технологические процессы и оснащение нетрадиционных методов обработки». Гунин В.И., Смоленцев В.П

2.5. Контрольные вопросы

1. Область использования метода гальвано-механичес-кого нанесения покрытий?

2. Какое технологическое оснащение необходимо для гальвано-механического нанесения покрытий?

3. Какое оборудование используется для гальвано-механического нанесения покрытий? Технические характеристики оборудования?

4. Какие электролиты используются для гальвано-механического хромирования?

5. Какая схема обработки используется при гальвано-механическом нанесении покрытий?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Чижов М.И., Смоленцев В.П. Гальваническое хромирование деталей машин. Воронеж: ВГТУ, 1998, 162 с.

2. Справочник по электрофизическим и электрохимическим методам обработки. Под общей ред. Волосатова В.А. –Л.: Машиностроение 1988. – 719 с.

3. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов. Справочник. М.: Машиностроение 1982. – 400 с.

Лабораторная работа № 3

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР НАСОСА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

Целью занятия является выбор технологического оснащения для электрохимичес­кой обработки (ЭХО)

Методика проведения занятия

1. Ознакомление с уровнем усвоения студентами материала к занятию - 10 минут.

2. Изучение методических указаний - 20 минут.

3. Подбор справочных материалов - 30 минут.

4. Выполнение расчетов и экспериментов - 70 минут.

5. Оформление отчёта - 35 минут.

6. Сдача отчета преподавателю - 15 минут.

Оборудование, приборы, инструмент

1. Станок модели СЭХО-901 с источником питания и пультом управления.

2. Секундомер.

3. Микрокалькулятор.

4. Заготовки для обработки.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Экспериментально выявлено, что требуемая производительность и качество электрохимической обработки достигаются при определенном напоре насоса. Уве­личение или снижение напора сверх допустимых отклонений вызывает снижение съема материала и качества обработанной поверхности.

На рис. 3.1 показана зависимость съёма материала от скорости течения электролита для конкретного случая обработки.

Рис. 3.1 Зависимость производительности обработки от скорости течения электролита

Материал детали – сталь 40ХНМА, электролит смесь 12% водного раствора хлористого натрия и 2% нитрата натрия, напряжение на электродах -12 В.

Наибольшее влияние на съем металла скорость потока электролита оказывает при малых величинах. При скорости 8,5 м/с для данного слу­чая съём металла максимальный.

Дальнейшее повышение скорости может привести к снижению качества обработки.

Экстремальная точка перемещается по оси абсцисс /рис. 3.1/ с возрастанием напряжения, при снижении зазора и изменении других пара­метров процесса, поэтому целесообразно определить зону, которая расположена на ее круто восходящем участке в районе изменения скорости возрастания. Для конкретных случаев обработки следует рассчитать давление и расход электролита, что позволит выбрать насос имеющий достаточную для процесса обработки производительность и мощность, исключающую излишний расход энергии.

0. 3.1. Технологическое оснащение для эхо

Структурная схема средств технологического оснащения для ЭХО приведена на рисунке 3.2, где:

1. источник питания;

2. токоподводы;

3. станок;

4. система контроля, регулирования и управления работой станка;

5. оборудование для хранения, подачи, сбора, очистки и регулирования параметров электролита;

6. электрод-инструмент;

7. обрабатываемая деталь.

Рис. 3.2 Структурная схема средств технологического оснащения для ЭХО

В качестве экспериментальной установки использовался станок СЭХО-901, показанный на рис. 3.3.

Рис. 3.3 Основные части станка СЭХО-901

Корпус 1 выполнен из коррозионностойкой стали. Его внутренняя полость служит ёмкостью для электролита 16. В корпусе установлен электродвигатель насоса 13. В ёмкости находится теплообменник 19, подключенный к магистралям холодной и горячей воды. Рабочий стол 2 станка выполнен из винипласта, в нем две емкости - для сбора элек­тролита и промывки и пассивации деталей. На корпусе 1 установлен пульт управления 3 и штуцер 18 для подачи электролита в рабочую зо­ну. На пульт управления вынесены указатели температуры электролита на входе в зазор 10, манометры 9 гидро- и пневмосистемы, указатель электропроводности 4, работы сети 6, цифровой индикатор времени об­работки 5, ручка установки уровня электропроводности 7, разъемы 8, 11, 15 пневмо- и электросистемы, включатель в сeть 14, кнопки пус­ка и выключения 12, кронштейн для установки сменной технологической оснастки 17.

Технические характеристики станка приведены в тaб. 3.1.

Таблица.3.1

Технические характеристики станка модели СЭХО-901

3.2. Расчет насоса для эхо

Как показывает опыт и результаты скоростных съемок процесса, значительное влияние на характеристики ЭХО оказывает гидродинамический режим, который в большой степени зависит от правильного выбора насоса.

Для подбора промышленного насоса необходимо рассчитать требуемые напор и подачу. Подачу насоса находят по следующей формуле:

(3.1)

где Vэ - средняя скорость течения электролита /показатели выбирают из табл. 3.2/;

Sп - площадь поперечного сечения МЭП:

Кн - коэффициент, учитывающий степень износа насоса (новый, бывший в употреблении). Обычно Кн принимают в пределах 1,5... 2,0. Площадь сечения определяется по формуле:

(3.2)

где b - длина обрабатываемого контура;

S_max - наибольший зазор между электродами.

Для схемы с неподвижными электродами учитывается и припуск на обработку z.

(3.3)

где S - начальный зазор.

По закону Гагена-Пуайзеля

где ∆P - перепад давления на входе и выходе;

R₁ - радиус трубы;

R₂ - наружный радиус рабочей части электрода-инструмента;

- динамическая вязкость электролита;

- длина рабочей части электрода-инструмента.

Напор Н измеряется в метрах через перепад давления Р.

Н = 100 ∆P, /∆P в мПа /

Напор насоса Н находят по следующей Формуле:

где ∆Р - перепад давлений на входе в МЭП и на выходе из него;

∆Рг - перепад давления, необходимый для выноса газообразных продуктов обработки;

Р_вых - противодавление на выходе из МЭП;

Н_пут - путевые потери напора;

∆Н_мест - местные потери напора;

∆Н - дополнительный напор;

- плотность жидкости;

- ускорение свободного падения.

Перепад давления Р находят через среднюю скорость электролита Vэ:

1) если обрабатываемый участок имеет небольшую длину ( <300S, где S - размер зазора) и плоскую форму, то используют следующую формулу:

(3.5)

где -- динамическая вязкость

2) если обрабатывают круглые отверстия радиусом R электродом-инструментом, расположенным концентрично заготовке, то используют формулу, приведенную ниже:

, (3.6)

Если сечения имеют форму овала, эллипса, многогранника, то расчет средней скорости течения электролита выполняют с помощью вычис­лительной техники.

В соответствии с (3.4) перепад давления ∆Р_г находят по формуле

, (3.7)

где k=0,11...0,12 - коэффициент, учитывающий соотношение между объёмом (твердых и газообразных) продуктов обработки:

j - плотность тока на аноде;

S - площадь обрабатываемой поверхности.

Противодавление на выходе электролита из зазора необходимо для устранения разрыва струи. Для прошивания и протягивания

;

при точении и при обработке неподвижными электродами

.

В зависимости от схемы обработки давление электролита приведено в табл. 3.3.

Путевые потери ∑∆Н_пут зависят от конструкции трубопроводов, их длины, скорости и вязкости электролита и рассчитываются для конкретных установок по уравнениям гидродинамики.

Местные потери напора считают по значениям коэффициентов мес­тных сопротивлений ξ трубопровода и скорости жидкости:

, (3.8)

где g - ускорение свободного падения.

Путевые и местные потери не рассматриваются, так как в приня­той системе они пренебрежимо малы.

Дополнительный напор Н зависит от высоты Н₁ расположения насоса относительно заготовки и положения заготовки при обработке Н₂.

,

Знак "+", если заготовка расположена выше насоса и подвод элек­тролита через нижний конец заготовки. Если заготовка длиной L3 уста­новлена под углом α к горизонтали, то

.