4 Электрохимические технологии продолжение 4 3 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ

4 Электрохимические технологии (продолжение)

4. 3 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ. ПРОЦЕССЫ ГАЛЬВАНОТЕХНИКИ. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ РАЗМЕРНАЯ ОБРАБОТКА. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Электрохимические методы обработки применяют: u при нанесении покрытий; u доводке поверхностей штампов, пресс - и литейных форм; u затачивании режущего инструмента с пластинками из твердых сплавов; u профилировании изделий сложной формы; u получении круглых, прямоугольных и фасонных сквозных отверстий; u травлении и обезжиривании деталей.

Электрохимические методы обработки материалов основаны на явлениях электролиза. Гальванотехнический способ: формируют изделие на катоде из осаждающегося на нем металла анода. Катодное травление: очищают изделие - катод пузырьками выделяющегося на нем водорода, которые удаляют жир и загрязнения с поверхности.

Электролитическое анодное травление и полирование: изделие является анодом, и его поверхностный слой очищается и сглаживается полируется. Метод электролитического растворения анода: можно придать изделию любую сложную форму

В гальванотехнике различают гальваностегию и гальванопластику. u Гальваностегия - нанесение на изделия тонкого (5. . . 30 мкм) слоя металла для защиты от коррозии, получения декоративных покрытий, упрочнения деталей (меднение, золочение, никелирование, хромирование).

u Гальванопластика - покрытие изделий толстым слоем металла, применяемое в художественных промыслах и полиграфии. Для улучшения сцепления наносимого слоя и подложки необходимо, чтобы поверхность была чистой, без окислов и жиров.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ u местным железнением, u хромированием, u нанесением никель-кобальтового покрытия. Металлы осаждают в стационарных ваннах. Процесс характеризуется высоким выходом металла по току (75. . . 95 %), большой скоростью осаждения (0, 25. . . 0, 3 мм/ч).

u Местное железнение проводят в ванне с герметизированным отверстием подшипник

Источником питания служит выпрямитель ВАС-600/300 В производственных условиях электролит приготавливают путем травления (до насыщения) металлической стружки из малоуглеродистой стали в растворе соляной кислоты. Стружку обезжиривают в 10 %-ном растворе каустической соды при температуре 60. . . 70 °С и тщательно промывают горячей водой.

Затем стружку небольшими порциями погружают в кислотостойкую емкость, содержащую дистиллированную воду и кислоту в соотношении 2: 1 и травят при температуре 30. . . 40 °С до тех пор, пока не перестанет выделяться водород. После отстоя электролит фильтруют через стеклоткань и проверяют его плотность ареометром.

Железнение ведут при температуре 35. . . 40°С и плотности тока 1. . . 1. 5 к. А/м 2. Время железнения, ч, u - толщина слоя, м; –плотность железа; - электрохимический эквивалент железа; - катодная плотность тока , А/м 2;

- выход металла по току – процентное отношение количества вещества, полученного при опыте, к рассчитанному по законам Фарадея Определяя параметры электролизеров, проводят электротехнологический, тепловой, гидравлический, механический и другие расчеты.

Последовательность электротехнологического расчета: 1. Задают требуемую производительность (скорость осаждения) , кг/с. 2. На основе закона Фарадея определяют ток электролизера, А, где – число Фарадея; - валентность вещества; - атомная масса вещества.

3. Задавшись рекомендуемой плотностью тока, находят площадь электродов 4. Рассчитывают напряжение, В, - напряжение разложения (разность потенциалов при активной и катодной реакциях); - сумма анодного и катодного перенапряжений;

- падение напряжения в электролите; - сопротивление электролита (нагрузки), Ом; - падение напряжения в шинах, контактах и электродах, В. Эффективность работы электролизной ванны зависит от выхода вещества по энергии и по току , %,

Электрохимическая размерная обработка Если снимают значительное количество металла, то скорость обработки уменьшается, так как на аноде выделяются продукты реакции. Чтобы устранить этот недостаток и обеспечить высокую производительность процесса, необходимо непрерывно удалять их с поверхности обрабатываемого изделия -анода, т. е. проводить депассивацию.

Депассивацию выполняют двумя способами: u анодно-гидравлической размерной обработкой (сильной струей проточного электролита, вымывающего продукты пассивации из межэлектродного пространства), u анодно-механической обработкой (удаление механическим путем)

Схема анодно-гидравлической обработки

- - При анодно-гидравлической обработке шлифованием: плотность тока составляет 0, 5… 0, 2 А/см 2, при других операциях может достигать 50. . . 2000 А/см 2; напряжение на электродах 10. . . 30 В; скорость электролита 4. . . 5 м/с; удельный объем снимаемого металла 8. . . 16 см 3/(к. Вт • ч); удельная энергоемкость при обработке сталей 6. . . 25 к. Вт • ч/кг.

Схема чистовой анодномеханической обработки При чистовой и отделочной обработке плотность тока 0, 5. . . 10 А/см 2, черновой - 100. . . 500 А/см 2; напряжение на электродах 2. . . 36 В.

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Требования к источникам питания (преобразователям): u выходное напряжение 12. . . 115 В; u номинальный ток 100. . . 25000 А; u плавное и глубокое (от нуля до номинального значения) регулирование выходного напряжения; u автоматическая стабилизация выходных параметров (напряжения, силы и плотности тока в гальванической ванне во всем диапазоне);

u защита от коротких замыканий на стороне постоянного и переменного тока, а также от перегрузок и перегрева тиристоров; u автоматическое реверсирование выходного тока; u возможность установки вблизи от гальванической ванны. Наибольшее распространение получили преобразователи серии ВАКР, выполненные на тиристорах по шестифазной схеме выпрямления с уравнительным реактором.

Структурная схема преобразователя

Устройство коммутации служит для коммутации силовой цепи и одновременно является одним из исполнительных органов системы защиты преобразователя; Трансформатор предназначен для согласования входного и выходного напряжений, а также гальванической развязки питающей сети и нагрузки. Параметры трансформатора главным образом определяются типом силовой схемы преобразователя и ее характеристиками, видом и режимом

Силовая вентильная часть выполняет основную функцию преобразования и управления всем потоком электрической энергии. Сглаживающий реактор уменьшает пульсацию тока. Система управления осуществляет управление, регулирование выходных параметров преобразователя; одновременно она может быть и первичным бесконтактным исполнительным органом системы защиты. Система защиты обеспечивает защиту главным образом силовой вентильной части