СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО СНЯТИЯ ЗАУСЕНЦЕВ И СКРУГЛЕНИЯ КРОМОК В ПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ КАНАЛАХ
METHOD FOR ELECTROCHEMICAL REMOVAL AND ROUNDING OF EDGES IN INTERCEPTING CHANNELS

Изобретение относится к электрохимической обработке деталей из алюминиевых сплавов и может быть использовано при изготовлении фланцев топливных насосов высокого давления систем Common Rail.
При изготовлении деталей, в том числе из алюминиевых сплавов, существует необходимость снятия заусенцев и скругления острых кромок в местах пересечения внутренних каналов. Выполнение каждой из этих операции механическим способом не всегда возможно, поэтому получило широкое распространение снятие заусенцев и одновременное скругление кромок в местах пересечения каналов электрохимической обработкой.
Для деталей из алюминиевых сплавов рекомендуемыми являются применение в качестве компонента электролита нитрата натрия с концентрацией от 100 г/л до 300 г/л (Амитан Г Л. и др. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1988. - 720 с. С. 42).
Известно, что интенсификация процесса снятия заусенцев и скругления кромок может быть достигнута за счет повышения напряжения и силы тока: «напряжение на электродах 20 В, а сила тока 1000 А» (Основы ЭХО [Электронный ресурс]. URL: https://metallicheckiy-portal.ru/articles/obrabotka/exo/osnovi_exo/ (дата обращения: 30.11.2021)).
Известно также, что в различных технологических установках для снятия заусенцев электрохимическим методом допускается повышение силы тока до 4000 А, напряжения - до 60 В. (Карлина Ю.И., Гозбенко В.Е., Каргапольцев С.К. Перспективы применения электрофизикохимических методов удаления заусенцев с малогабаритных высокоточных деталей сверхвысокочастотной электроники // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2020. №2 (66). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-primeneniya-elektrofizikohimicheskih-metodov-udaleniya-zausentsev-s-malogabaritnyh-vysokotochnyh-detaley (дата обращения: 30.11.2021).
Известен способ электроэрозионно-химического удаления заусенцев, включающий подачу напряжения на электроды в присутствии электролита и создание градиента температуры по высоте межэлектродного зазора навстречу направлению тока, причем скорость обмена электролита, напряжение и плотность тока задают из условия образования парогазовой фазы в прианодном слое (А.С. SU 1811448, опубл. 23.04.1993. Бюл. №15).
К недостаткам известного решения относится отсутствие скругления острых кромок на деталях при его использовании.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемого изобретения - является способ электрохимического снятия заусенцев и скругления кромок в пересекающихся каналах, включающий следующие переходы (пат. RU 2699140, опубл. 03.09.2019. Бюл. №25):
- размещение электрода-инструмента, имеющего оголенные участки, вблизи обрабатываемой поверхности,
- подачу электролита в межэлектродный промежуток,
- включение электрического тока
- выдержку в течение заданного времени,
- извлечение электрода-инструмента.
По известному решению, подачу электролита в межэлектродный промежуток осуществляют через промежуточный элемент - влаговпитывающий материал, который для этой цели наматывают на рабочий конец электрода-инструмента и подключают к источнику тока. Концом с намотанным влаговпитывающим материалом электрод обмакивают в электролит, потом устанавливают в отверстие в детали, где нужно снять заусенцы и скруглить кромки. Продолжительность однократной обработки составляет от 10 до 20 с. После отключения тока электрод изымают, повторно обмакивают в электролит. При этом, по мнению авторов известного решения, происходит смыв шлама с влаговпитывающего материала. При необходимости, электрод-инструмент с намотанным и намоченным заново влаговпитывающим материалом повторно устанавливают в отверстие в детали для дополнительной обработки. Осуществление известного решения, по мнению его авторов, возможно при использовании аккумулятора в качестве источника питания.
К недостаткам известного решения относится использование дополнительного влаговпитывающего материала, работа с которым повышает трудоемкость операции. Это обстоятельство усугубляется при необходимости обработки нескольких последовательно расположенных мест в отверстии детали, так как требует наматывания влаговпитывающего материала на оголенные участки электрода-инструмента напротив каждого из этих мест. Обмакивание длинного электрода-инструмента в электролит для смыва шлама и смачивания влаговпитывающего материала представляет неудобства, требует протяженной емкости, может приводить к загрязнению рабочей зоны электролитом, капающим с электрода-инструмента при переносе его от емкости с электролитом к обрабатываемой детали и обратно. К недостаткам относится также ограничение возможности интенсификации процесса обработки по электрическим режимным параметрам, что связано с использованием аккумуляторной батареи.
Технической задачей настоящего изобретения является создание способа электрохимического снятия заусенцев и скругления кромок в пересекающихся каналах, позволяющего выполнять одновременную обработку нескольких последовательно расположенных мест в отверстии в детали, не требующего использования дополнительного - влаговпитывающего - материала и позволяющего интенсифицировать процесс обработки за счет увеличения электрических режимных параметров.
Способ электрохимического снятия заусенцев и скругления кромок в пересекающихся каналах деталей из алюминиевых сплавов включает размещение электрода-инструмента вблизи обрабатываемой поверхности, подачу в межэлектродный промежуток прокачиваемого с заданным давлением электролита, включение тока и осуществление обработки в течение заданного времени, извлечение электрода-инструмента, при этом обработку осуществляют при силе тока 130 А и напряжении тока 130 В.
Поставленная техническая задача решается за счет совместного применения следующих мероприятий:
- использования электрода-инструмента без влаговпитывающего материала,
- прокачки электролита в межэлектродный зазор, образуемый наружной поверхностью электрода-инструмента и внутренней поверхностью отверстия в обрабатываемой детали, с заданным давлением,
- осуществления процесса обработки при силе тока 130 А, напряжении тока 130 В.
Осуществление процесса обработки при напряжении тока 130 В является новым, существенным признаком, способствующим получению заявленного технического результата.
Величина напряжения тока 130 В подобрана заявителем опытным путем для обработки деталей из алюминиевых сплавов. Величины напряжения тока, приводимые в учебной и справочной литературе, существенно (в 2 и более раз) отличаются от предлагаемой в настоящей заявке. Это дает заявителю основание считать предлагаемый признак соответствующим критерию «новизна».
Предлагаемый в качестве настоящего изобретения способ электрохимического снятия заусенцев и скругления кромок в пересекающихся каналах осуществляется в следующей последовательности:
1 этап: обрабатываемую деталь устанавливают и закрепляют в приспособлении.
Конструкция приспособления не является предметом охраны по настоящей заявке.
2 этап: устанавливают в отверстия детали, которые необходимо обработать, электрод-инструмент.
Конструкция электрода-инструмента не является предметом охраны по настоящей заявке. Количество электродов-инструментов для одновременной обработки соответствует выбирается в зависимости от схемы обработки и в общем случае может быть больше одного.
3 этап: подают электролит в межэлектродный зазор.
4 этап: включают подачу тока.
5 этап: выдерживают заданную продолжительность обработки.
6 этап: выключают подачу тока вручную или автоматически
7 этап: выключают подачу электролита.
8 этап: демонтируют обработанную деталь из приспособления.
Пример осуществления предлагаемого способа электрохимического снятия заусенцев и скругления кромок в пересекающихся каналах.
Обрабатывали деталь «Фланец А-08-004-08-01-00» топливного насоса высокого давления двигателя КАМАЗ-740.
Цель обработки: одновременное снятие заусенцев и скругление острых кромок в 10 отверстиях (12 мест пересечений) в детали с помощью 7 электродов. Диаметры пересекающихся отверстий: от ∅3,5 до ∅14 мм.
Материал детали: сплав АК7 ч ГОСТ 1583-93.
Электролит: нитрат натрия 12,5%, вода артезианская - остальное.
Температура электролита перед началом обработки: 23°С.
2
Давление подачи электролита на входе в межэлектродный зазор: 2 кг/см.
Электрические параметры операции: сила тока - 130 А, напряжение тока - 130 В.
Обработку выполняли в течение 36 с. После окончания обработки первая деталь была вскрыта для контроля. Качество скруглений удовлетворительное. Заусенцев не обнаружено.
Техническим результатом осуществления предлагаемого способа электрохимического снятия заусенцев и скругления кромок в пересекающихся каналах является обеспечение возможности интенсификации процесса обработки за счет повышения напряжения тока. Разработка внедрена в серийное производство в ООО УК «АЗПИ».