СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МАРКИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ELECTROCHEMICAL METHOD AND DEVICE FOR MARKING ITS IMPLEMENTATION

Способ и устройство относятся к области машиностроения и могут быть использованы при электрохимическом глубоком маркировании с прокачкой электролита при изготовлении металлических деталей.
Известен способ (Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. М.: Машиностроение, 1976 - 302 с. (с. 139)) импульсно-циклической обработки с переменной подачей через зазор электролита.
К недостаткам способа относится ухудшение в течение процесса обработки выноса из зазора продуктов обработки и снижение точности глубокого маркирования неподвижными электродами.
Известен способ (Патент 2275279 (RU) «Способ электрохимического разделения листовых материалов» / авторы М.Г. Смоленцев, Е.В Смоленцев, С.А. Рябова, И.Т. Коптев. Бюллетень №12, 2006) обработки по сплошному металлическому шаблону с формированием на детали углублений в местах профильных окон в шаблоне.
Недостатком способа является невозможность подвода технологического тока к изолированным друг от друга металлическим участкам знаков и утрата точности профиля маркируемых поверхностей.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ глубокого электрохимического маркирования профильными электродами с интенсификацией процесса путем ударного воздействия электродов на наносимые на детали знаки (а.с. №1192917 (RU) «Способ размерной электрохимической обработки» / авторы В.П. Смоленцев, А.И. Болдырев, Г.П. Смоленцев / бюллетень №43, 1985).
Для осуществления указанного способа известно устройство для электрохимического получения углублений по шаблону (Патент на полезную модель 40936 (RU) «Устройство для электрохимической обработки» / авторы А.Р. Закирова, З.Б. Садыков, Е.В. Смоленцев, К.М. Газизуллин, И.А. Одинцов. Бюллетень №28, 2004).
Недостатками известного способа и устройства являются:
недостаток способа: ввиду неравномерности зазора не удается создать одинаковые усилия удара различных электродов, что вызывает нарушение точности маркируемых знаков;
недостатком устройства является ограничение участков подвода тока к маркируемым знакам, снижение равномерности глубины знаков и утрата точности маркирования.
Техническим результатом от реализации описываемого способа и устройства является повышение точности маркировочных знаков по глубине и границам профиля знаков.
Это достигается тем, что в способе электрохимического маркирования поверхности металлической детали использован шаблон из диэлектрической водопроницаемой основы с нанесенным на нее контуром маркируемых знаков из токопроводящего материала, в котором шаблон диэлектрической основой устанавливают на поверхность детали, а к контурам маркируемых знаков шаблона прижимают катод, при этом через пространство между упомянутой основой и катодом осуществляют импульсную подачу электролита под давлением, при этом наибольшую скорость прокачки устанавливают до появления эжекции электролита из-под основы, а длительность цикла подачи электролита в импульсе выбирают равной длительности цикла паузы.
Устройство для электрохимического маркирования поверхности металлической детали содержит катод в форме металлической щетки с иглами, имеющими длину не менее величины межэлектродного зазора и не более расстояния от катода до шаблона, причем иглы выполнены с возможностью обеспечения контакта с упомянутым контуром маркируемых знаков и подключения к постоянному току, а блок управления выполнен с возможностью включения и выключения регулятора расхода электролита.
Сущность способа и устройства поясняются фиг. 1-3.
На фиг. 1 приведена общая схема способа и структура устройства.
На фиг. 2 показан процесс удаления продуктов обработки.
На фиг. 3 приведена схема подачи электролита в зону обработки.
Устройство содержит диэлектрическую водопроницаемую основу 1 с нанесенным на нее токопроводящим материалом контуром 2 маркируемых знаков. Шаблон, состоящий из основы 1 и контуров 2 маркируемых знаков, размещен на детали 3, которая является анодом. Катод 4 выполнен в форме металлической щетки с иголками 5, имеющими контакт с контуром 2 всех маркируемых знаков. В межэлектродном зазоре S (фиг. 1) между основой 1 и катодом имеется электролит 6. На выходе электролита 6 установлен регулятор 7 расхода электролита, управляемый блоком 8.
При прокачке электролита 6 (фиг. 2) через водопроницаемую основу 1 происходит перемещение электролита 6 и вынос продуктов обработки 9 от формирующегося на детали 3 углубления 10.
Электролит 6 обтекает (фиг. 3) контур каждого знака 2 на детали 3, достигает места получения углубления 10 и за счет ускорения или торможения потока 11 обеспечивает движение через основу 1 электролита 6 в углублении 10 вдоль катода 4.
Способ осуществляют следующим образом: на деталь 3 (фиг. 1) устанавливают стороной без контура 2 шаблон из диэлектрической водопроницаемой основы 1 с нанесенным на нее контуром 2 маркируемых знаков из токопроводящего материала. Катод 4 с иголками 5, имеющими длину не менее величины межэлектродного зазора S (фиг. 1), но не более расстояния между катодом 4 до шаблона, прижимают к контуру 2 маркируемых знаков до достижения металлического контакта между катодом 4 и контурами 2. Через пространство между основой 1 и катодом 4 прокачивают под давлением электролит 6, который, встречая препятствие в виде контура 2, углубляется в основу 1. За счет переменной скорости движения электролита 6 возникает эжекция электролита 6 на выходе из основы 1, что видно по газожидкостному составу электролита 6 на выходе из пространства между основой 1 и катодом 4. Эжекция увеличивает величину (фиг. 3) ускорения потока 11 до величины, необходимой для выноса через основу 1 продуктов обработки 9 (фиг. 2). За счет прохождения тока через катод 4, иголки 5, контур 2 и электролит 6 под основой 1, над деталью 3, под контуром 2 формируются углубления 10 (фиг. 2), имеющие форму знаков 2.
Скорость потока 11 (фиг. 3) регулируют регулятором 7 расхода электролита (фиг. 1). Включение и выключение регулятора 7 выполняется по командам блока управления 8. При этом время течения потока 11 должно обеспечиваться скоростью, достаточной для образования эжекции и выноса продуктов обработки 9 (фиг. 2).
По команде от блока 8 (фиг. 1) регулятор 7 снижает или повышает расход электролита 6, что вызывает импульсное повышение или снижение давления электролита 6 и торможение потока 11 перед контуром 2 маркируемого знака. Это при повышении давления ускоряет прохождение электролита 6 в этой зоне через основу 1 и над поверхностью детали 3, ускоряя вынос продуктов обработки 9.
Для устранения накапливания продуктов обработки 9 (фиг. 2) под контуром 2 объем вводимого в зону обработки углубления 10 электролита 6 и вынесения его через основу 1 должен быть одинаковым, что определяет равенство времени движения и затормаживания во время пауз течения электролита 6.
Пример осуществления способа: на поверхность детали из сплава ЖС6К необходимо нанести глубокую информацию высотой 5 мм, с глубиной знаков 0,3 мм.
3
Устанавливают на деталь шаблон с основой толщиной 0,3 мм из плетеных капроновых нитей с просветами между ними и нанесенными на основу знаками из медного сплава с толщиной 0,4 мм. Прижимают к знакам катод с иглами диаметром 0,1 мм до обеспечения контакта игл со всеми знаками. Подают в пространство между основой и катодом электролит (5% раствор NaNO) и регулируют скорость прокачки путем повышения давления электролита до 2 МПа. Задают блоку управления цикл подачи электролита и пауз через 3,5 сек. Подключают катод и деталь к постоянному току с напряжением 6В.
После обработки в течение 50 секунд на детали получены углубления по форме информационных знаков с глубиной 0,3±0,1 мм. При этом ширина контура знаков составила 0,5±0,05 мм. Указанные результаты отвечают требованиям стандарта на маркирование.