УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОК

Полезная модель относится к устройствам для электрохимической обработки металлов и может быть использовано в машиностроении и приборостроении, например при доводке внутренних и наружных поверхностей деталей.
Известны устройства для электрохимического биполярного полирования наружной и внутренней поверхностей труб [Атанасянц А.Г. Электрохимическое изготовление деталей атомных реакторов. - М.: Энергоиздат, 1987. - 176 с.].
Устройство содержит два полых цилиндрических электрода установленных снаружи и внутри обрабатываемой трубы. Недостаток -сложность установки электрода внутри трубы при малом ее диаметре.
2
Известно устройство, описанное в способе электрохимического полирования [Патент RU №2229543, МПК: C25F 3/16]. Устройство состоит из корпуса, в котором симметрично относительно обрабатываемой детали расположены два плоских электрода. Ширина электрода равна трем и более диаметрам обрабатываемой детали. Недостаток данного устройства заключается в значительной величине удельных энергозатрат (от 3 до 4,5 Вт·мин/см·мкм), т.к. при обработке деталей вращения около 50% тока «протекает» мимо поверхности обрабатываемой детали.
Задача полезной модели - снижение удельных энергозатрат.
Решение задачи достигается тем, что в известном устройстве для электрохимического полирования, содержащем корпус с двумя электродами, установленными симметрично относительно обрабатываемой трубки, соединенной с источником вибрации, согласно полезной модели, корпус разделен вертикальной осевой диэлектрической перегородкой, в пазу которой размещена обрабатываемая трубка, снизу к которой присоединена диэлектрическая насадка, имеющая сквозное отверстие для прокачивания электролита по внутренней полости трубки, а рабочие поверхности электродов повторяют форму обрабатываемой поверхности, причем длина электродов и длина обрабатываемой трубки связаны зависимостью:
ä
l=l-2δ,
ä
где l - длина электродов; l - длина обрабатываемой трубки; δ - расстояние между обрабатываемой трубкой и рабочей поверхностью электродов.
На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого устройства.
На фиг.2 - поперечный разрез.
Устройство состоит из корпуса 1 с вертикальной осевой перегородкой 2 из диэлектрического материала, разделяющей корпус на анодное и катодное пространство. Обрабатываемая деталь - трубка - 3 устанавливается в пазу 4 перегородки 2. Электроды 5 симметрично расположены в катодном и анодном пространстве корпуса на расстоянии δ от обрабатываемой детали. Расстояние между электродом и обрабатываемой поверхностью выполняется минимальным, и определяется из конструктивно-технологических соображений (например, отсутствия короткого замыкания). Обрабатываемая деталь соединена с источником вибрации 6 через приспособление 7 с технологическими отверстиями. Рабочая поверхность электродов повторяет форму обрабатываемой поверхности детали. Для усиления прокачки электролита по внутренней полости обрабатываемой детали снизу к детали присоединена диэлектрическая насадка 8, имеющая сквозное отверстие. В корпус 1 заливается электролит. Длина электродов l меньше длины обрабатываемой детали на удвоенную величину зазора между электродом и обрабатываемой поверхностью (2δ). Превышение длины обрабатываемой детали к длине электродов на 2δ связано с тем, что электрический ток за счет краевых эффектов растекается на длину д с каждого конца электрода.
Устройство работает следующим образом. Электроды 5 соединяют с плюсом и минусом источника питания (на фиг. не показан). В паз 4 диэлектрической перегородки 2 корпуса 1 устанавливается обрабатываемая трубка 3, заливается электролит, затем включается источник вибрации 6 и на электроды 5 подается электрическое напряжение. В заявляемом устройстве практически весь ток проходит через обрабатываемую поверхность. После окончания цикла обработки выключается источник питания. Выдерживается пауза, вновь подается электрическое напряжение и т.д. После определенного количества циклов трубку поворачивают на 180° и процесс повторяют.
Пример 1. Медная трубка, у которой наружный диаметр 10 мм, внутренний диаметр 8 мм, длина 90 мм, обрабатывалась в водном растворе хлорида натрия (150 г/л). Расстояние между обрабатываемой трубкой и рабочей поверхностью электродов δ=5 мм. Длина электродов l=90-2δ=80 мм. Напряжение, подаваемое на электроды, составляет 4 В. Ток в цепи равен 9 А. Общее время обработки τ=10 с. Шероховатость наружной поверхности изменилась с Ra 3,2 мкм до Ra 0,6 мкм. Шероховатость внутренней поверхности изменилась с Ra 3,2 мкм до Ra 1,8 мкм.
Удельные энергозатраты рассчитывали по формуле:
,
где U - напряжение на электродах; I - ток в цепи; τ - общее время обработки;
обр
ΔRα - изменение шероховатости за общее время обработки; S - площадь обработки.
Площадь обработки равна половине наружной поверхности трубки
, где ld - длина трубки.
2
Удельные энергозатраты составили 1,47 Вт·мин/см·мкм, что в 2 раза меньше чем в прототипе.
2
Пример 2. Трубка из нержавеющей стали с наружным диаметром 10 мм, внутренним диаметром 8 мм, длиной 90 мм обрабатывалась в водном растворе хлорида натрия (150 г/л). Расстояние между обрабатываемой трубкой и рабочей поверхностью электродов δ=5 мм. Длина электродов l=90-2δ=80 мм. Напряжение на электродах 5 В, ток в цепи - 8 А. Общее время обработки τ=10 с. Шероховатость наружной поверхности изменилась с Ra 3,2 мкм до Ra 0,8 мкм. Шероховатость внутренней поверхности изменилась с Ra 3,0 мкм до Ra 1,2 мкм. Удельные энергозатраты составили 1,93 Вт·мин/см·мкм.
Электрохимическое полирование металлов в предлагаемом устройстве позволяет подавать на электроды напряжение примерно в два раза меньше чем в прототипе, тем самым снизить энергозатраты в 2 и более раз.