Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и основные задачи исследования 10
1.1. Восстановление деталей машин наращиванием поверхностных слоев 10
1.2. Гальваномеханическое осаждение как метод восстановления деталей машин. Гальваномеханическое хромирование (ГМХ) 17
1.2.1. Теоретическое обоснование механизма ГМХ 21
1.2.2. Режимы восстановления поверхностей методом ГМХ 26
1.2.3. Технологические показатели метода ГМХ 28
1.2.4. Особенности технологии восстановления внутренних по верхностей методом ГМХ 31
1.2.5. Детали, подвергаемые восстановлению методом ГМХ 34
1.3. Объект исследований 38
2. Пути решения поставленных задач 42
2.1. Выбор конструкции образца, материал для его изготовления 42
2.2. Основные рабочие гипотезы 47
2.3. Методика проведения эксперимента и используемое оборудование 50
2.4. Обоснование выбора рабочей среды и режимы ГМХ 54
2.5. Исследование эксплуатационных характеристик 57
2.6. Программа выполнения работы 61
3. Моделирование процесса гмх отверстий малого диаметра 64
3.1. Физическая модель процесса 64
3.2. Математическая модель процесса 66
3.3. Экспериментальное подтверждение полученных моделей 71
Выводы по главе 73
4. Разработка технологического процесса доводки проточной части каналов методом ГМХ 75
4.1. Расчет режимов обработки 75
4.2. Конструкция и методика расчета рабочего профиля ЭИ 78
4.3. Особенности технологического процесса доводки 86
4.4. Промышленное внедрение технологического процесса 89
4.5. Перспективы использования результатов исследования для доводки типовых каналов 94
Выводы по главе 99
Общие выводы по диссертации 101
Библиографический список 103
Приложения 113
- Гальваномеханическое осаждение как метод восстановления деталей машин. Гальваномеханическое хромирование (ГМХ)
- Особенности технологии восстановления внутренних по верхностей методом ГМХ
- Методика проведения эксперимента и используемое оборудование
- Экспериментальное подтверждение полученных моделей
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время характерным для машиностроения является повышение надежности, долговечности и точности машин и механизмов путем совершенствования технологии изготовления входящих в них деталей. Однако это сопряжено с рядом трудностей, так как становится неэффективно (или невозможно) изготавливать некоторые элементы деталей традиционными методами. К таким элементам относятся отверстия малого диаметра (0,6...3,0 мм) различной глубины. Анализ показывает, что охлаждающие и функциональные отверстия этого типа весьма распространены в конструкциях деталей авиационных двигателей (лопатки турбин и соплового аппарата, экраны и кольцевые детали камер сгорания, форсунки, детали топливной аппаратуры), а также в конструкциях деталей различных гидравлических и пневматических систем. Механические методы их изготовления в подобных деталях далеко не всегда применимы, поэтому на большинстве предприятий используют операции электроэрозионного прошивания одиночными электродами-инструментами (ЭИ) или инструментальными наладками на универсальном или специальном оборудовании.
К числу недостатков ЭЭО и других методов, основанных на тепловом механизме разрушения материала, относится формирование на обработанной поверхности дефектного слоя, имеющего литую мелкозернистую структуру с высокой химической стойкостью, требующего удаления. Очевидно, что гарантированное удаление возможно при съеме большего или равного толщине дефектного слоя припуска, то есть при последующей доводке поверхности, но при доводке одного или нескольких отверстий в детали (например, форсунка), выход размера сечения за предел максимально допустимого значения приводит к появлению брака и возникает необходимость в его устранении путем уменьшения размера.
Одним из возможных путей решения указанной проблемы является установка компенсирующих элементов, однако использование такой техноло гии далеко не всегда применимо и достаточно трудоемко. В свою очередь попытки нанести покрытие на внутреннюю поверхность существующими методами, в частности гальваническим, не дали положительных результатов, так как из-за ограниченного доступа компонентов рабочей среды процесс затухал в начальный момент времени, вследствие чего не удавалось обеспечить требуемое качество осажденного слоя: сжимающих остаточных напряжений, малой высоты микронеровностей, равномерности покрытия и др.
С созданием в Воронежском государственном техническом университете нового метода восстановления деталей путем гальваномеханического хромирования (ГМХ) появилась возможность осаждения на внутренних поверхностях качественных покрытий с шероховатостью менее Ra=0,l мкм. Однако традиционные ЭИ могут обеспечить нормальное давления и хороший доступ компонентов рабочей среды к различным участкам по глубине только для отверстий с диаметрами более 8-Ю мм, в то время как в деталях типа форсунки размер может быть на порядок ниже. Понадобились новые конструкции, которые в настоящее время не изучены: нет рекомендаций по точности обработки, расчетам ЭИ. Отсутствие разработок по теории и проектированию технологического процесса восстановления внутренних каналов не позволяет использовать перспективный метод ГМХ при доводке отверстий малого диаметра. Имеющаяся теория не учитывает связь технологических показателей процесса с особенностями конструкции обрабатывающего инструмента и его геометрических размеров, а как показали эксперименты, последние оказывает существенное влияние на процесс.
Положительные результаты работы позволяют выполнять доводку отверстий малого диаметра с размерами сечения, выходящими за пределы максимально допустимого значения, путем его уменьшения, что существенно снижает процент бракованных дорогостоящих деталей и повышает качество работы механизма в целом.
Таким образом, тема работы отвечает современным требованиям машиностроения и является актуальной.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с программой АТН РФ «Новые технологические процессы» на 1995 - 2010 гг.
Целью настоящей работы является разработка технологии, конструк- ции устройства (ЭИ) и режимов управляемого нанесения покрытия с задан ной точностью и заранее установленными свойствами на поверхность отверстий малого диаметра методом ГМХ, без применения дополнительных технологических приемов.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи исследования: и - разработка технологической схемы и конструкции устройства (ЭИ) для нанесения и формирования слоев покрытия на поверхности отверстия малого диаметра;
- изучение механизма осаждения покрытия с заданной точностью и заранее установленными свойствами в условиях ограниченного доступа компонентов рабочей среды;
- расчет и обоснование режимов, при которых осуществляется протекание процесса нанесения покрытия на внутреннюю поверхность отверстия малого диаметра;
- разработка технологии доводки каналов, подобных по форме и разме рам рассматриваемым, путем уменьшения размера сечения нанесением покрытия, для типовых деталей.
Методы исследований. При выполнении работы использовались теоретические положения ГМХ, теория упругости, вопросы оптимизации технологических процессов и конструкций, теория гидродинамики.
Научная новизна работы включает:
- разработку новой технологической схемы нанесения хрома на труднодоступные поверхности путем принудительной подачи компонентов рабочей среды управляемым перемещением дорнов ЭИ;
- новый подход к управлению процессом осаждения покрытия на различные участки по глубине отверстия, который заключается в периодиче ском воздействии силы от ЭИ, регулируемой при этом комплексом воздействий на поверхность, что учитывает динамику, режимы осаждения покрытия, интервалы воздействия, а также зону обработки;
- новую конструкцию устройства, которая содержит электрод и дорны, и отличается тем, что дорны выполнены в виде упрочняющих поясков из диэлектрического материала и установлены на электрод (положительное решение по заявке на получение патента РФ).
Практическая значимость заключается:
- в разработке режимов обработки, структура которых включает кинематические параметры, связанные с процессом осаждения покрытия через контактную силу, позволяющую обеспечить равномерное нанесение слоев и точность профиля по всей глубине отверстия;
- в создании технологии доводки для получения требуемого размера отверстия малого диаметра различной глубины с гарантированным обеспечением заданного качества поверхностного слоя;
- в разработке рекомендаций по созданию технологии и проектированию средств технологического оснащения, позволяющих широко применять процесс ГМХ для доводки за счет уменьшения размера элементов деталей различных гидравлических систем, авиационных двигателей, транспортной техники и др.
Личный вклад в работу:
- обоснование основных параметров процесса управляемого осаждения покрытия на поверхность отверстия малого диаметра;
- пути контроля за электродинамическим и гидродинамическим процессами в условиях ограничений по прочности несущей части инструмента и массообмена на поверхности электролиза механизма управления при нанесении покрытия методом ГМХ;
- создание нового устройства, содержащего электрод и дорны и отличающегося тем, что дорны выполнены в виде упрочняющих поясков переменного сечения из диэлектрического материала, обладают высокой адгези ей и износостойкостью;
- новая технология изготовления ЭИ, заключающаяся в последовательном наращивании размерных слоев на расчетных участках по длине электрода при ограничении ширины контактной зоны по предельной прочности основы и шага между поясками в зависимости от глубины отверстия;
- разработка режима нанесения качественных покрытий с регулируемой толщиной на поверхность отверстий малого диаметра;
- технология типовых процессов изготовления отверстий, которая обеспечивает при доводке (например, по распылу и расходу жидкой или газообразной среды) изделий получение заданных эксплуатационных характеристик.
Реализация результатов работы. Проведен комплекс испытаний деталей, имеющих размер сечения одного или нескольких отверстий, превышающий максимально допустимое значение. После доводки ГМХ размера сечения все изделия признаны годными. Устранение бракованных деталей позволило получить экономический эффект около 5000 р.
Апробация работы. Основные научные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: Международной научно-технической конференции "Студент, специалист, профессионал ССП-2005" (Воронеж, 2005); на Международной конференции, посвященной 50-летию ЛГТУ (Липецк, 2006); научных семинарах кафедры "Технология машиностроения" ВГТУ (Воронеж, 2004 - 06).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 1 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 1 положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в автореферате, лично соискателю принадлежит:
- [1] - выявление и учет влияния особенностей обрабатывающего ЭИ и его геометрии на физико-химические процессы в зоне обработки при осуществлении технологии доводки отверстий малого диаметра методом ГМХ;
- [2] - конструкция нового устройства, позволяющая осуществлять уменьшения размера сечения отверстий малого диаметра методом ГМО;
- [3] - анализ возможных способов доводки форсунок двигателей с целью управления расходом рабочей жидкости.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и положений, изложенных на 128 страницах, содержит 32 рисунка, 9 таблиц и библиографический список из 112 наименований.
Гальваномеханическое осаждение как метод восстановления деталей машин. Гальваномеханическое хромирование (ГМХ)
Сущность гальваномеханического осаждения (например, хромирования) заключается в совмещении процесса гальванического осаждения (ГО) с механической обработкой получаемых покрытий в процессе электролиза, при этом процесс осаждения носит периодический характер. По данным работы [97], на сегодняшний день известно несколько видов ГМО, различных как по схемам, так и виду применяемого инструмента (рис. 1.2).
Проанализируем эти технологии с точки зрения возможности обеспечения получения беспористых покрытий (например, хрома).
Сущность электрохимического натирания заключается в том, что механическая обработка покрытия в процессе электролиза ведется мягким инструментом (тампоном или кистью), а сам процесс осаждения выполняется вне ванны и только в зоне контакта тампона с деталью, при этом осуществляется относительное перемещение катодной поверхности детали и анодной тампона (рис. 1.3).
Авторы [33, 96] показывают, что данным методом получают покрытия, имеющие достаточно большие остаточные напряжения и, как следствие обладающие повышенной пористостью при понижении микротвердости, поэтому рекомендовать метод для повышения антикоррозионных свойств и герметичности покрытия, видимо, нельзя. В процессе ГМО с использованием абразивного инструмента [108, 109] происходит совмещение ГО с хонингованием получаемого покрытия при его осаждении (рис. 1.4).
Метод запатентован в Великобритании [105, 106] и Германии, для его осуществления разработан рад установок, устройств и инструмент [4, 5, 111, 112]. Во многих источниках [104, 105] подчеркивается простота метода, возможность устранения подготовительных операций до покрытия и механической обработки после него. В [105] утверждается, что в данном методе можно использовать различные электролиты, в том числе и с твердыми включениями, осаждать покрытия на любые металлы.
Одним из преимуществ процесса является также и то, что металл накладывается только на механически обрабатываемые поверхности [76]. Такую операцию можно выполнять на цилиндрических внутренних и наружных, фасонных и плоских поверхностях.
Для ГМО с использованием в качестве активатора абразива характерны очень высокие скорости осаждения (от 18 до 41 мкм/мин) при значительном увеличении выхода по току [71]. В работах [6, 79] отмечается значительное увеличение микротвердости (никелевого покрытия в 1,9-2,7 раза, медного покрытия в 2,2 раза, хромового покрытия в 1,4 - 1,5 раза). Метод обеспечивает чрезвычайно низкую шероховатость хромовых покрытий Ra = 0,16-0,63 мкм [12, 74, 79], железных покрытий Ra = 0,3-0,63 мкм, никелевых - Ra = 0,8-3,0 мкм [6, 7]. Покрытия имеют хорошие и повышенные адгезионные свойства, износостойкость и коррозионную стойкостью [78], прочность сцепления с основой во всех случаях выше прочности самого покрытия [6]. Meтоду присуща высокая равномерность получаемых покрытий, которая по [11, 12] достигает 92,16%, неравномерность осадков колеблется в пределах 2,5 мкм при толщине покрытия 445 мкм. Все получаемые методом осадки, отличаются сжимающими остаточными напряжениями, за исключением хромовых покрытий, которые осаждаются с растягивающими напряжениями, микротрещинами и высокой плотностью дислокации.
Сжимающие остаточные напряжения в осадках хрома не были получены, видимо из-за недостаточной степени деформации его растущих слоев. Этот факт, видимо, также не позволит рекомендовать метод для комплексного повышения качества покрытий, в частности, их антикоррозионных свойств и герметичности.
Наибольший интерес для получения беспористых покрытий вызывает способ ГО с механическим воздействием, описанный в [3] и заключающийся в том, что механическое воздействие на растущие слои осадка осуществляется твердым инертным инструментом с полированной поверхностью, то есть отсутствует микрорезание диффузионного слоя и покрытия, характерное для предыдущего метода (рис. 1.5). В качестве инструмента используются пластины из керамики и минералокерамики (ВОК-60, В-3) [18, 19].
Особенности технологии восстановления внутренних по верхностей методом ГМХ
Основная особенность по сравнению с обработкой наружных поверхностей - малый межэлектродный зазор (МЭЗ).
Следует отметить, что при ограниченном межэлектродном объеме об- разующиеся в результате электролиза газовые пузырьки (из кислорода и водорода) на различных участках по глубине поверхности накапливаются неравномерно (например, при вертикальном расположении ЭИ, в верхней части значительно больше, чем в нижней), что уменьшает живое сечение электролита в объеме, и соответственно, увеличивает его электрическое сопротивление (рис. 1.10). В результате толщина осажденного слоя будет иметь переменную величину, а последующее механическое воздействие упрочняющим и элементом ЭИ с постоянным давлением приведет к образованию некачественных покрытий, с различными по величине остаточными напряжениями.
Усиленный проток электролита через МЭЗ делает его газонасыщение более равномерным и устраняет возможность возникновения дефектов из-за указанной причины. Однако это приводит к необходимости включения в со При обработке крупногабаритных деталей со значительным диаметром, можно проводить обработку без организации прокачки электролита [97]. Обновление электролита, достаточное для получения качественных покрытий, осуществляется самим инструментом, работающим в этом случае как поршень (рис.1.1 1)
Другой особенностью является то, что ГМХ внутренних поверхностей проводиться при максимально точном центрировании электрода ЭИ относительно покрываемой поверхности, что должно обеспечить равномерность осажденного слоя хрома, требуемую точность размера и правильность геометрической формы отверстия. Кроме того, в процессе хромирования деталей происходит наращивание покрытия на обрабатываемую поверхность, т.е. при обработке отверстия происходит уменьшение их диаметра [97].
В связи с этим, при проектировании ЭИ для ГМХ необходимо закладывать в конструкцию возможность осуществления рабочими брусками: точного центрирования электрода при изменении размера сечения отверстия в процессе обработки; обратного хода от обрабатываемой поверхности в процессе роста толщины покрытия, с сохранением постоянного рабочего давления на нее.
Несоблюдение этих требований приводит к неравномерности толщины осажденного слоя, заклиниванию рабочих брусков и катастрофическому возрастанию давления. В результате оказывается невозможным получить покрытие необходимой толщины, так как оно практически все сминается или оказывается некачественным.
С учетом последних особенностей, авторами [97] разработан ряд конструкций ЭИ, предназначенных для ГМХ отверстий.
Общим для всех конструкций ЭИ является наличие упругих элементов, обеспечивающих отход рабочих брусков от поверхности в процессе осаждения и позволяющих поддерживать необходимое рабочее давление на брусках.
Конструкция инструмента (рис. 1.12) позволяет осуществлять ГМХ отверстий различного диаметра за счет выполнения разжимных элементов в виде толкателей, с возможностью изменения угла их установки от 0 до 90. Отличительной особенностью конструкции является выполнение держателей рабочих брусков разъемными, с шарнирным соединением их отдельных частей и с установкой пластинчатых пружин между держателями и штоком.
Отличительной особенностью устройства (рис. 1.13) является использование в механизме разжима явления самоторможения, что позволяет рабочим брускам совершать обратный ход при увеличении толщины покрытия.
Все разработанные устройства пригодны для ГМХ в составе модернизированных для ГМХ хонинговальных станков или оборудования, специально разработанного для этих целей, как при восстановлении изношенных деталей, так и при обработке новых или устранении производственного брака.
На этом основании делается вывод о том, что для получения на внутренних поверхностях качественных покрытий ГМХ необходимо: обеспечить бесперебойную прокачку рабочей среды через МЭЗ, предусмотреть в конструкции ЭИ возможность обратного хода упрочняющих элементов от обрабатываемой поверхности и максимально точное центрирование электрода от- % носительно обрабатываемой поверхности.
Методика проведения эксперимента и используемое оборудование
Основное внимание в работе было уделено теоретическому обоснованию и экспериментальному определению оптимальных технологических условий нанесения покрытий с заданной точностью и заранее установленными свойствами на поверхность отверстий малого диаметра методом ГМХ, без применения дополнительных технологических приемов.
Покрытия осаждались в универсальном электролите хромирования, содержащем 200-250 г/л СЮз и 2,0-2,5 H2SO4, нашедшем в настоящее время широкое применение на предприятиях, в частности для осуществления ГО поверхностей и ГМХ.
Образцы для исследований имели оригинальную конструкцию, изготавливались из сталей 45 ГОСТ 1050-88 и 30ХГСА ГОСТ 4543-71 (раздел 2.1). Отверстия, подлежащие доводке, в образцах были получены осевым инструментом (сверление, развертывание) на сверлильном станке. Размер отверстий 01+0 06 мм и 02+0 06 мм, шероховатость поверхности Ra=l,6 мкм.
Для проведения экспериментальных исследований электролит приготавливался из реактивов "ХЧ" и "ЧДА" на дистиллированной воде. Плотность электролита (концентрация компонентов) измерялась ареометром, а кислотность рН-метром-милливольтметром модели рН-121.
Температура электролита поддерживались с точность ±1С при помощи термометра ТПП-111 ГОСТ 13717-74. Необходимости в дополнительном контроле не было, так как изменения были незначительными (±1). В связи с тем, что хромируемые поверхности имеют небольшую пло-щадь, максимальная плотность тока для исследований выбрана 1000 А/дм . Ограничение по величине плотности тока вызвано тем, что прохождение больших токов приводит к значительному нагреву деталей, затрудняет создание надежных токоподводов к ним и не позволяет поддерживать в процессе обработки стабильные технологические режимы. Величина и характер остаточных напряжений, ввиду малого размера исследуемой поверхности, в данной работе не изучались. Однако для рассматриваемого диапазона режимов обработки в работе [97] отмечается получение, как правило, сжимающих остаточных напряжений. Исследованию подвергались: качество покрытия нанесенного на поверхность отверстия 02+0 06 мм ГМХ; а также значения расходных характеристик отверстий 25-29 гр/с. Толщина нанесенного покрытия 10-100 мкм. Скорость осаждения хрома (мкм/мин) определялась взвешиванием образцов на аналитических весах ВЛР-20 ГОСТ 24104-80. Шероховатость получаемых покрытий определялась по поверхности большего отверстия на профилографе-профилометре модели А 1,252 ГОСТ 19300-86 (минимальный диаметр измеряемого отверстия 2 мм на глубине 5до 5 мм) [93]. Для определения расхода, неравномерности распыла и угла конуса распыла были проведены испытания проливом на специальном стенде 5752А-ОООСХ, по существующему технологическому процессу. Используемое оборудование: подставка, камера, манометр, секундомер, весы, гиря 1 кг. В качестве рабочей жидкости использовалась вода. Основные требования: питьевая или обессоленная (содержание сульфатов или хлоридов в сумме до 120 мг/л, взвешенные вещества до 15 мг/л, масла до 2,5 мг/л, рН = 6,5-10, прозрачность не менее 30 см), температура +10С-+30С (проверить термометром ПЧ 1.240.66 ГОСТ 2823-73), периодичность проверки воды не реже 1 раза в месяц. Режимы процесса: расход воды 25-29 гр/с; масса воды 500-580 гр, перепад давлений 5 кгс/см , время пролива 20 с. Сцепляемость (адгезия), металлографические исследования, наводора-живание и герметичность хромовых покрытий и другие эксплуатационные характеристики показаны в разделе 2.5. работы. С целью подтверждения теоретических данных, процесс доводки от верстий малого диаметра путем уменьшения размера сечения канала методом ГМХ проводился на опытной установке, общий вид которой представлен на рис. 2.3. Показанная установка настольного типа, имеет вертикальное расположение, в ее состав входят: основание, ванна для электролита, приспособление для крепления детали, приспособление для крепления ЭИ, деталь обрабатываемая (образец), токоподвод, кабель, источник питания. Так как в качестве источника питания могут выступать устройства, выпускаемые серийно, особое внимание в работе уделялось созданию оптимальной конструкции ванны и проектированию приспособления для крепления и сообщения требуемого движения ЭИ (рис. 2,4). Из схемы видно, что ванна имеет форму куба, ее высота зависит от общей длины ЭИ, которая в свою очередь будет определяться погрешностью размера и геометрическими размерами поверхности. Ванна не содержит отверстий или каналов в стенках и дне, до уровня подъема электролита. Запол нение ванны, разогретым на 20С выше требуемой температуры (60иС) электролитом, осуществляется сверху. Установку и закрепление образца выполняют в приспособлении, смон тированном на стенке ванны, базирование производиться по плоскости и двум отверстиям (погрешности: смещение - 0,051 мм, разворот - 0,056), закрепление осуществляется винтовым зажимным механизмом. Крепление ЭИ, заведенного в отверстие (то сесть находящегося в начальном положении обработки), осуществляется в лапке консоли штатива, при этом ось ЭИ должна быть строго перпендикулярна основанию и соосна с л осью отверстия подлежащего доводке, что достигается выверкой, вертикаль ное перемещение ЭИ осуществляется за счет сил трения, возникающих при вращении ролика с заданной частотой.
Экспериментальное подтверждение полученных моделей
Исследования проводились на образцах имеющих отверстия, подлежащие доводке методом ГМХ, различных начальных размеров 01+0 06 и 02+0 06. Измерения показали, что толщина слоя осажденного покрытия обеспечила расчетную величину 50 мкм. Контроль детали показал, что при шероховатости поверхности Ra=0,08 мкм, покрытие не имеет сетки трещин. В исследованиях были получены только сжимающие остаточные напряжения.
При обработке, как указывалось выше, растущие слои покрытия подвергаются многократному упругопластическому деформированию. В результате, деформации возникающие вследствие механического воздействия, складываются в каждом слое с деформациями, возникающими в осадке вследствие структурных превращений, тем самым вызывая возникновение сжимающих остаточных напряжений.
Устройство (ЭИ), содержащее электрод и дорны, отличающееся от ранее применяемых тем, что дорны с заданным диаметром и шагом, выполняются в виде упрочняющих поясков нанесением диэлектрического материала на электрод - проволоку, что позволяет получать необходимый размер отверстия нанесением поверхностных слоев. Расчет электрода был выполнен по методике, изложенной в разделе 4.2.
Для исследования возможности уменьшения размера отверстий малого диаметра методом ГМХ, а также для выявления зависимостей геометрических размеров отдельных элементов ЭИ на скорость осаждения, образцы обрабатывались следующим образом: часть отверстий, с диаметрами 01+0 06 и 02+0 06, подвергались обработке при различных диаметрах электрода ЭИ; часть отверстий - механическому воздействию дорнов различной ширины в пределах каждого звена ЭИ. И в первом и во втором случае, за счет варьирования размеров конструктивных элементов ЭИ, изменялся полезный объем электролита заключенный, в пределах каждого звена, между стенками отверстия и электродом, ограниченный с двух сторон дорнами.
Анализируя показанные на рисунке зависимости, видим, что и для первого и для второго размера отверстий характерно уменьшение скорости осаждения при увеличении размеров геометрических параметров ЭИ (ширина дорнов, диаметр электрода).
Первые зависимости имеют слабовыраженный характер, однако видно, что с увеличением ширины дорнов, ограниченной шириной контактной зоны по предельной прочности сцепления с основой, скорость осаждения постепенно уменьшается. Исходя из разработанной модели формообразования, этот факт объясняется тем, что уменьшается полезный объем электролита, а это, согласно теории электролиза, приводит к нехватке компонентов рабочей среды, значит и к уменьшению массы выделившегося осадка.
Увеличение диаметра электрода ЭИ в большей степени влияет на изменение скорости осаждения. При увеличении диаметра электрода на небольшую величину скорость осаждения также увеличивается, что объясняется уменьшением межэлектродного зазора и как следствие незначительным увеличением выхода по току. Однако при дальнейшем увеличении, образующиеся в результате электролиза газовые пузырьки (из кислорода и водорода), накапливаются в МЭЗ, уменьшая живое сечение электролита в объеме, что приводит к увеличению его электрического сопротивления и как следствие к резкому уменьшению скорости осаждения. Кроме того, уменьшается полезный объем электролита, что также приводит к нехватке компонентов рабочей среды.
Такой характер полученных зависимостей подтверждает результаты теоретических исследований приведенных в предыдущих разделах. 1. Исследован механизм осаждения с заданной точностью и заранее установленными свойствами слоя покрытия методом ГМХ на поверхность отверстий малого диаметра в условиях ограниченного доступа компонентов рабочей среды на различные участки по глубине отверстия. 2. Создана физическая модель, раскрывающая механизм послойного гальванического осаждения металла при обработке новым устройством (ЭИ), с упрочняющей частью, выполненной в виде дорнов. 3. На основе предложенной физической модели создана математиче ская модель, позволяющая расчетным путем определить режимы обработки и геометрические параметры элементов ЭИ в зависимости от размеров отверстия, подлежащего доводке.
