Введение к работе
{туалькость работы. Электрохимическая размерная обработ-а является наукоемким процесссц. Его составляющими частями при-какы ыакрэкинетика высокоскоростных электродных реакций, провес формообразования екедкой поверхности и собственно техноло-ия обработки деталей медик. Исследования nepsux двух, пред-тавляющнх раздела теоретической и техшгчесхои электрохимии, оздают воэмотности разработки математической «одели процесса яектрохкмического сэрцеобразовакик и предложить истоды расче-а оптимальных режимов обработки и рабочей поверхности кетодоз-кструментов. Проведение этих исследований обусловлено i-riya-гкксЯ логикой развития технологии электрохимической разнерной 5работки, результаты которых направлены на повышение зффэк-
ШЮСТИ её КСПОЛЬЗОЗЗКИЯ За СЧЄТ УЕЄЛИЧЄКІІ.Ч ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВ-
эння деталей у.зпнн, оптимизации речкмоз, автоматизации яроек-фэвания технологических процессов и катодов-инструментов.
Многие года практика использования электрохииическор. раг-:рной обработки металлов основывалась на кгкеплгнкем предпрк-мяіаі опыте и опережала исследовательские работы. Рабочая по-ірхнесть катодов-инструментов изготовлялась методом "обрат-)fi полярности", йспольруемкй для этого технологический лро-гес является трудоемким., требует высококвалифйцировзяньтс спе-іалистов и, з силу отого, исключает вэ5М07,шоеть автохатлза-:и. Высокая точность лр; этом не достигалась. Поэтсь-у иселедо-ішя процесса электрохимического формообразования и разработ-
кетодов рзечета рабочей поверхности катодоз-инструментов ляется актуальной задачей.
Настоящая работа посз.чвдна исследованиям процесса элект-хкмкческого формообразования анодной лозерхкосїи, влияния обекноетей высокоскоростных электродных реакций и процессов реноеа на закономерности распределения плотности тока и съэ-
металла, методам расчета и создания автоматизированных гтем управления процессом обработки и проектирования катодов-їтрукентоз с иельв увеличения точности электрохимического оставлении деталей масин.
Научная новизна. Развита теория электрохимического форло-таэования на основе, изучения влияния особенностей анодных
2 реакций и анодного потенциала на формирование геометрия обрабатываемой поверхности.
Изучены закономерности высокоскоростного анодного растворения различных групп металлов и сплавов и описаны физические причины возникновения специфических (систематических) погрешностей профиля обраб;Тываемчх поверхностей.
Разработаны обаие принципы управления технологией электрохимического формообразования с учетом особенностей электродных реакций и применения импульсных токов.
Практическая аначимьсть. Результаты исследований позволили:
усоверпействовать известнее модели электрохимического формообразовании, разработать модели формообразования б условиях концентрационных ограничений процесса растворения и предложить метода их численного решения;
предложить матода расчета катодов-инструментов н технологические процессы их изготовления для электрохимической" обработки турбинных лопаток и внутренних поверхностей труб;
разработать основные- технические принципы создания тех нологического процесса электрехишгческого формообразования пэ рюдпческих кольцевых оребрэний на внутренней поверхности дли ных и тонких труб из рааличгах материалов.
Реализация,, результатов исследований. Результаты исследований были внедрены в ПО "Ленинградский завод турбиннт лопат им. 50-летия СССР" б следующем составе:
-
Методика расчета катода-инструмента, принятая продлри ятием в качестве ОСТа предприятия и использованная при электрохимической обработке лопаток 1-3 ступеней турбины ГТЭ-150 и 2-ой ступени, турбин ГТ-МО и ГСХ-Ю.
-
СЛГІР катодоз-ннеттумеытоа для 3X0 профиля лопаток.
-
Технологический процесс изготовления катодов-инструментов дія, ^дечтрохншіЧіХ-;;оЯ обработок лопаток экергетотескш
МКХШН.
4. ^сохеркгнсУЕОьа^ио технологии лектрохикическей обра
ботки гогтг.к энергетических нелин.
Разрлйоїдк технологический процесс электрохимического фориооЗзазоэддек кольцевых периодических орябрекий на анутреї
ней поверхности длинных и тонких труб, предназначенных для использования в теплообменкых аппаратах с цель» интзнскфика-ции процесса теплообмена. Обработанные трубы были испытаны на ряде предприятий и НИИ для создания новых конструкций теплообменников. Результаты испытаний показали возможность уменьшения массы и габаритов таких теплообменников от ТО до 20%, что сулит значительные экономические выгоды. Разработано лабораторное и опытно-промыиленноо оборудование.
Достигнутый окономическиЯ эффект от реализации результатов исследований составил 190,0 тыс. руб. в год;
На зашиту выносятся;
-
Особенности процесса формообразования, определяемые изменением эффективной электропроводности металектроднсЯ среды, распределениями предельных диффузионных токов, изменениями анодного потенциала в разных точках обрабатываемой поверхности и "взрывным" характером увеличения локального тока в зоне достижения неустойчивого процесса растворения.
-
Особенности анодного поведения хромоннкелевых сталей и сплавов ка никелевой основе а хлоридных электролитах при высоких плотностях тока и закономерность их активирования, определяемая интенсивным поверхностным тепловыделением.
3. Закономерности импульсной электрохимической обработки
металлов, определяемке уровнем вводимой энергии в МОГ.&ЛЄКТ-
родный промежуток и фазовім переходом в нем, которые позволили установить условия, обеспечивающие равномерное распределение съема металла по обрабатываемой поверхности.
-
Методы рзечкта процессов формообразования в условиях переменной электропроводности и ограничений по скорости мас-сспереноса, которые позволили создать САПР катодез-инструмен-тов и оптимизации режимов обработки.
-
Результаты численного эксперимента, поззолнв'лие установить наиболее благоприятные с точки орвния ыижшхльнэй погрешности профиля технологические ре-кимы обработки.
-
Особенности процесса формообразования при обработке сталей в нитратных электролитах в связи с достижением диффузионных ограничения процесса растворения.
7. Закономерности формообразования периодических кольцевых канавок на внутренних поверхностях труб в связи с особенностями анодного поведения металлов б различимте олектролі тах.
8- Технология и оборудование для электрохимического фо] мообразозанил кольцевых оребрений на внутренних поверхностям труб.
В диссертации обобщены результаты исследований автора, выполненных в течение І97І-І990 гг. в лаборатории электрохиь ческой размерной обработки металлов Института прикладной фи: ки АН МССР; в технических разработках принимали участие СПКТБЭО ПО "Ленинградский завод турбинных лопаток им. 50-лет СССР", Бельцхий педагогический институт им. А.Руссо и Опыткь зааод Ш$ АН МССР. Работы выполнялись в рамках заданий плана работ, координируемых научным советом по электрохимии АН ССС (секция "Анодная обработка металлов") на I9SI-I985 и 1986-1990 гг., научно-технической проблеми 0,16.05 ГКНГ СССР (Постановление ГКНТ и Госплана СССР , 526/260 от 29.І2.Є0 г.), координационного плана научно-исследовательских работ по направления "Новые процессы получения и обработки металлически материалов" (направление 2.25) на I981-1985 и I986-1990 гг., также НИР Института прикладной физики АН МССР Ш? Гос. per. 77075437, 8I0I945I и OIB500I2793).
Досторсонссть результатов исследования гарантировалась точностью измерении приборами, которые проходили госповер;:у службами автоматизации и метрологии АН МССР, контролирование условии проведения эксперимента, статистической обработкой р зультатов измерений, согласием расчетных и оксперименталыолс данмчх, лабораторными, опытно-промыплемнымл испытаниями и ре зпциоП в конкретных технологических процессах.
Апробация, работ». Основные результати диссертационной р беты докладывались и обсутдались на Есесоазных совеааіпіях по электрохимической рагшерной обработке металлов (г. Туда, 196 г., г. Кивпнеї-, 1972 г., г. Тула, 1975, I960 и І9В6 гг.), УІ Бессоюзием сов»т*н;1ч по электрохимии (г. Москва, 1982 г.) ^е^дукароднъх Симпозиумах по электрической обработке матерка іСЗД-S Швейцария, 1977 г.), ИСНМ-6 (Краков, I98C г.), ИСЫ-
5 Москва, 1986 г.), I Национальной конференции по размерной >лектрообработке (Болгария, г. Браца, 1973 г«), Третий и Чет-юртый научно-технические семинары с международным участием по [екокзенцкальньъ: технология».', б машиностроении (Болгария, 1987 : 1989 гг.), ПІ Менделеевском съезде (Баку, I9SI г.), а так-;е в ряде отраслевых и зональных конференциях, совещаниях и еминарах, проводившихся в гг. Ленинград, Москта, Уфа, Куй-ішев, Казань и др., на заседаниях проблемного совета "Новые ;роцессы получения и обработки металлических материалов" (.набавление 2.25) и на семинарах лаборатории ЭХРОМ Института ;рикладной физики АН МССР.
Публикации, По результатам исследований опубликованы -4 печатные работы, в том числе I монография и 4 авторских видетельства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 331 границах машинописного текста, иллюстрирована 121 рисунками 17 таблицами, состоит из введения, восьми глав, общих внво-,оз, библиографии- из 412 наимесований и приложений.
