4.3Централизованная подача электролита

В условиях серийного производства электрохимические станки устанавливаются группами, создавая участок для ЭХО. Это позволяет применять централизованную систему снабжения электролитом (ЦССЭ), которая включает специализированные, оснащенные необходимым оборудованием баки.

ЦССЭ обеспечивает питание электрохимических станков более качественным электролитом, снижает загрузку обслуживающего персонала, уменьшает производственную площадь. Агрегаты и устройства ЦССЭ размещаются в специальных помещениях, что устраняет воздействие шума, вибраций, испарений и т.д. на рабочих.

Используются в основном две схемы компоновки ЦССЭ и эл.хим. станков:

1. ЦССЭ располагают на первом этаже здания, а эл.хим. станки на втором этаже;

2. ЦССЭ и эл.хим. станки вместе с насосами нагнетания размещают на одном этаже, а баки _ в подвальном помещении.

Каждая схема имеет свои достоинства и недостатки. Предпочтительной является вторая схема.

Эффективность ЦССЭ определяется оптимальным количеством обслуживаемых станков.

ЦССЭ обеспечивает лучшую очистку электролита, большую точность поддержания физико-химических параметров электролита и способствует достижению более высоких технологических показателей ЭХО, также как, точность формообразования и качество обработанной поверхности.

5. Агрегаты нагнетания электролита

5.1Основное назначение агрегатов

Основное назначение агрегатов нагнетания - обеспечить оптимальную скорость течения электролита в рабочей зоне для стабилизации электродных процессов. Для этого необходимо своевременно удалять продукты процессов обработки, отводить тепло и газы, выделяющиеся при ЭХО.

5.2Способы нагнетания электролита в мэз:

1. нагнетание различного типа насосами: центробежным, центробежно-вихревым, шестеренчатым, ротационным, и т.д.;

2. пневмонагнетатели;

3. струей сжатого воздуха ( эжекторный способ );

4. силой вязкого трения;

5. лентой электроносителя, и др.

Пневмонагнетатели обеспечивают более стабильную перекачку электролита при небольшом расходе и характеризуются высокой эксплуатационной надежностью. Используются в эл.хим. станках для снятия заусенцев, а также в станках эл.хим. шлифования для подачи электролита на вращающийся катод-инструмент.

Подача электролита струей сжатого воздуха обеспечивает работу технологических схем в “электролитном тумане”, что обеспечивает более равномерные условия анодного растворения по всей поверхности обработки и способствует повышению точности электрохимического формообразования. Например, копировально-прошивочный станок модели ЕСН-3 (Чехия).

Силы вязкого трения используются для подачи электролита при электрохимическом шлифовании быстровращающимся электродом-инструментом и лентой электроносителем.

5.3Типы насосов и требования к ним.

1. Центробежные насосы наиболее приспособлены для нагнетания зашламленного электролита в станках, они выдерживают большие перегрузки и имеют достаточно большие зазоры между подвижными и неподвижными деталями .

2. Шестеренчатые насосы обеспечивают при относительно небольшой производительности, большие давления нагнетания. Пример ШН-150. Применение шестеренчатых насосов ограничивается износом рабочих поверхностей шестерен, т.к. электролиты не обладают способностью смазывать поверхности и зашламлены . Производительность и рабочее давление с износом резко падают, а электролит попадающий в подшипники вызывает их коррозию.

Основные требования к насосам:

1. заданная производительность, обусловленная технологической схемой ЭХО;

2. обеспечение необходимого давления электролита;

3. высокая коррозионностойкость к растворам электролита;

4. минимальные утечки электролита при работе насоса;

5. значительный ресурс работы насоса.

Насосы выбираются в зависимости от конкретных условий ЭХО по расходу и давлению электролита. Важнейшим из условий при выборе насоса является обеспечение оптимальной скорости течения электролита в МЭЗ, создание оптимального гидродинамического режима, обеспечивающего эффективный массо-тепловынос потоком электролита.

6. ОЧИСТКА ЭЛЕКТРОЛИТА ОТ ШЛАКА

В процессе работы эл.хим. станка в электролите накапливается значительное количество продуктов анодного растворения - шламов, состоящих из окислов металлических компонентов, графита при ЭХО углеродосодержащих материалов и других примесей. При этом образуется многокомпонентная полидисперсная суспензия.

Зашламление электролита снижает качество поверхности, уменьшает производительность ЭХО, увеличивает вероятность коротких замыканий.

В связи с этим задача очистки электролита высоко-производительным, эффективным и экономичным способом является весьма актуальной.

Допустимая зашламленность электролита определяется технологической задачей и для большинства технологических схем находится в пределах 4-15 г/л.

С уменьшением зазора МЭЗ зашламленность электролита должна уменьшаться.

Основные способы очистки электролита от шлама:

1. способ отстоя - очистка в поле гравитационных сил;

2. в центрифугах - очистка в поле центробежных сил;

3. фильтрация под давлением через тканевые и металлические сетки;

4. электрофлотационный способ;

5. очистка в поле магнитных сил;

6. комбинированный способ очистки.

Очистка в гравитационном поле ( отстой ) является относительно медленным процессом из-за незначительной разности плотностей жидкой и твердой фаз.

Конструктивно отстойники для эл.хим. станков могут выполняться горизонтальными, наклонными , радиальными, и вертикальными.

Очистка электролита от крупных частиц может производиться в отстойнике с непрерывным отводом очищенного электролита и периодическим удалением шлама.

Отстойники выполняются из листовой коррозионостойкой стали или футерованных труб большого диаметра. Нижняя часть выполнена в виде корпуса с углом  , при котором шлам не прилипает к стенкам , а сползая заполняет корпус равномерно.

Забор очищенного электролита осуществляется из периферийной кольцевой полости 3, а отработанный электролит сливается в форкамеру 2, где уменьшается его скорость и интенсивность перемешивания.

Частично отстоенный электролит поступает через отверстия в трубе 6 в промежуточную кольцевую полость 4, где частицы шлама продолжают осаждаться и собираются в конусе 5. Из промежуточной полости 4 очищенный электролит через верхний торец переливается в периферийную полость 3, откуда поступает к эл.хим. станкам.

Из нижней части конуса суспензия подается к очистному агрегату (центрифуге).

Применение таких отстойников повышает эффективность работы ценрифуг типа ОТН-800 и ОТВ-800 в 1,5 - 2 раза и позволяет от одного бака-отстойника питать 4 станка модели АГЭ-2 (АГЭ-3).

Отработанный электролит поступает в первую емкость для отстоя, излишки в следующую и т.д. Одновременно с отстоем электролит фильтруется и стекает в бак.

Для выравнивания физико-химических свойств электролита в баке 1 применяется сжатый воздух и осуществляется стабилизация температуры электролита.

Наиболее распространенным способом очистки электролита от шлама является центрифугирование. Применение центрифуг обеспечивает хорошую очистку при центробежном критерии Фруда Fr > 600.

Отстойные центрифуги периодического действия: тип ОТВ-600; ОТН-800Н с вертикальным расположением ротора (О-отстойная, Т - трехколонная, В -верхняя выгрузка, Н -нижняя выгрузка шлама.

Применяются шнековые осадительные центрифуги (НОГШ-220-3Н, НОГШ-350-Н ), имеющие автоматическую выгрузку шлама.

Недостатки: высокая стоимость, плохая очистка, шум, n=4500-6000.

Удаление из электролита частиц средних размеров осуществляется с помощью гидроциклонов, Рис.6.4., а для более тонкой очистки гидрореактивной центрифуги.

Очистка в гидроциклоне сочетает принципы отстойников и аппаратов центробежного разделения. Тангенциальный подвод электролита в гидроциклоне вызывает вращательное движение потока вокруг отводящего патрубка. Центробежная сила действует на взвешенные частицы, осаждает их на внутреннюю поверхность гидроциклона.

Основным элементом гидрореактивной центрифуги является ротор с двумя насадками для истечения электролита. Ротор приводится во вращение реакцией истекающих струй электролита.

Фильтрация под давлением через тканевые и металлические сетки характеризуется высокой скоростью очистки электролита. Площадь фильтрующего элемента принимается в зависимости от мощности электрохимического станка. Метод непрерывного фильтрования должен обеспечивать превышение скорости фильтрования над скоростью образования продуктов анодного растворения. Сетчатые фильтры устанавливаются во всасывающей и нагнетающей магистралях. Фильтры изготавливаются из малоячеистых сеток из нержавеющих сталей. Размеры ячеек сетки определяют степень очистки электролита и должны быть меньше величины МЭЗ.

Основной недостаток фильтрования под давлением - забивание фильтрующей поверхности шламом, что приводит к снижению скорости фильтрования и увеличению перепада давления на фильтре. Надо часто промывать фильтр. Этот недостаток устраняется применением фильтров с непрерывным смывом продуктов фильтрации потоком циркулирующего электролита.

Для интенсификации смыва продуктов очистки внутренняя поверхность корпуса фильтра выполняется с винтовой нарезкой (шнек) для закручивания потока электролита.

Применяются также вакуумные фильтры и пресс-фильтры, обеспечивающие механизированную качественную очистку электролита и высокую степень обезвоживания шлама. Они используются в ЦССЭ.

Фильтры- прессы имеют более высокую производительность и повышенную степень очистки электролита, но занимают большую площадь и требуют повышенную мощность привода.

Электрофлотационный способ очистки электролита заключается в поднятии взвешенных частиц шлама всплывающими пузырьками водорода и кислорода, выделяющимися в специальном электролизере.

Электролизер, образованный сетчатым катодом и сплошным графитовым анодом, устанавливается в нижней части бака с очищаемым электролитом.

В результате электрофлотации на поверхности электролита образуется слой, который удаляется, например, скребковым механизмом.

Электрофлотационный способ оьеспечивает высокую степень очистки и характеризуется малой энергоемкостью, но малопроизводителен.

Для очистки электролита используется также барботирование зашламленного электролита сжатым воздухом, добавлением флотационных реагентов, вытесняющих воду с поверзности твердого вещества и химических пенообразователей.

Флотацией очищаются солевые электролиты при условии, что входящий и выходящий электролит разделяются в баке перегородками.

Флотация непригодна для очистки электролитов, содержащих нитраты.

Для очистки электролита при ЭХО сплавов, из которых железо переходит в раствор в двухвалентном состоянии, нерастворимым продуктом является магнетит или магнитная окись Fe3O4. Применяется магнитное поле.

Магнит в очистном устройстве притягивает магнетит и осуществляет очистку электролита.

Применение магнитного поля для очистки электролитов, не содержащих магнетитов и магнитных сплавов, не дает существенного эффекта.

Ультразвук и электростатическое поле на скорость осаждения титаносодержащего шлама существенного влияния не оказывает.

Для тонкой очистки применяется комбинированный способ очистки электролита, который представляет собой совокупность различных очистных аппаратов.

Наиболее характерные режимы эл.хим. станка и очистного агрегата:

1. Очистной агрегат производит непрерывную очистку электролита во время работы станка.

2. Очистка электролита осуществляется при выключенном станке.

3. Эл.хим. установка не имеет очистного агрегата.

Основные типы очистных агрегатов, применяемых в эл.хим. станках: тарельчатый сепаратор, центрифуга, отстойник, гидроциклон, вакуум-фильтр, сетчатый фильтр тонкой очистки, флотационный агрегат и др.

Выбор очистного агрегата производится с учетом технических и экономических показателей очистных агрегатов, а также удобство в эксплуатации, бесшумность в работе, занимаемую площадь и др.