70 Электрохимическая обработка (электрохимическое полирование ,электроабразивная и электроалмазная обработка)

В основе лежит принцип анодного растворения при электролизе. При подаче постоянного тока на поверхности анода происходят химические реакции, продукты которых переходят в раствор или удаляются механическим путем. Для большей интенсивности процесса электролит подогревают до 40 ... 80 °С.

Электрохимическое полирование показано на рис. 14.2, а. Процесс происходит в ванне с электролитом, состав которого выбирается в зависимости от обрабатываемого материала (растворы кислот, щелочей или солей NaCl,NaNO3, Na2SО4). Катодами являются металлические пластины. Прежде всего

растворяются микровыступы вследствие большой плотности тока около них. В результате понижается шероховатость на 2...3 класса. При такой обработке не возникает дефектного слоя, что повышает коррозионную стойкость, предел выносливости и контактную прочность.

Электрохимическая размерная обработка (рис. 14.2, б) позволяет изготавливать детали сложной конфигурации из труднообрабатываемых материалов. Между заготовкой и инструментом прокачивается под давлением электролит. В результате анодного растворения обработка происходит по всей поверх-

ности инструмента.

Электроабразивная и электроалмазная обработка. Применяются электропроводящие шлифовальные круги, которые являются катодом. Для этого используется электропроводящая связка (бакелитовая с графитовым наполнителем). Главное движение и движение подачи такие же, как при меха-

нической обработке, но вместо охлаждающей жидкости подается электролит. В результате анодного растворения снимается до 90 % припуска, остальное ? при механическом воздействии шлифовального круга. При электрохимическом хонинговании производительность в 4 ... 5 раз выше, чем при механическом.

Для электроалмазной обработки используются алмазные круги на металлической связке.

Анодно-механическая резка. В качестве режущего инструмента могут применяться диски или лента из стали. Хотя инструмент не обладает высокой твёрдостью, этим методом можно резать очень твёрдые материалы, причём заготовки могут иметь большую толщину. Это достигается тем, что инструмент

только удаляет продукты растворения из зоны резания, а сам процесс резания обеспечивается анодным растворением. Используется постоянный ток с прямой полярностью. Заготовке и инструменту сообщаются движения такие же, как при обработке резанием. В зону обработки подается электролит. Чаще всего используют водный раствор жидкого стекла.

В ходе обработки происходит анодное растворение (электрохимическое) и возникают электродуговые разряды (электроискровая эрозия) в момент контакта микронеровностей инструмента и заготовки.

71 Изготовление деталей из композитов

Металлокерамические заготовки и изделия

Металлокерамические (МК) заготовки и изделия получают прессованием смесей порошков в пресс формах под давлением с последующим спеканием (холодное прессование). Прессование и спекание могут выполняться одновременно (горячее прессование). При спекании основной компонент не доводится до расплавления. Прессование производится на гидравлических и кривошипных прессах, спекание – в газовых и электрических печах.

Достоинства метода:

• возможность получения композиций из металлов, взаимно не смешиваю-

щихся и не растворяющихся в расплавленном виде (в т. ч. тугоплавких), или

композиций металлов и неметаллов;

• возможность получения материалов со специальными свойствами;

• возможность использования отходов и получения материалов из руд, минуя

стадию металлургии;

• минимум механической обработки;

• совмещены процессы получения материалов и готовых изделий;

• высокий уровень механизации и автоматизации процесса.

Технология изготовления деталей

Приготовление смеси. Исходные порошки отжигают в защитной или восстановительной атмосфере, сортируют по размерам частиц с помощью сит и воздушной сепарации. После составления заданной смеси, порошки тщательно смешивают в мельницах и смесителях. В процессе смешивания могут добав-

ляться присадки различного назначения, например, пластификаторы для облегчения процесса прессования и получения более прочного брикета (парафин, стеарин), легкоплавкие вещества, активизирующие процесс спекания, летучие вещества, регулирующие пористость. Иногда порошки гранулируют для повышения текучести.

Формообразование заготовок производится с целью придания требуемых форм, плотности и механических свойств. Применяется холодное прессование одно- или двухстороннее (рис.15.1) р = 200 ... 1000 МПа, гидростатическое прессование порошков в оболочке из резины, каучука или листового металла толщиной 0,1 ...0,15 мм в среде воды, масла, глицеринаДавление до 3000 МПа. Применяется также прокатка порошковых материалов Прокаткой изготавливают ленты толщиной ? = 0,02 ...3 мм и шириной до 300 мм, а также биметаллы. Прокатка может сочетаться с последующим спеканием в

проходной печи и окончательной прокаткой в размер. Тугоплавкие металлы, твердые сплавы, керметы получают выдавливанием с пластификаторами. Спекание обеспечивает процесс образования прочного сцепления между частицами и формирования свойств материала. Производится путем нагрева от-

формованного или насыпного порошка без расплавления основного компонента. При этом одновременно протекают процессы диффузии, восстановления оксидов, рекристаллизации. Температура спекания = (0,7 ... 0,9) от температуры плавления однокомпонентного порошка или ниже температуры плавления матричного (основного) материала композиции. Для предотвращения окисления

обеспечивается особая атмосфера печи. В большинстве случаев – восстановительная, а для химически активных – защитная (азот, аргон). Применяются также вакуум, защитные засыпки. Иногда легкоплавкий компонент расплавляют, он пропитывает спрессованный пористый каркас. Затем производится отжиг,

иногда – науглероживание, азотирование и другие виды химико-термической обработки. Спеченные заготовки можно подвергать различным видам механической обработки и ОМД.

Горячее прессование производится при температуре больше 0,7 t плавления порошка или ниже t плавления матричного материала композиции. Совмещает прессование и спекание заготовок. Процесс проводится в среде защитных газов. При t прессования = 500...600 °С материал пресс-форм – жаропрочные стали; при t = 800 ... 900 °С – твердые сплавы; при t > 900 °С (до 2500° ... 2600

°С) – только графит. Последние имеют низкую стойкость. Горячее прессование применяется редко для плохо прессуемых и спекаемых карбидов, боридов, нитридов.

Окончательная обработка изделий из порошков. Для повышения коррозионно- и износостойкости: пропитка техническим маслом (в горячем масле или вакууме), затем калибровка на прессе, иногда дополнительное холодное уплотнение с последующим отжигом или повторным спеканием.