техники и Бурное развитие науки в последние десятилетия обусловило необходимость создания новых материалов, владеющих высокой твердостью, прочностью, коррозионной стойкостью и жаропрочностью. К таким материалам относятся высокопрочные и нержавеющие стали, жаропрочные сплавы, магнитные сплавы, полупроводники и др. Обработка таких материалов классическими способами резания (см. инструмент и Металлорежущие станки) сопряжена с громадными трудностями, а время от времени и неосуществима. В таких случаях на помощь приходят новые способы обработки, основанные на применении химической, электрической и других видов энергии.
Электрохимические способы обработки металлов основаны на принципе электролиза. Как мы знаем, что, в случае, если в сосуд с токопроводящей жидкостью ввести жёсткие проводящие пластинки (электроды) и подать на них напряжение, появляется электрический ток. Такие токопроводящие жидкости именуются проводниками II рода либо электролитами. К их числу относятся растворы кислот, солей и щелочей в воде либо в других растворителях, и расплавы солей. Носителями тока в электролитах помогают хорошие и отрицательные ионы, каковые движутся соответственно к положительному электроду — электроду и отрицательному катоду — аноду. В зависимости от электродов и химической природы электролита, и значения напряжения на железном катоде в большинстве случаев выделяется водород либо осаждается металл, на аноде происходит растворение металла, которое довольно часто сопровождается выделением кислорода (см. рис.). Это явление стало называться электролиза. Фундаментальные его законы сформулировал в 1834 г. великий британский физик М. Фарадей.
Практически 100 лет спустя (в 1928 г.) советские инженеры В. И. Гусев и Л. П. Рожков внесли предложение применять электролиз для размерной обработки металлов вместо точения, фрезерования, резания, шлифования.
на данный момент электролиз активно используется в промышленных масштабах для нанесения защитных и декоративных покрытий на железные изделия (гальваностегия), изготовления железных слепков с рельефных моделей (гальванопластика), получения металлов из расплавленных руд и очистки металлов (гидроэлектрометаллургия), в производстве хлора и др.
На рисунке на с. 444 (слева) вы видите подключенные к источнику постоянного тока электроды, опущенные в электролит — водный раствор сернокислой меди (бронзовый купорос). Под действием тока на железном катоде оседают атомы меди, и катод покрывается бронзовой пленкой. Это и имеется гальваностегия.
При электрохимической размерной обработке металлов электроды (заготовка — инструмент и анод — катод) находятся на весьма близком расстоянии друг от друга (50— 500 мкм). Между ними под давлением прокачивается электролит. Потому, что зазор между электродами мал, напряженность электрического поля громадна и обработка металла происходит весьма скоро (0,5—2 мм/мин, а в некоторых случаях до 5—6 мм/мин со всей обрабатываемой поверхности). В случае, если наряду с этим поддерживать постоянным расстояние между электродами, то на заготовке (аноде) возможно взять достаточно правильное зеркальное отображение формы электрода-инструмента (катода).
Так, посредством электролиза возможно относительно быстро обрабатывать заготовку, делать в подробностях отверстия, пазы либо полости любой формы. На картинках приведены полости изготовления и схемы отверстия сложной формы.
Самый обширно в промышленных масштабах электрохимическая обработка используется при изготовлении лопаток авиационных двигателей, штампов, пресс-литейных и форм форм, при обработке отверстий, щелей, пазов любой формы. Для этого употребляются электрохимические станки — универсальные и особые.
К преимуществам электрохимической размерной обработки, по сравнению с другими способами, направляться отнести возможность обрабатывать сплавы и любые металлы, независимо от их особенностей. Жёсткие, и жаропрочные и другие особые сплавы обрабатываются с той же скоростью, что и простые стали; помимо этого, электрод-инструмент наряду с этим не изнашивается. Все это дает громадную экономию материала и снижает трудоемкость изготовления подробностей.
Довольно широкие возможности раскрываются перед технологами при умелом сочетании электрохимических способов обработки с механическими либо электрофизическими.
Как именно? Представим себе, что мы желаем разрезать ножом жёсткий кусок сахара. Но сахар весьма жёсткий и еле поддаётся давлению ножа. В случае, если же место будущего разреза легко намочить водой, сахар в тот же миг начинает растворяться, разрыхляется и нож легко врезается в эту рыхлую массу. Что-то подобное происходит при сочетании электрохимической и механической обработки. Разрушение металла достигается электрохимическим растворением поверхности заготовки, а механический съем слоя осуществляется металлорежущим инструментом: зернами абразива либо бриллианта, легко «вгрызающимися» в «разрыхленную» поверхность металла. На этом принципе основаны процессы заточки твердосплавного инструмента на электрохимических станках.
Электрохимические способы размерной обработки металлов внедряются во всех главных отраслях машиностроения, область их применения из года в год расширяется, эффективность их растет.