Электрохимическое фрезерование своими руками. Энциклопедия технологий и методик

К.: Тэхника, 1989. - 191 c.
ISBN 5-335-00257-3
Скачать (прямая ссылка): sputnik_galvanika.djvu Предыдущая 1 .. 8 > .. >> Следующая

При электрохимическом фрезеровании защитным может служить покрытие из любой кислотостойкой краски, наносимое по трафарету. Травильный раствор в этом случае состоит нз 150 г/л хлористого натрия и 150 г/л азотной кислоты. Травление происходит на аноде при плотности тока 100-150 А/дм2. В качестве катодл используются медные пластины. После прекращения процесса катоды извлекают из ванны.

Электрохимическое фрезерование отличается более высокой точностью по сравнению с химическим.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Для обеспечения прочного сцепления электролитического покрытия с алюминием на поверхность последнего наносится промежуточный слой цинка, железа или никеля (табл. 21).

ХИМИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ

Гладкая поверхность металла может быть получена путем химического или электрохимического (анодного) полирования (табл. 22, 23). Применение этих процессов позволяет заменить механическое полирование.

При оксидировании алюминия для достижения блестящей поверхности недостаточно только механического полирования, после него необходимо химическое илн элек-

21. Растворы для предварительной обработки алюминия

Ортофосфорная ки Ледяная уксусная Ортофосфорная ки

280-290 15-30 1-6

Кислотный оранжев * Для получени:

краситель 2

пинировэнной поверхности

1й обработке с промежуточной промьге

рату-ра. С

4. ОрТОфОСфОр!

Триэтан! ламин

500-IfXX) 250-550 30-80

Триэтаноламин Каталин БПВ

850-900 100-150

Ортофс ф ртая кислот Хромовый тгидрнд

* Изделия пс горно обрабатываются беч промывки в таком же гока 6А/дм2

трохимическое полирование При полировании драгоценных металлов химическим или электрохимическим способом полностью ликвидируются их потери. Электрохимическое и химическое полирование может быть не только подготовительной операцией перед нанесением гальванопокрытий, но н заключительной стадией технологического процесса. Наиболее широко оно применяется для алюминия. Электрохимическое полирование более экономично, чем <ими-ческое.

Плотность тока и длительность процесса электрополирования выбираются в зависимости от формы, размеров и материала изделий.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССОВ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

ВЫБОР ЭЛЕКТРОЛИТОВ И РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ

Качество металлического покрытия характеризуют структура осадка, его толщина и равномерность распределения на поверхности изделия. На структуру осадка оказывает влияние состав и рН раствора, водород, выделяющийся совместно с металлом, режим электролиза - тем-

ского полирования

M 41
с SS
Плотность
„|§..
Катоды

Из слали
Углеродистые

I-IL
15-18
1,63-1,72
12XI8H9T, свшщо

1-5
10-100

Из стали 12Х18Н97
H:ржавею1диь

Из стили 12Х18Н9Т Алюминий и 3-5 20-50 - (алюминиевые) нержавеющие

0,5-5,0 20-50 1,60-1,61 Из меди или евин- Медь н ее

пература, плотность гока, наличие качания, фильтрация и 1. д.

Для улучшения структуры осадка в электролиты вво дят различные органические добавки (клей, желатин, сахарин и др.), осаждают из растворов комплексные соли, повышают температуру, используют непрерывную филь трацию и т. д Выделяющийся водород может поглощаться осадком, способствуя увеличению хрупкости н пористости, и появлению точек так называемого питтннга. Для уменьшения влияния водорода на качество осадка детали встряхивают во время процесса, вводят окислители, повышают температуру и т. д. Пористость осадка уменьшается с увеличением его толщины.

Равномерное распределение осадка на поверхности и делия зависит от рассеивающей способности электроли та Наилучшей рассеивающей способностью обладают щелочные и цианистые электролиты, значительно меньшей - кислые, самой плохой - хромовые.

При выборе электролита необходимо учитывать конфигурацию изделий и те требования, которые к ннм предъявляются. Например, при покрытии изделий простой формы можно работать с простыми по составу электр >-

лнтамн, не требующими подогрева, вентиляции, фильтрации; при покрытии изделий сложной формы следует применять растворы комплексных солей металла; для покрытия внутренних и труднодоступных поверхностей - внутренние и дополнительные аноды, фильтрацию, перемешивание; для получения блестящего покрытия - электролиты со сложными блескообразующими и выравнивающими добавками и т. д.

ОБЩАЯ СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Процесс нанесения покрытий состоит из ряда последовательных операций- подготовительных, нанесения покрытий и окончательной обработки. К подготовительным операциям относятся механическая обработка [еталей, обезжиривание в органических растворителях, химическое или электрохимическое обезжиривание, травление и полирование. Окончательная обработка покрытий включает в себя обезводораживанне, осветление, пассивацию, пропитку, полирование, крацевание. После каждой опе-

Сущность процесса химического фрезерования заключается в регулируемом удалении материала с поверхности заготовки растворением его в травителе за счет химической реакции. Участки заготовки, неподлежащие растворению, покрывают защитным слоем химически стойкого материала.

Скорость съема многих материалов составляет до 0,1 мм/мин.

Преимущества процесса:

· высокая производительность и качество обработки,

· возможность получения деталей сложной конфигурации как малой так и значительной толщины (0,1-50) мм;

· малые энергетические затраты (преимущественно используется химическая энергия);

· короткий цикл подготовки производства и простота его автоматизации;

· безотходность за счет регенерации продуктов процесса.

В процессе обработки съем материала может производиться со всей поверхности заготовки, на различные глубины или на всю толщину детали (сквозное фрезерование). Химическое фрезерование включает следующие основные этапы: подготовку поверхности заготовки; нанесение защитного слоя рисунка; химическое травление; удаление защитного слоя и контроль качества изделий (см.рис.3.1).

Подготовка поверхности - это очистка ее от органических и неорганических веществ, например, с помощью электрохимического обезжиривания. Степень очистки определяется требованиями к последующим операциям.

Нанесение защитного слоя рисунка осуществляется способами: ручной и механизированной гравирования по оплошному (лаковому, восковому) слою, способом ксерографии, трафаретной, офсетной, а также фотохимической печати.

В приборостроении наибольшее применение получил способ фотохимической печати, который обеспечивает малые размеры изделий и высокую точность. В данном случае для получения защитного слоя заданной конфигурации используют фотошаблон (фотокопия детали в увеличенном масштабе на прозрачном материале). В качестве защитного слоя применяют жидкие и пленочные фоторезисты, обладающие светочувствительностью. Жидкие, наиболее освоенные в промышленности, требуют высокого качества очистки поверхности заготовок. Для нанесения их на поверхность используют один из способов: погружение, полив, распыление, центрифугирование, накатывание валками, напыление в электростатическом поле. Выбор способа зависит от типа производства (непрерывное нанесение или на отдельные заготовки); требований к толщине и равномерности образуемой пленки, которые определяют точность размеров рисунка и защитные свойства резиста.

Рис. 3.1. Общая схема технологического процесса химического фрезерования.

Фотохимическая печать защитного рисунка кроме операции нанесения фоторезиста и его сушки, включает операции экспонирования слоя фоторезиста через фотошаблон, проявление рисунка и дубление защитного слоя. При проявлении определенные участки слоя фоторезиста растворяются и удаляются с поверхности заготовки. Оставшийся слой фоторезиста в виде рисунка, определенного фотошаблоном, после дополнительной термической обработки - дубления - служит защитным слоем при последующей операции химического травления.

Операция химического травления определяет окончательное качество и выход годной продукции. Процесс травления протекает не только перпендикулярно поверхности заготовки, но и вбок (под защитный слой), что снижает точность обработки. Величину подтравливания оценивают через фактор травления, который равен , где Н тр - глубина травления, е - величина подтравливания. Скорость растворения определяется свойствами обрабатываемого металла, составом травящего раствора, его температурой, способом подачи раствора на поверхность, условиями отвода продуктов реакции и поддержанием травящих свойств раствора. Своевременное прекращение реакции растворения обеспечивает заданную точность обработки, которая ориентировочно составляет 10% от глубины обработки (травления).

Широкое применение в настоящее время находят травители на основе солей с амином - окислителем, среди которых наиболее часто используют хлор, кислородные соединения хлора, бихромат, сульфат, нитрат, перекись водорода, фтор. Для меди и её сплавов, ковара, стали и других сплавов наибольшее распространение получили растворы хлорного железа (FeCl 3) с концентрацией от 28 до 40% (весовых) и температурой в пределах (20 - 50) С, которые обеспечивают скорость растворения (20 - 50) мкм/мин.

Среди известных способов травления различают погружение заготовки в спокойный раствор; в перемешиваемый раствор; набрызгивание раствора; распыление раствора; струйное травление (горизонтальное или вертикальное). Лучшую точность обработки обеспечивает струйное травление, которое заключается в том, что травящий раствор под давлением через форсунки подается на поверхность заготовки в виде струй.

Контроль качества деталей включает визуальный осмотр их поверхности и измерение отдельных элементов.

Процесс химического фрезерования наиболее выгоден при изготовлении плоских деталей сложной конфигурации, которые в ряде случаев могут быть получены и механической штамповкой. Практикой установлено, что при обработке партий деталей в количестве до 100 тыс. выгоднее химическое фрезерование, а свыше 100 тыс. - штамповка. При очень сложной конфигурации деталей, когда невозможно изготовление штампа, применяется только химическое фрезерование. Следует учитывать, что процесс химического фрезерования не позволяет изготовлять детали с острыми или прямыми углами. Радиус закругления внутреннего угла должен быть не менее половины толщины заготовки S, а внешнего угла - более 1/3 S , диаметр отверстий и ширина пазов деталей должны быть более 2 S.

Метод нашел широкое применение в электронике, радиотехнике, электротехнике и других отраслях в производстве печатных плат, интегральных схем, при изготовлении различных плоских деталей со сложной конфигурацией (плоских пружин, растровых масок для кинескопов цветных телевизоров, масок с рисунком схем, используемых в процессах термического напыления, сеточек для бритв, центрифуг и других деталей).

Прочитал про такой интересный метод обработки. Хочу реализовать на станке с ЧПУ:)

Из книжки "Справочник инженера-технолога в машиностроении" (Бабичев А.П.):

Электрохимическая размерная обработка основана на явлении анодного (электрохимического) растворения металла при прохождении тока через электролит, подаваемый под давлением в зазор между электродами без непосредственного контакта между инструментом и заготовкой. Поэтому другое название этого метода - анодно-химическая обработка.

Электрод-инструмент в процессе обработки является катодом, а обрабатываемая деталь - анодом. Электрод-инструмент поступательно перемещатся со скоростью Vн. Электролит подается в межэлектродный зазор. Интенсивное движение электролита обеспечивает стабильное и высокопроизводительное течение процесса анодного растворения, вынос продуктов растворения из рабочего зазора и отвод тепла, возникающего в процессе обработки. По мере снятия металла с заготовки-анода происходит подача инструмента-катода.

Скорость анодного растворения и точность обработки тем выше, чем меньше межэлектродный зазор. Однако с уменьшением зазора усложняется процесс его регулирования, возрастает сопротивление прокачке электролита, может произойти пробой вызывающий повреждение обрабатываемой поверхности. Из-за увеличения газонаполнения при малых зазорах снижается скорость анодного растворения. Следует выбирать

такой размер зазора, при котором достигаются оптимальные скорость съема металла и точность формообразования.

Для получения высоких технологических показателей ЭХО необходимо, чтобы электролиты соответстввали следующим требованиям: полное или частичное исключение побочных реакций, снижающих выход по току анодное растворение металла заготовки только в зоне обработки, исключая растворение необрабатываемых поверхностей, т.е. наличие высоких локализующих свойств, обеспечение протекания на всех участках обрабатываемой поверхности заготовки электрического тока расчетного значения.

Наиболее распрстраненными электролитами являются нейтральные растворы неорганических солей хлорида, нитраты и сульфаты натрия и калия. Эти соли дешевы и безвредны для обслуживающего персонала. Широкое применение получил водный раствор хлористого натрия (поваренной соли) NaCl из-за его малой стоимости и длительной работоспособности, что обеспечивается непрерывным восстановлением хлористого натрия в растворе.

Установки для ЭХО обязательно должны иметь фильтры для очистки электролита.

Радует сама собой достигнутая круглость отверстия. Но воронкообразность не радует.

Попробую теперь прокачивать электролит через медицинскую иглу.

Электрохимия в стакане

Процессы электрохимической обработки металлов используются во всех отраслях промышленности. С их помощью можно выполнять такие операции, как сверление, точение, шлифование или полирование, фрезеровать детали сложнейших конфигураций и даже удалять заусеницы. При этом сущность процессов электрохимической размерной обработки состоит в анодном растворении металла в ходе электролиза при регулярном удалении образующихся отходов. А потому - и это самое ценное - для процессов электрохимического "резания" практически не существует труднообрабатываемых металлов.

Все эти достоинства процессов электрохимической обработки могут быть с успехом использованы в домашних условиях для выполнения многих интересных и полезных работ. Например, с их помощью можно за 20-30 минут вырезать упругую пластину из лезвия бритвы, прорезать отверстие сложной формы в тонком листе металла, выточить спиралеобразную канавку на круглом стержне (рис.1). Для выполнения всех этих работ достаточно иметь выпрямитель переменного тока, дающий на выходе напряжение 6-10 вольт, или выпрямитель для микродвигателей на 6 вольт, или, наконец, комплект из 2-3 батареек для карманного фонаря. Куски же провода, металла, клей и другие подсобные материалы найдутся в любой домашней мастерской.

Фрезерование.

Если в какой-нибудь заготовке нужно сделать углубление сложной конфигурации - например, вырезать номер квартиры (рис.2), - то для этого нужно взять лист ватмана и на нем начертить в натуральную величину контур углубления, которое вы хотите получить. Затем лезвием бритвы или ножницами вырежьте и удалите нарисованный контур, а лист обрежьте в соответствии с формой и размерами заготовки. Полученный таким образом шаблон-маску (1) наклейте с помощью резинового клея или клея БФ-88 на поверхность заготовки (2), присоедините к заготовке провод от положительного полюса выпрямителя или комплекта батареек и на все ее оставшиеся без изоляции поверхности нанесите 1-2 слоя любого лака или нитрокраски. Неплохо покрыть лаком или краской сам шаблон-маску. Дав покрытию подсохнуть, опустите заготовку в стакан с концентрированным раствором поваренной соли, напротив шаблона-маски установите пластинку-катод (3) из любого металла и подключите ее к отрицательному полюсу выпрямителя или источника тока.

Как только ток будет включен, начнется процесс электрохимического растворения металла внутри контура шаблона-маски. Но уже через некоторое время интенсивность процесса снизится, что можно заметить по уменьшению количества выделяющихся на катоде (3) пузырьков. Это означает, что на обрабатываемой поверхности образовался изолирующий слой из отходов процесса. Чтобы удалить их и одновременно замерить глубину выемки, деталь надо вынуть из стакана и, стараясь не повредить шаблон-маску, небольшой жесткой кисточкой счистить рыхлый слой отходов с обрабатываемой поверхности. После этого, периодически вынимая деталь для контроля размеров и удаления отходов, процесс можно продолжить до тех пор, пока глубина выемки не достигнет требуемой величины. А когда обработка будет закончена, удалив изоляцию и шаблон-маску, деталь необходимо промыть водой и смазать маслом во избежание коррозии.

Штамповка и гравирование.

Когда в тонком листе металла нужно сделать отверстие сложной конфигурации, принципы электрохимической обработки остаются теми же, что и при фрезеровании. Тонкость состоит лишь в том, что для того, чтобы кромки отверстия получились ровными, шаблон-маску (1) необходимо наклеить на заготовку с двух сторон. Для этого контуры шаблона-маски (1) следует вырезать в сложенном вдвое листе бумаги и, наклеивая шаблон на заготовку (2), ориентировать его по одной из ее сторон (рис.3). А кроме того, чтобы ускорить обработку и обеспечить равномерный съем металла с обеих сторон, пластину катода (3) целесообразно согнуть в виде буквы "U" и уже в нее поместить обрабатываемую заготовку.

Для изготовления же из листовой стали - например, из полотна лезвия бритвы - деталей любого профиля поступают несколько иначе. Из бумаги вырезают профиль самой детали (1) и наклеивают его на заготовку (2) (рис.4). Затем лаком покрывают всю противоположную сторону стального полотна, а со стороны шаблона изоляцию из лака наносят так, чтобы она не примыкала к шаблону. И лишь в одном месте наносимую изоляцию нужно узкой перемычкой (3) довести до шаблона - в противном случае растворение неизолированных поверхностей вокруг шаблона может закончиться раньше, чем оформится контур детали. Для получения же более точных деталей можно вырезать два шаблона, наклеить их на заготовку с обеих сторон и провести обработку в U-образном катоде. Аналогичными способами можно делать на металле и различные надписи, как выпуклые, так и "вдавленные".

Нарезание резьбы и спиральных канавок.

Одной из разновидностей процесса фрезерования является электрохимическое нарезание спиральных канавок и резьбы. Этот способ может пригодиться для изготовления в домашних условиях, например, шурупов по дереву или спиральных сверл. При нарезании резьбы на шурупе (рис.5) в качестве шаблона-маски (1) нужно взять тонкий резиновый шнур квадратного сечения 1х1 миллиметр, с натяжением намотать по спирали на цилиндрическую заготовку (2) и закрепить его концы нитками (3). А затем те поверхности заготовки, которые не подлежат травлению, изолировать лаком. В результате электрохимической обработки между витками резины на заготовке образуется спиральная впадина резьбы. Теперь нужно заострить или, точнее, сделать коническим тот конец заготовки, который будет служить входящим в дерево жалом шурупа. Для этого заготовку нужно вынуть из ванны, снять с нее резину и подсушить. А затем, покрыв лаком ее поверхность таким образом, чтобы открытыми остались только первые 2-3 нитки резьбы, заготовку возвращают в ванну и продолжают электрохимическую обработку еще некоторое время.

Для изготовления же в домашних условиях спирального сверла в качестве шаблона-маски (1) надо взять три шнура резины того же сечения и навить их на термообработанную цилиндрическую заготовку (2), но уже в два захода (рис. 6). Затем не подлежащие обработке поверхности заготовки, а для надежности и резиновые шнуры нужно покрыть лаком и, опустив деталь в стакан-ванну, произвести электрохимическое фрезерование канавок сверла до нужной глубины. Теперь эти канавки требуется расширить для образования так называемой "спинки" сверла (3). Для этого из каждой полосы резиновой изоляции удаляются два шнура из трех, и электрохимическое фрезерование продолжается еще некоторое время. После этого, удалив остатки изоляции и заточив заходную часть, вы получите отличное спиральное сверло.

Пишу диплом. Я - новичок в Inventor"е. Времени маловато, кто может помочь, помогите, пожалуйста) Есть балка, сваренная из листов толщиной 10 мм. Материал листов, как и сварочный материал, заданы с помощью Semantic 2015. Зависимости по краям, т.к. в данных участках балка приваривается к продольным балкам (рисунок 1). Нагрузки, далее Сила введена - 500 Н. Результат какой то странный. Лист толщиной 100 мм из высокопрочной стали погнулся, так как показано на рисунке 2, 3. Уменьшил силу в 50 Н, картина та же. В чем может быть причина?

Давайте по порядку. Я согласен с п.3 ст 1358. Из этого пункта явно следует, что Полезная модель (чужой патент) признаётся использованной в продукте (в вашем изделии), если в нём использован хоть один признак из независимого пункта формулы чужого патента. Этим единственным использованным признаком может явиться только отличительный признак, поскольку в ст.1358 ГК речь идёт о КАЖДОМ признаке независимого пункта формулы. "В независимом пункте формулы обязательно должны присутствовать признаки необходимые: - для реализации назначения изобретения (полезной модели), - для достижения указываемого в описании технического результата; Совокупность признаков независимого пункта формулы должна обеспечивать объекту изобретения или полезной модели патентоспособность"

Похоже на то. element damping - это как раз от комбинов. Примеры обычно связаны либо с роторной динамикой, либо с FSI-анализом при использовании акустических элементов. Или Вам контайнмент потрясти? Ну так там водные баки))) их можно моделить акустическими элементами. Хотя это блохи, конечно. g - constant structural damping назначить разный g разным материалам. а почему демпфирование по Рэлею не подходит? ну, кроме того, что Вы не знаете нужные альфу и бету. используется подход с созданием КЭ-модели. В КЭ-модели могут быть разные объекты типа комбин14 или просто материалы с демпфированием. Собрать матрицу с КЭ-модели - задача программы. Наша задача - собрать КЭ-модель и правильно настроить работу программы. Пихать в ее матрицы свои объекты уже после того, как программа сформулировала матрицу - непродуктивно и не соответсвует популярному подходу. Разговор про модальные координаты, судя по всему, это разговор про решение методом суперпозиции гармонического или транзиент-анализа. Но это не точно)

Давайте по порядку. Я думаю, вы Вы согласны с п.3 ст 1358. Да? Из этого пункта явно следует, что если хоть один признак из независимого пункта формулы не использован, то патент не использован в объекте. Согласны ведь? Этим единственным неиспользованным признаком может явиться как отличительный признак, так и ограничительный, поскольку в ст.1358 ГК речь идёт о КАЖДОМ признаке независимого пункта формулы. Вот собственно и всё, что я хотела сказать.

Ratcheting - это не стабилизация, а накопление деформации от цикла к циклу. но возможен и обратный процесс - таки стабилизация и вытягивание гистерезиса в прямую. Он даже, наверное, чаще. Как именно в конкретных условиях будет себя конкретный материал - еще вопрос. вот именно. лишь в частных случаях. допустим мы растягиваем материал. и допустим, что наш материал таков, что при довольно большой деформации перестает наблюдаться эффект Баушингера. как это может быть, например... а вот превысили мы предел текучести в два раза. Если бы эффект Баушингера работал, то при разгрузке и последующем сжатии материал бы начал пластически деформироваться сразу же. А если бы на этапе растяжения превысили предел текучести в три раза, то материал бы потек на сжатии, еще не рагрузившись. Это подталкивает нас к тому, что поверхность текучести не жесткая, а имеет сопособность деформироваться в области больших деформаций. Но адепты изотропного упрочнения идут дальше. А давайте, чтобы вышеописанной лабуды не получалось, по мере сдвига поверхности текучести будем ее еще и расширять. Тогда при большом растяжении и последующей разгрузке и сжатии можно подобрать такие параметры, чтобы попадать в отдельный частный эксперимент или несколько экспериментов. Но, применив изотропное упрочнение, мы расширяем поверхность не только в одном направлении, но и в перпендикулярном. Если смотреть на пространство напряжений, то допустим растяжение/сжатие - речь шла про сигма1, тогда перпендикулярное - сигма 2 или сигма3. И вот это уже категорически неверно. То есть для сложных траекторий нагружения это не сработает. Поэтому комбинация с изторопным упрочнением - тупиковый путь. Его нет в природе, его просто было проще запрограммировать на заре развития МКЭ для задач с односторонней пластической деформацией и простой траекторией нагружения. В качестве бонуса дочитавшему до конца. Там тоже комбинированное упрочнение, кстати, но с хорошими результатами.