Файл: Методические указания к практическим занятия по дисциплине Процессы и операции формообразования для студентов направления 151900. 62 Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 210
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
мм).
Находим объём металла, удаляемого одним импульсом, по формуле 5.4:
мм3.
Определяем объём металла, удаляемого суммарной энергией импульса, в 1 Дж (чтобы использовать выражение 5.7, необходимо затратить энергию не менее 1 Дж).
мм3.
Определяем производительность чистового процесса ЭЭО по формуле 5.7 ( ).
мм3/с = 22,617 мм3/мин.
Скорость перемещения электрода-инструмента, с учётом припусков под чистовую обработку, (рис. 5.1 в зависимости от площади обработки) распределится по двум уровням, формула 5.9:
мм/мин; ( мм2);
мм/мин; ( мм2).
Определяем основное время по двум уровням скорости (формула 5.10):
мин.
мин.
Находим основное время чистовой обработки
мин.
Таким образом, согласно условиям задачи, определены следующие параметры ЭЭО:
для черновой обработки: электроимпульсный режим, масло индустриальное 20;
= 500 А; = 30 В; Гц; q = 1; Дж; с;
мм/мин; мин; мм3/мин; мкм;
для чистовой обработки: электроискровой режим, прямой; диэлектрическая жидкость - пиронафт;
= 50 А; = 150 В; с;q = 2; Дж;
мкм; мм/мин; мм/мин; мин.
Размерная электрохимическая обработка металлов
Определение скорости и производительности электрохимической обработки (ЭХО)
В основе процесса ЭХО находится анодное растворение металла в среде электролита под действием электрического тока. Основным технологическим показателем этого процесса является скорость растворения
м/с, (5.12)
где - коэффициент выхода по току, характеризующий долю полезного использования тока в зависимости от обрабатываемых материалов);
-электрохимический эквивалент, кг/А·с;
- удельная электропроводимость электролита, См/м (См - сименс, электрическая проводимость проводника сопротивлением 1Ом);
- напряжение, В;
- плотность обрабатываемого материала, кг/м3;
s - межэлектродный зазор, м.
Существуют две основные схемы ЭХО, а именно, с неподвижным электродом-инструментом и с подвижным электродом-инструментом (рис. 5.4).
Рис. 5.4- Схема ЭХО: а) с неподвижным электродом-инструментом; б) с подвижным электродом-инструментом
По схеме с неподвижным электродом-инструментом и -межэлектродные промежутки в начале и в конце процесса, а Z - технологический припуск. По этой схеме с увеличением межэлектродного промежутка уменьшаются скорость и производительность анодного растворения.
Если обозначить приращение межэлектродного зазора за время , то скорость одного растворения металла будет
. (5.13)
Из данного выражения определяем время, необходимое для удаления припуска на обработку,
. (5.14)
Среднюю скорость анодного растворения при неподвижных электродах-инструментах находим из выражения
. (5.15)
Время, за которое снимается припуск на обработку, является основным временем ( ).
По схеме с подвижным электродом-инструментом, (рис. 5.3,б) межэлектродный зазор остаётся постоянным.
Скорость одного растворения равна скорости инструмента и определяется по формуле 5.13. Основное время ЭХО определяется из выражения
. (5.16)
Производительность процесса ЭХО для обеих систем находим из выражения
, (5.17)
где S - площадь обрабатываемой поверхности.
Для правильного выбора источника питания ЭХО, необходимо знать силу выходного тока, которую определяем по формуле
[A]. (5.18)
Определение гидродинамических параметров ЭХО
Для обеспечения стабильности съёма металла с заготовки необходимо иметь скорость потока электролита, достаточную для выноса из межэлектродиого промежутка отходов обработки. Скорость электролита определяем по формуле
м/с, (5.19)
где k = 4,64 - безразмерный коэффициент;
v - кинематическая вязкость электролита в пределах диффузионного слоя ( мм/с);
- длина участка заготовки, на котором происходит анодное растворение в направлении течения электролита;
- коэффициент выхода по току;
- электрохимический эквивалент;
- удельная электропроводимость электролита;
- плотность электролита вместе с продуктами обработки (она превышает плотность электролитов и принимается кг/м3);
D - коэффициент диффузии, изменяющийся в зависимости от концентрации электролита и его температуры, м2/с (характеризует диффузионный слой, приэлектродный, в котором концентрация переменна);
- массовая концентрация продуктов обработки на аноде ( = 0,92...0,97);
- массовая концентрация продуктов обработки в электролите на входе в межэлектродный зазор, зависящий от степени очистки элемента ( = 0,02...0,005);
s - межэлектродный зазор.
Если длина участка обработки по направлению потока электролита достаточно велика ( ), то после определения скорости элемента по формуле 5.9 делают проверочный расчёт, учитывающий нагрев электролита, по следующей формуле
[м/с], (5.20)
где J - плотность тока, А/м2, ;
- средняя плотность электролита;
С - удельная теплоёмкость электролита;
- разность температур на выходе из зазора ( ) и на входе в него( ).
Окончательно рабочую скорость электролита определяют из условия
. (5.21)
Для прокачки электролита и выноса продуктов обработки из межэлектродного промежутка применяют специальные насосы (например, центробежные). Для подбора промышленного насоса необходимо рассчитывать его напор и подачу.
Подачу насоса определим из выражения
[м3/с], (5.22)
где - коэффициент, учитывающий степень изнашиваемости насоса ( = 1,5...2,0);
- площадь поперечного сечения межэлектродного промежутка.
Для нахождения напора насоса (Н) необходимо знать перепады давления ( и
Находим объём металла, удаляемого одним импульсом, по формуле 5.4:
мм3.
Определяем объём металла, удаляемого суммарной энергией импульса, в 1 Дж (чтобы использовать выражение 5.7, необходимо затратить энергию не менее 1 Дж).
мм3.
Определяем производительность чистового процесса ЭЭО по формуле 5.7 ( ).
мм3/с = 22,617 мм3/мин.
Скорость перемещения электрода-инструмента, с учётом припусков под чистовую обработку, (рис. 5.1 в зависимости от площади обработки) распределится по двум уровням, формула 5.9:
мм/мин; ( мм2);
мм/мин; ( мм2).
Определяем основное время по двум уровням скорости (формула 5.10):
мин.
мин.
Находим основное время чистовой обработки
мин.
Таким образом, согласно условиям задачи, определены следующие параметры ЭЭО:
для черновой обработки: электроимпульсный режим, масло индустриальное 20;
= 500 А; = 30 В; Гц; q = 1; Дж; с;
мм/мин; мин; мм3/мин; мкм;
для чистовой обработки: электроискровой режим, прямой; диэлектрическая жидкость - пиронафт;
= 50 А; = 150 В; с;q = 2; Дж;
мкм; мм/мин; мм/мин; мин.
Размерная электрохимическая обработка металлов
Определение скорости и производительности электрохимической обработки (ЭХО)
В основе процесса ЭХО находится анодное растворение металла в среде электролита под действием электрического тока. Основным технологическим показателем этого процесса является скорость растворения
м/с, (5.12)
где - коэффициент выхода по току, характеризующий долю полезного использования тока в зависимости от обрабатываемых материалов);
-электрохимический эквивалент, кг/А·с;
- удельная электропроводимость электролита, См/м (См - сименс, электрическая проводимость проводника сопротивлением 1Ом);
- напряжение, В;
- плотность обрабатываемого материала, кг/м3;
s - межэлектродный зазор, м.
Существуют две основные схемы ЭХО, а именно, с неподвижным электродом-инструментом и с подвижным электродом-инструментом (рис. 5.4).
Рис. 5.4- Схема ЭХО: а) с неподвижным электродом-инструментом; б) с подвижным электродом-инструментом
По схеме с неподвижным электродом-инструментом и -межэлектродные промежутки в начале и в конце процесса, а Z - технологический припуск. По этой схеме с увеличением межэлектродного промежутка уменьшаются скорость и производительность анодного растворения.
Если обозначить приращение межэлектродного зазора за время , то скорость одного растворения металла будет
. (5.13)
Из данного выражения определяем время, необходимое для удаления припуска на обработку,
. (5.14)
Среднюю скорость анодного растворения при неподвижных электродах-инструментах находим из выражения
. (5.15)
Время, за которое снимается припуск на обработку, является основным временем ( ).
По схеме с подвижным электродом-инструментом, (рис. 5.3,б) межэлектродный зазор остаётся постоянным.
Скорость одного растворения равна скорости инструмента и определяется по формуле 5.13. Основное время ЭХО определяется из выражения
. (5.16)
Производительность процесса ЭХО для обеих систем находим из выражения
, (5.17)
где S - площадь обрабатываемой поверхности.
Для правильного выбора источника питания ЭХО, необходимо знать силу выходного тока, которую определяем по формуле
[A]. (5.18)
Определение гидродинамических параметров ЭХО
Для обеспечения стабильности съёма металла с заготовки необходимо иметь скорость потока электролита, достаточную для выноса из межэлектродиого промежутка отходов обработки. Скорость электролита определяем по формуле
м/с, (5.19)
где k = 4,64 - безразмерный коэффициент;
v - кинематическая вязкость электролита в пределах диффузионного слоя ( мм/с);
- длина участка заготовки, на котором происходит анодное растворение в направлении течения электролита;
- коэффициент выхода по току;
- электрохимический эквивалент;
- удельная электропроводимость электролита;
- плотность электролита вместе с продуктами обработки (она превышает плотность электролитов и принимается кг/м3);
D - коэффициент диффузии, изменяющийся в зависимости от концентрации электролита и его температуры, м2/с (характеризует диффузионный слой, приэлектродный, в котором концентрация переменна);
- массовая концентрация продуктов обработки на аноде ( = 0,92...0,97);
- массовая концентрация продуктов обработки в электролите на входе в межэлектродный зазор, зависящий от степени очистки элемента ( = 0,02...0,005);
s - межэлектродный зазор.
Если длина участка обработки по направлению потока электролита достаточно велика ( ), то после определения скорости элемента по формуле 5.9 делают проверочный расчёт, учитывающий нагрев электролита, по следующей формуле
[м/с], (5.20)
где J - плотность тока, А/м2, ;
- средняя плотность электролита;
С - удельная теплоёмкость электролита;
- разность температур на выходе из зазора ( ) и на входе в него( ).
Окончательно рабочую скорость электролита определяют из условия
. (5.21)
Для прокачки электролита и выноса продуктов обработки из межэлектродного промежутка применяют специальные насосы (например, центробежные). Для подбора промышленного насоса необходимо рассчитывать его напор и подачу.
Подачу насоса определим из выражения
[м3/с], (5.22)
где - коэффициент, учитывающий степень изнашиваемости насоса ( = 1,5...2,0);
- площадь поперечного сечения межэлектродного промежутка.
Для нахождения напора насоса (Н) необходимо знать перепады давления ( и