Файл: 1. Разновидности электрохимической обработки Механизм процесса анодного растворения металла.rtf
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 84
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Разновидности электрохимической обработки
2. Механизм процесса анодного растворения металла
3. Виды электрохимической обработки
4. Физико-химическая сущность метода
5. Методы размерной электрохимической обработки
5.1 Обработка с неподвижными электродами
5.2 Прошивание полостей и отверстий
5.2.1 Получение отверстий струйным методом
5.3 Точение наружных и внутренних поверхностей
5.4 Протягивание наружных и внутренних поверхностей в заготовках
6.2)
Учитывая, что масса иона а равна атомной массе М, деленной на число Авогадро Na, получим:
∆m = aN =MQ/Na n (6.3)
Произведение Na - это произведение двух фундаментальных постоянных (числа Авогадро и заряда электрона). Это произведение носит название константы Фарадея F = 96500 Кл/моль = 26,8 А·час/моль.
Тогда:
∆m = Q = It, (6.4)
где I - ток, t - время, Q - количество электричества. Уравнение (6.4) представляет собой т. н. объединенный закон Фарадея.
Масса вещества, перешедшая в раствор (или выделившаяся на катоде) пропорциональна заряду, прошедшему через систему:
∆m = CQ (6.5)
C = (6.6)
Величина С носит название электрохимического эквивалента (размерность г/Кл; г/А час).
Закон Фарадея является простым следствием атомарной природы вещества. Величие этого закона природы в том, что благодаря ему осуществляется связь между микромиром (заряд иона, единичный заряд) и макромиром (вес осадка на электроде, количество прореагировавшего вещества).
Отношение носит название химического эквивалента.
Скорость электрохимической обработки
Из сотношения (6.4) можно определитьскорость электрохимической обработки:
m = Δm/t (6.7)
где Vm -
массовая скорость обработки (размерность г/мин, мг/с и др.)
Выход по току (обозначим его ε) представляет собой долю заряда, пошедшую на данную электрохимическую реакцию. Измеряется в процентах или в долях единицы.
ε = ∆mэкс /∆mтеор ·100%, (6.8)
где ∆mэкс полученное на практике количество прореагировавшего вещества (окисленного или восстановленного), ∆mтеор - количество прореагировавшего вещества, рассчитанное по закону Фарадея.
Значение ε (ВТ) может быть как выше 100%, так и ниже. Последнее наблюдается тогда, когда на электроде протекает несколько электрохимических реакций и на исследуемую расходуется только часть заряда.
Выход по току выше 100% наблюдается, когда:
) рассчитанная по закону Фарадея величина получена при большем значении n (числа перенесённых электронов), чем при протекании реакции;
) наряду с электрохимической реакцией на поверхности электрода протекает химическая реакция, не требующая потребления тока;
) при анодном растворении материал частично удаляется механическим путём (дезинтеграция - механическое разрушение металла).
Электрохимический эквивалент сплава и практический электрохимический эквивалент.
Электрохимической обработке часто подвергаются не чистые металлы, а их сплавы. В этом случае электрохимический эквивалент подсчитывается с использованием метода "сложения зарядов”:
= (F xk nk/M
k) - 1, (6.9)
где l - число компонентов в сплаве, а xk, nk, Mk - массовая доля, число переносимых электронов и атомная масса k - того компонента сплава.
Например, для сплава, содержащего 20% хрома и 80% железа величина xFe = 0,8, а xCr = 0,2, MFe и MCr равны 59 и 52 соответственно (атомные массы железа и хрома), l = 2 (число компонентов сплава), величины nFe и nCr определяются степенью окисления железа и хрома в продуктах растворения.
Технологические установки для реализации процесса ЭХО как правило являются узкоспециализированными под определенный технологический процесс, в связи с низкой производительностью (в сравнении с другими методами формообразования: механическая обработка, электроэрозионная обработка) и сложностью процесса. Однако ЭХО обладает рядом уникальных технологических свойств (постоянство формы обрабатывающего электрода, обработка твердых и хрупких токопроводящих сплавов, обработка которых механическими методами резания и шлифования невозможна, или низко производительна, минимальные нагрузки на обрабатываемую заготовку позволяют обрабатывать тонкостенные, ажурные детали, отсутствие измененного слоя в детали после обработки (оплавление, наклеп, термоупрочнение) поверхностного слоя, возможность подвода исполнительного органа (электрода) в труднодоступные полости и отверстия деталей)) которые позволяют осуществлять обработку деталей, неосуществимую другими известными методами обработки.
Широкое распространение электрохимические станки получили в авиационной промышленности. Распространены установки для получения рабочей поверхности пера лопатки турбореактивных двигателей (лопаточные станки), данные станки позволяют получать готовые изделия с минимальным применением доводочных, слесарных операций, требующих больших затрат времени и высококвалифицированного персонала. Именно по этим причинам большинство специализированных электрохимических установок уникально и изготавливается в единичном числе.
Однако, распространены и универсальные электрохимические станки, выпускаемые серийно, как правило, это копировально-прошивочные станки, позволяющие обрабатывать широкую номенклатуру деталей прямым копированием. Данные станки обладают одной координатой Z (которая осуществляет формообразование) иногда снабжаются дополнительными координатами (X и Y) для настройки и базирования взаимного расположения электрода и обрабатываемой поверхности в заготовке. Данные станки широко применяются в инструментальной промышленности для обработки штампов, пуансонов и других твердосплавных формообразующих технологических элементов.
Копировально-прошивочный электрохимический станок ET 3000
электрохимическая размерная обработка станок
В курсовой работе исследованы физико-химические процессы, протекающие при ЭХП меди, а также теория ЭХП в целом. Рассмотрено применение полирования металлов в технологии машиностроения. Описаны составы некоторых электролитов и режимы электрохимического полирования меди и их обоснование. Также дано обобщённое понятие о механизме и кинетике процесса согласно мнениям некоторых исследователей и в свете современных представлений. Однако следует заметить, что процесс ЭХП, несмотря на своё широкое применение, всё ещё недостаточно изучен и некоторые его положения всё ещё нуждаются в доработке и переосмыслении. Выполненная курсовая работа позволила выяснить важность физико-химического подхода при решении технологических проблем электрохимического полирования.
1. Щиголев П.В. Электрохимическое и химическое полирование металлов. М., 1959.
. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов. Л.: Машиностроение, 1983.
. Грилихес С.Я. Электрохимическое травление, полирование и оксидирование металлов. Машгиз, 1957.
. Справочник по электрохимии. Под ред. Сухотина А.М. Л.: Химия, 1981.
. Технология химической и электрохимической обработки поверхности металлов. Машгиз, 1961.
Учитывая, что масса иона а равна атомной массе М, деленной на число Авогадро Na, получим:
∆m = aN =MQ/Na n (6.3)
Произведение Na - это произведение двух фундаментальных постоянных (числа Авогадро и заряда электрона). Это произведение носит название константы Фарадея F = 96500 Кл/моль = 26,8 А·час/моль.
Тогда:
∆m = Q = It, (6.4)
где I - ток, t - время, Q - количество электричества. Уравнение (6.4) представляет собой т. н. объединенный закон Фарадея.
Масса вещества, перешедшая в раствор (или выделившаяся на катоде) пропорциональна заряду, прошедшему через систему:
∆m = CQ (6.5)
C = (6.6)
Величина С носит название электрохимического эквивалента (размерность г/Кл; г/А час).
Закон Фарадея является простым следствием атомарной природы вещества. Величие этого закона природы в том, что благодаря ему осуществляется связь между микромиром (заряд иона, единичный заряд) и макромиром (вес осадка на электроде, количество прореагировавшего вещества).
Отношение носит название химического эквивалента.
Скорость электрохимической обработки
Из сотношения (6.4) можно определитьскорость электрохимической обработки:
m = Δm/t (6.7)
где Vm -
массовая скорость обработки (размерность г/мин, мг/с и др.)
Выход по току (обозначим его ε) представляет собой долю заряда, пошедшую на данную электрохимическую реакцию. Измеряется в процентах или в долях единицы.
ε = ∆mэкс /∆mтеор ·100%, (6.8)
где ∆mэкс полученное на практике количество прореагировавшего вещества (окисленного или восстановленного), ∆mтеор - количество прореагировавшего вещества, рассчитанное по закону Фарадея.
Значение ε (ВТ) может быть как выше 100%, так и ниже. Последнее наблюдается тогда, когда на электроде протекает несколько электрохимических реакций и на исследуемую расходуется только часть заряда.
Выход по току выше 100% наблюдается, когда:
) рассчитанная по закону Фарадея величина получена при большем значении n (числа перенесённых электронов), чем при протекании реакции;
) наряду с электрохимической реакцией на поверхности электрода протекает химическая реакция, не требующая потребления тока;
) при анодном растворении материал частично удаляется механическим путём (дезинтеграция - механическое разрушение металла).
Электрохимический эквивалент сплава и практический электрохимический эквивалент.
Электрохимической обработке часто подвергаются не чистые металлы, а их сплавы. В этом случае электрохимический эквивалент подсчитывается с использованием метода "сложения зарядов”:
= (F xk nk/M
k) - 1, (6.9)
где l - число компонентов в сплаве, а xk, nk, Mk - массовая доля, число переносимых электронов и атомная масса k - того компонента сплава.
Например, для сплава, содержащего 20% хрома и 80% железа величина xFe = 0,8, а xCr = 0,2, MFe и MCr равны 59 и 52 соответственно (атомные массы железа и хрома), l = 2 (число компонентов сплава), величины nFe и nCr определяются степенью окисления железа и хрома в продуктах растворения.
7. Электрохимический станок
Технологические установки для реализации процесса ЭХО как правило являются узкоспециализированными под определенный технологический процесс, в связи с низкой производительностью (в сравнении с другими методами формообразования: механическая обработка, электроэрозионная обработка
Широкое распространение электрохимические станки получили в авиационной промышленности. Распространены установки для получения рабочей поверхности пера лопатки турбореактивных двигателей
Однако, распространены и универсальные электрохимические станки, выпускаемые серийно, как правило, это копировально-прошивочные станки, позволяющие обрабатывать широкую номенклатуру деталей прямым копированием. Данные станки обладают одной координатой Z (которая осуществляет формообразование) иногда снабжаются дополнительными координатами (X и Y) для настройки и базирования взаимного расположения электрода и обрабатываемой поверхности в заготовке. Данные станки широко применяются в инструментальной промышленности для обработки штампов, пуансонов и других твердосплавных формообразующих технологических элементов.
Копировально-прошивочный электрохимический станок ET 3000
электрохимическая размерная обработка станок
Заключение
В курсовой работе исследованы физико-химические процессы, протекающие при ЭХП меди, а также теория ЭХП в целом. Рассмотрено применение полирования металлов в технологии машиностроения. Описаны составы некоторых электролитов и режимы электрохимического полирования меди и их обоснование. Также дано обобщённое понятие о механизме и кинетике процесса согласно мнениям некоторых исследователей и в свете современных представлений. Однако следует заметить, что процесс ЭХП, несмотря на своё широкое применение, всё ещё недостаточно изучен и некоторые его положения всё ещё нуждаются в доработке и переосмыслении. Выполненная курсовая работа позволила выяснить важность физико-химического подхода при решении технологических проблем электрохимического полирования.
Библиографический список
1. Щиголев П.В. Электрохимическое и химическое полирование металлов. М., 1959.
. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов. Л.: Машиностроение, 1983.
. Грилихес С.Я. Электрохимическое травление, полирование и оксидирование металлов. Машгиз, 1957.
. Справочник по электрохимии. Под ред. Сухотина А.М. Л.: Химия, 1981.
. Технология химической и электрохимической обработки поверхности металлов. Машгиз, 1961.