ТехИнфо

Технологическая   информация

Электролитно-плазменное полирование


Метод электролитно-плазменного полирования основан на плазменных и электрохимических процессах, возникающих в тонкой парогазовой оболочке у поверхности погруженного в раствор металлического электрода под действием высокого напряжения.

В отличие от традиционной электрохимической полировки, в плазменно-электролитной технологии используются экологически безопасные водные растворы солей аммония низкой концентрации (3-6%), которые в несколько раз дешевле токсичных кислотных компонентов. Длительность полировки составляет 2-5 мин, а снятия заусенцев 5-20 с. Для утилизации отработанных электролитов не требуются специальные очистные сооружения.

Явление электролитно-плазменного полирования происходит когда обрабатываемое изделие является положительным электродом (анодом). Под воздействием высокого напряжение происходит вскипание электролита у поверхности анода и образуется тонкая парогазовая оболочка, состоящая из паров воды, и ионов, входящих в состав электролита. Электрический ток, проходя через парогазовую область, влечет возникновение плазменных процессов, характерных для газового разряда. Под воздействием микроразрядов и активных ионов происходит управляемая модификация поверхности обрабатываемого изделия.

Полирование металлов происходит в области напряжений 200-350В и плотностей тока 0,2-0,5 А/см2 / 1,2 /. При напряжении более 200В вокруг анода образуется устойчивая тонкая (50-100 мкм) парогазовая оболочка, характеризующаяся малыми колебаниями тока при постоянном напряжении. Напряженность электрического поля в оболочке достигает 104-105 В/см. При температуре около 100°С эта напряженность поля вызывает ионизацию паров, а также эмиссию ионов и электронов, необходимую для поддержания электрического разряда в оболочке. Вблизи микровыступов поверхности детали напряженность электрического поля возрастает и на этих участках возникают импульсные разряды.

Схема процесса электроимпульсного полирования

Рис. 1. Схема процесса электроимпульсного (электролитно-плазменного) полирования

К важнейшим условиям формирования парогазовой оболочки следует отнести величину тепловой нагрузки на обрабатываемой поверхности, чтобы обеспечить режим пленочного кипения. Вследствие этого температурные условия в приэлектродной зоне и в электролите играют существенную роль в процессе полировки металлов и сплавов, причем высокого качества поверхности можно достичь только в определенном диапазоне температур электролита. Эксперименты показали, что при уменьшении температуры электролита ниже 70°С снижается качество полировки. Например, на поверхности низкоуглеродистой стали образуются темные пятна и появляются разводы. К тем же результатам приводит увеличение температуры электролита выше 90°С. Кроме того, некоторые электролиты, содержащие соли аммония, соляную кислоту и другие вещества при нагревании свыше 85°С разлагаются, образуя летучие продукты. Это приводит к необходимости частой корректировки раствора.

Важнейшим параметром, определяющим качество полировки, является рабочее напряжение. Экспериментально установлено, что существует минимальное значение напряжения для каждого металла, ниже которого качество полировки начинает заметно ухудшаться. Были определены минимальные пороговые значения напряжений для полировки различных металлов: нержавеющих сталей – 220В; меди и медных сплавов – 260В; алюминиевых сплавов - 270-290В.

Краткие технические характеристики технологических режимов и оборудования ЭИП:

  • минимально достижимая шероховатость поверхности Rа = 0,03...0,02 мкм;
  • снижение шероховатости поверхности определяется уровнем исходной шероховатости и продолжительностью обработки и обеспечивается за экономически целесообразное время обработки на 2...3 класса, например с Rа = 1,25 ...0,63 мкм до Rа = 0,16...0,08 мкм;
  • продолжительность полирования изделий: из нержавеющих сталей 3...10 минут; из углеродистых сталей, цветных металлов и сплавов 0,5...5 минут;
  • продолжительность удаления заусенцев и загрязнений 0,2...3 минуты (в зависимости от высоты заусенца);
  • электрическая мощность, затрачиваемая на полирование 1 см2 поверхности 45…120 Вт;
  • удельный расход электроэнергии 0,008…0,01 кВтч/см2;
  • производительность оборудования при длительности цикла полирования 6 минут – до 3,57 м2/час.

    Преимущества технологии ЭИП:

  • высокая производительность и стабильность качества обработки (по сравнению с механическим полированием обеспечивается снижение трудоемкости в 5…40 раз);
  • малостадийность технологического процесса (совмещение в одной операции полирования, очистка поверхности и притупление кромок);
  • экологическая чистота процесса (электролиты дешевые, нетоксичные водные растворы солей низкой концентрации (2…10%));
  • полная автоматизация управления и контроля параметров процесса позволяет использовать рабочий персонал невысокой квалификации;
  • электро-импульсная полировка поверхности детали повышает прочность сцепления хромового и других типов покрытий с подложкой.

  • Содержание раздела:


    Полирование абразивом

    Пластическое сглаживание микронеровностей

    Химическое полирование

    Электролитно-плазменное полирование