Ременцов А.В.

Волгодонский институт сервиса (филиал)

(ВИС ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»)

Влияние электрохимической поляризации на

механическую обработку абразивных материалов

Механическая обработка материалов является неотъемлемой частью промышлености страны, она в свою очередь невозможна без использования различных абразивных инструментов (брусков, кругов и т.д.). Их значимость трудно переоценить, поэтому решение проблем связанных с изготовлением и обработкой абразивного инструмента является весьма актуальной задачей.

Существуют различные методы механической обработки абразивного инструмента. Мы предлагаем альтернативный, комбинированный способ шлифования абразивных материалов, заключающийся в применении электрохимической поляризации зоны резания, подбора электролита в совокупности с механической обработкой, т.е. катодно-анодная поляризация режущего инструмента, смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС). Вспомогательный электрод, введенный в струю СОТС приводит к электрохимической активации раствора СОТС, при этом в качестве режущего инструмента используется медный стержень, являющийся рабочим электродом, к которому через щеточный механизм подводится постоянный электрический ток [1].

Эксперименты проводились на установке (рис. 1) для оценки эффективности электрохимической поляризации зоны резания и влияния составов СОТС при шлифовании с постоянным усилием на базе настольно-сверлильного станка. На станине 1 настольно-сверлильного станка установлена емкость 8 с краном 9 для слива СОТС, в которой закреплены тиски 10, между губками которых установлен токонепроводящий держатель 11 с пазом для крепления образцов 12. При шлифовании медным стержнем 13 образца 12 СОТС через систему трубопроводов 4 из емкости 2 через кран 3 подается в насадку 5, в котором имеется вспомогательный электрод, а затем попадает в обрабатываемую зону. Скорость подачи СОТС возможно регулировать краном 3.

По медному стержню (рабочему электроду) 13, с помощью щеточного узла 14 и вспомогательному электроду в насадке 5, протекает постоянный ток от регулируемого источника тока 6, контролируемый цифровым микроамперметром 7. Предварительно необходимо осуществлять по кривым «потенциал – плотность тока» выбор области эффективности величины подаваемого тока, исключающей область активного выделения водорода в одном конце диапазона тока и кислорода в другом.

Рис. 1 - Схема установки для оценки эффективности электрохимической

поляризации зоны резания и влияния составов СОТС при шлифовании

В серии опытов применяли водный раствор сульфата натрия, хлорид калия и сульфата меди концентрации 0,1 моль/л. Изменение концентрации в сторону увеличения не приводило к изменению результатов измерений.

Сульфат натрия и хлорид калия оказывали существенное влияние на результаты измерения, чем сульфат меди. Сульфат натрия выявил максимальную эффективность влияния.

Линейный износ абразивного бруска осуществляли замером глубины погружения медного стержня, а стержня замером его длины. В опытах время процесса было фиксировано и равнялось 1 минуте. Материал медного стержня – медь марки М1. В качестве образцов использовались бруски на основе карбида кремния (SiC) и оксида алюминия (Al₂O₃) различной зернистости.

В опытах применяли анодную и катодную поляризацию. При катодной поляризации узла трения линейный износ медного стержня практически не менялся

Результаты эксперимента приведены в таблице

Зависимость линейного износа абразивных брусков от вида электрохимической поляризации узла трения в водном растворе Na₂SO₄

Маркировка образца	Линейный износ абразивного бруска, мм
	Без поляризации	Поляризация
		анодная	катодная
14АМ10 14АМ63 63СF36 54CF150 24АF60	2,83 2,80 2,71 2,63 1,78	2,12 2,09 2,01 1,84 1,12	3,54 3,51 3,39 3,11 2,15

Из результатов эксперимента видно, что анодная поляризация оказывает отрицательное влияния на скорость механической обработки, а катодная приводит к интенсификации процесса на 25-30 %.

Уменьшение твердости поверхностного слоя медного стержня происходит за счет катодной поляризации узла трения восстановлением ионов натрия. В свою очередь, абразивные зерна внедряются в торцевую поверхность медного стержня, ускоряя процесс резанья обрабатываемой поверхности.

На практике чаще используется в качестве хрупкого диэлектрического материала стекло и керамическую плитку. Их сверление медным стержнем при катодной поляризации узла трения в водном деценормальном растворе Na₂SO₄ при плотности катодного тока 0,03 мА/см² дало максимальный эффект.

На выше изложенное нами получен патент [2] и технический акт внедрения.

Литература

1. Латышев В. Н. Метод электрохимической активации смазочно-охлаждающей среды при обработке хрупких неметаллических материалов В. Н. Латышев, В.В. Новиков, Е.А. Шварев / Трение и смазка в машинах и механизмах - 2007.- №8.- С. 28-3.

2. Пат. RU 2410210 С2 МПК В23Н 5/04 В23В 1/00 Трибоэлектрохимический способ сверления хрупких диэлектрических материалов.