Постобработка металлических изделий с помощью метода электролитно-плазменного полирования

Содержание

• Введение
• Преимущества метода
• Описание процесса и режимов метода обработки
• Ограничения метода плазменного полирования
• Заключение

Введение

Это метод обработки металлических изделий, используется для снижения шероховатости поверхности, а также удаления заусенцев и грата, скругления острых краев. Более того, его можно использовать для подготовки поверхности изделия к последующему нанесению каких-либо покрытий.

Установка состоит из двух основных узлов: трансформатор и ванна для электролита. Изделие закрепляется на подключенный к источнику тока держатель, который в ручном или автоматическом режиме опускается в раствор электролита. После этого начинается процесс обработки.

Обработка поверхности электролитно-плазменным методом основана на действии импульсных электрических разрядов, которые происходят в пароплазменной оболочке (ППО), образующейся вокруг изделия, погруженного в электролит. Обрабатываемая деталь является анодом, к которому подводится положительный потенциал, а к рабочей ванне подается отрицательный. Поскольку электролитно-плазменный метод основан на пропускании электрического тока через изделие, то обработке подлежат материалы, обладающие электрической проводимостью.

К таким материалам относятся металлы, сплавы и полупроводниковые материалы. Совместное воздействие на поверхность электропроводного изделия химически активной среды и электрических разрядов позволяет очищать поверхность перед нанесением покрытия, устранять микровыступы и полировать. При этом чистота поверхности улучшается на два-три класса, мелкие выступы удаляются, крупные сглаживаются, поверхность детали приобретает блеск, острые кромки притупляются, также удаляются заусенцы толщиной 0,1 мм при основании.

При обработке с поверхности детали полностью удаляются жировые загрязнения, некоторые виды лакокрасочных покрытий, электрохимические и вакуумно-плазменные покрытия. Удаляется также внедренный абразив и другие посторонние включения, осуществляется хорошая подготовка под последующее нанесение вакуумно-плазменных и других видов покрытий.

Преимущества метода

Одним из самых важных преимуществ этой технологии перед другими процессами электрохимии является экологичность, точнее в процессе обработки не используются агресивные кислоты, и не выделяется ядовитых паров. По этой причине предприятиям не требуется получение специальных разрешений и отведение специальных зон, как того требует оборудование при работе с кислотой.

Наряду с высокой производительностью электролитно-плазменная технология имеет более высокие технические характеристики: скорость обработки изделия, класс чистоты его поверхности, отсутствие внедрения частичек абразива, как при механической обработке и обезжиривание поверхности.

Электролитно-плазменная обработка во многих случаях может заменить трудоемкую механическую и токсичную химическую обработки в кислотных растворах. Производительность и экономическая эффективность технологических операций в 3–4 раза выше аналогичных, осуществляемых механическим способом, и в 5–6 раз выше электрохимического способа обработки на основе кислотных растворов. Процесс соответствует требованиям санитарных норм.

Электролитно-плазменная полировка выполняется на компактных установках, которые просты в управлении и надежны в эксплуатации.

Описание процесса и режимов метода обработки

В электролитно-плазменной технологии обрабатываемое изделие является анодом, к нему подводится положительный потенциал от источника питания, а катодом служит рабочая ванна (рис. 1). В зависимости от приложенного напряжения при прохождении электрического тока через водный раствор электролита, наблюдаются различные режимы электрических процессов вблизи анода. Полировка осуществляется при одном из видов анодных процессов.

Рис. 1. Схема электролитно-плазменного полирования

Прохождение электрического тока через электролитную ячейку, содержащую два металлических электрода, один из которых (в случае полировки – анод) имеет гораздо меньшую поверхность, чем второй, при постепенном повышении напряжения на электродах приводит к различным фазам или режимам процесса, которые можно проследить  на вольтамперной характеристике системы активный электрод–электролит (рис. 2).

Рис. 2. Вольтамперная характеристика системы активный электрод–электролит

Первый режим (участок АВ) представляет собой обычный электролиз, при котором происходит перенос ионов металла и наблюдается газовыделение в зависимости от состава электролита и материала электродов.

С повышением напряжения на электродах устанавливается переходный или коммутационный режим (участок ВС), когда вокруг активного электрода (анода) периодически образуется паро-плазменная оболочка, приводящая к запиранию тока в течение короткого временного промежутка.

При напряжении более 200 В (участок СD на рис. 2) вокруг анода образуется устойчивая пароплазменная оболочка, характеризующаяся малыми колебаниями тока. В этой области напряжений происходит процесс электролитно-плазменной обработки, в частности полировки металлов.

Сплошная пароплазменная оболочка вокруг анода имеет толщину порядка 50 мкм и постоянно изменяет свою форму (рис. 3). Наложение электрического поля деформирует поверхность электролита.

Рис. 3. Модель пароплазменной оболочки

При дальнейшем повышении напряжения возрастает интенсивность свечения электрических разрядов, увеличивается толщина пароплазменной оболочки и сначала на отдельных участках, а затем на всей поверхности анода происходит ее отрыв. Подобные явления сопровождаются уменьшением значения тока в 2–2,5 раза вследствие увеличения сопротивления приэлектродной зоны, что вызвано расширением пароплазменной оболочки и изменением ее структуры. Устанавливается четвертый электрогидродинамический (ЭГД) режим, когда отсутствует устойчивая паровая пленка. В этом режиме температура анода падает до 100 °С и эффект полировки исчезает.

Ограничения метода плазменного полирования

Хоть данный метод постобработки металлических изделий и считается эффективным, все же он имеет некоторый ряд недостатков. Одним из таких минусов является низкая прогнозируемость результатов, что является существенным фактором при массовом производстве из-за невозможности воспроизведения серийного результата полирования.

К другому недостатку можно отнести непосредственно саму технологию полирования металлических изделий, так как по факту, данные операции выполняются в большей степени вручную. Поэтому возникает сложность использования данного метода для автоматизации производства, если в этом существует потребность.

Заключительным ограничением технологии плазменного полирования поверхности металлических изделий является скругление острых кромок отполированных изделий. Подобный метод не подойдет для деталей, к которым нужны высокие допуски и требования по точности.

Заключение

Использование технологии плазменного полирования является прекрасным решением для обработки изделий с невысокими требованиями к точности. Для его работы необходим источник тока в несколько десятков киловатт, но при этом метод позволяет получить зеркальную поверхность. Плазменное полирование подойдет для обработки пресс-форм, элементов сантехники (полотенцесушилок) или металлических конструкций строительной отрасли (перила, поручни, ограждения).

Заказать установки для плазменного полирования можно по этой ссылке

По все вопросам вас с удовольствием проконсультируют наши специалисты, обратится к ним можно любым удобным способом:

• По электронной почте: [email protected]
• Через чат на сайте
• Телефону: 8 (800) 500-33-91
• Или оставив заявку на любой странице нашего сайта