Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости

Поверхности

Нижеприведённый комплекс исследований проводился с целью выяснения эффективности ЭХП в зависимости от шероховатости (высоты микронеровностей) исходной поверхности.

Поверхность исследуемых образцов (см. рис. 3.12) подвергалась различной предварительной обработке (ПО).

1. У девяти образцов – механическим способом ручным инструментом (надфили №4). Внешний вид поверхности представлен на рис. 3.21, а. Исходная микрошероховатость поверхности RZ = 0,84×10–6 м.

2. У шести образцов – механическим способом с помощью связанного абразива (наждачной бумаги № 320). Внешний вид поверхности представлен на рис. 3.21, б. Исходная микрошероховатость поверхности составила величину RZ = 0,59×10–6 м.

3. У шести образцов поверхность после литья никакой предварительной обработке не подвергалась. Внешний вид их поверхности представлен на рис. 3.21, в. Исходная микрошероховатость поверхности литых образцов RZ = 0,3×10–6 м.

Поверхность всех образцов полировалась в электролите (тиокарбамид SC ( NH 2 )2 90 г/л, кислота серная концентрированная (плотность 1,84 г/см3) H 2 SO 4 70 г/л) при следующих амплитудно-временных параметрах импульсов тока:

- униполярные – длительность 3×10–3 с; скважность 1,25; амплитудная плотность тока 3–5 А/дм2;

- биполярные – длительность прямого импульса 3×10–3 с; скважность 1,25; длительность обратного импульса 0,5×10–3 с; амплитудная плотность тока в импульсах 3–5 А/дм2.

ЭХП производилось до момента стабилизации значения микрошероховатости поверхности, то есть до тех пор, пока высота микронеровностей ещё уменьшалась в процессе обработки. Через каждые 20 с измерялись микрошероховатость и отражательная способность (блеск) поверхности и масса образцов.

1. ЭХП подвергались три образца, поверхность которых предварительно обработана надфилем №4. Длительность процесса ЭХП при обработке униполярными импульсами тока до стабилизации значения микрошероховатости составила 4 мин.  В результате сформировалась микрошероховатость RZ = 0,14×10–6 м, масса образца изменялась в среднем через каждые 20 с на 0,003 г (табл. 3.3).

Визуально фиксировались изменения поверхности кастов и поверхности образца между ними. Поверхность крапанов приобрела блеск и гладкую поверхность уже через 40 с ЭХП, а поверхность между кастами приобрела конечную шероховатость только через 4 мин, при этом острые грани образца и кастов закруглились. Дефекты, полученные при литье (поры) и предварительной механической обработке (макрошероховатости, царапины), сгладились, но до конца не исчезли (рис. 3.22).

2. ЭХП подвергались три образца, поверхность которых предварительно обработана наждачной бумагой №320. Длительность ЭХП при обработке униполярными импульсами тока до стабилизации значения микрошероховатости составила 7 мин. В результате сформировалась микрошероховатость RZ = 0,09×10–6 м, масса образца изменялась в среднем через каждые 20 с на 0,0021 г (табл. 3.3)

Поверхность крапанов выгладилась и приобрела блеск уже через 40 с, а поверхность между кастами и крапанами приобрела конечную шероховатость только через 7 мин, при этом острые грани образца и кастов закруглились (рис. 3.23).

3. ЭХП подвергались шесть образцов, поверхность которых предварительно не обрабатывалась. Три образца полировались на униполярном режиме, а ещё три – на биполярном.

Длительность ЭХП на униполярном режиме составила 7 мин (рис. 3.24), на биполярном режиме – 1,5 мин (рис. 3.25). В обоих случаях сформировалась микрошероховатость поверхности RZ = 0,01×10–6 м, вес образца изменялся в среднем через каждые 20 с на 0,002 г (табл. 3.3).

Изменения относительного сглаживания поверхности и высоты её микронеровностей в графическом виде представлены на рис. 3.26 и 3.27.

.

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №1 - открытая онлайн библиотека

а

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №2 - открытая онлайн библиотека

б

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №3 - открытая онлайн библиотека

в

Рис. 3.21. Внешний вид исходной поверхности образцов (увеличение 200):

а – предварительно обработанных надфилем №4;

б – предварительно обработанных шкуркой №320;

в – предварительно необработанных (после литья)

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №4 - открытая онлайн библиотека

а

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №5 - открытая онлайн библиотека

б

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №6 - открытая онлайн библиотека

в

Рис. 3.22. Внешний вид поверхности образца, предварительно обработанного надфилем №4 после ЭХП на униполярном режиме (увеличение 200):

а – через 20 с; б – через 60 с; в – через 4 мин

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №7 - открытая онлайн библиотека

а

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №8 - открытая онлайн библиотека

б

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №9 - открытая онлайн библиотека

в

Рис. 3.23. Внешний вид поверхности образца, предварительно обработанного наждачной бумагой №320 после ЭХП на униполярном режиме

(увеличение 200): а – через 20 с; б – через 40 с; в – через 7 мин

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №10 - открытая онлайн библиотека

а

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №11 - открытая онлайн библиотека

б

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №12 - открытая онлайн библиотека

в

Рис. 3.24. Внешний вид поверхности предварительно необработанного

образца после ЭХП на униполярном режиме (увеличение 200):

а – через 20 с; б – через 70 с; в – через 4 мин

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №13 - открытая онлайн библиотека

а

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №14 - открытая онлайн библиотека

б

Поверхности сплава ЗлСрМ 58,5 – 8 при электрохимическом полировании импульсным током при различной исходной шероховатости - №15 - открытая онлайн библиотека

в

Рис. 3.25. Внешний вид поверхности предварительно необработанного

образца после ЭХП на биполярном режиме (увеличение 200):

а – через 20 с; б – через 70 с; в – через 4 мин

Таблица 3.3

Экспериментальные результаты

Время

обра-

ботки

t, с

Высота микронеровностей

RZ, ×10-6м

Относительное сглаживание

ΔRZ, %

Масса снятого металла Δm

за время t, г

Коэффициент эффективности сглаживания микронеровностей λЭФ

без ПО

ПО

 шкуркой

ПО

надфилем

без ПО

ПО

шкуркой

ПО

надфилем

без ПО

ПО

шкуркой

ПО

надфилем

без ПО

ПО

шкуркой

ПО

надфилем

бипо-

ляр-

ный

режим

унипо-

лярный

режим

бипо- ляр- ный режим унипо- лярный режим бипо- ляр- ный режим унипо- лярный режим бипо- ляр- ный режим унипо- лярный режим
0 0,30 0,300 0,59 0,84  -  -  -  -  -  -  -  -

38,7

8,6

7,2

17,1

20 0,20 0,250 0,49 0,55 33,3 16,7 16,9 34,5 0,002 0,002 0,0021 0,003
40 0,15 0,210 0,45 0,46 50,0 30,0 23,7 45,2 0,004 0,004 0,0042 0,006
60 0,10 0,190 0,41 0,30 66,6 36,7 30,5 64,3 0,006 0,006 0,0063 0,009
80 0,08 0,150 0,39 0,24 73,3 50,0 33,9 71,4 0,008 0,008 0,0084 0,012
100 0,07 0,130 0,37 0,20 76,7 56,7 37,3 76,2 0,010 0,010 0,0105 0,015
120 0,05 0,110 0,33 0,19 83,3 63,3 44,0 77,4 0,012 0,012 0,0126 0,018
140 0,03 0,100 0,30 0,17 90,0 66,7 49,2 79,8 0,014 0,014 0,0147 0,021
160 0,01 0,085 0,25 0,16 96,7 71,7 57,6 80,9 0,016 0,016 0,0168 0,024
180  - 0,070 0,21 0,14  - 76,7 64,4 83,3 0,018 0,018 0,0189 0,027
240  - 0,065 0,19  -  - 78,3 67,8 - - 0,020 0,0210 0,030
280  - 0,060 0,16  -  - 80,0 72,9 - - 0,022 0,0231 -
320  - 0,050 0,13  -  - 83,3 78,0 - - 0,024 0,0252 -
360  - 0,030 0,10  -  - 90,0 83,0 - - 0,026 0,0273 -
400  - 0,010 0,09  -  - 96,7 84,7 - - 0,028 0,0294 -