Кандидат технических наук
Адрес для переписки: Королёв Александр Юрьевич –Белорусский национальный технический университет, ул. Я. Коласа, 24, 220013, г. Минск, Республика Беларусь, Тел.: +375 17 292-25-98korolyov@park.bntu.by
Address for correspondence: Korolyov Aleksandr Yu. – Belаrusian National Technical University, 24, Ya. Kolasa str., 220013, Minsk, Republic of Belarus, Tel: +375 17 292-25-98korolyov@park.bntu.by
Установлено влияние анодных режимов (электрохимический, коммутационный, электролитно-плазменный) при обработке стали AISI 321 в водном растворе сульфата аммония концентрацией 5 %, широко применяемом в практике электролитно-плазменной обработки коррозионностойких сталей, на съем металла, выход по току и затрачиваемую удельную энергию. Наибольший съем металла отмечается на границе электрохимического и коммутационного режимов, а также в области коммутационного режима. В зависимости от температуры электролита максимальный съем при этом превышает значения, соответствующие электролитно-плазменному режиму, в 6–8 раз. В области значений напряжения, соответствующей электролитно-плазменному режиму, коэффициент выхода металла по току h существенно выше, чем при значениях напряжения, соответствующих электрохимическому и коммутационному режимам. В зависимости от температуры электролита значения h находятся в следующих диапазонах: в электролитно-плазменном режиме – 0,40–0,62; в коммутационном – 0,18–0,24; в электрохимическом – 0,16–0,24. В электролитно-плазменном режиме (210–330 В) максимум коэффициента h обеспечивается в области температуры электролита 70–80 °С. Электролитно-плазменный режим характеризуется бόльшими энергозатратами на единицу массы удаленного металла (q/Dm) по сравнению с электрохимическим режимом. Так, при температуре 80 °С в электрохимическом режиме в диапазоне напряжения 10–70 В параметр q/Dm принимает значения 0,04–0,31 Вт·ч/(см2·мг), а в электролитно-плазменном режиме (120–330 В) – 0,14–0,50 Вт·ч/(см2·мг). При температуре 90 °С в электролитно-плазменном режиме значение параметра q/Dm изменяется от 0,26 до 0,63 Вт·ч/(см2·мг). Полученные результаты являются основой для создания эффективных комплексных процессов повышения качества поверхности и размерной обработки, при которых в одной стадии совмещается как электролитно-плазменный, так и электрохимический режимы обработки. Такая схема обработки позволяет использовать преимущества каждого из анодных режимов: интенсивный съем металла при низких энергозатратах в электрохимическом режиме и полирование с достижением высокого качества поверхности в электролитно-плазменном режиме.
The effect of anode modes (electrochemical, switching, electrolyte-plasma) in the treatment of AISI 321 steel in an aqueous solution of ammonium sulfate with a concentration of 5 %, which is widely used in the practice of electrolyte-plasma treatment of corrosion-resistant steels, on metal removal, current efficiency and specific energy spent, has been established. The greatest metal removal is observed at the border of the electrochemical and switching modes, as well as in the area of the switching mode. Depending on the electrolyte temperature, the maximum removal in this case exceeds the values corresponding to the electrolyte-plasma mode by 6–8 times. In the region of voltage values corresponding to the electrolyte-plasma mode, the coefficient of metal current efficiency h is significantly higher than at voltage values corresponding to electrochemical and switching modes. Depending on the electrolyte temperature, the values of h are in the following ranges: in electrolyte-plasma mode – 0.40–0.62; in switching – 0.18–0.24; in electrochemical – 0.16–0.24. In the electrolyte-plasma mode (210–330 V), the maximum coefficient h is provided in the region of the electrolyte temperature range of 70–80 °С. The electrolyte-plasma mode is characterized by high energy consumption per unit mass of removed metal (q/Dm) compared to the electrochemical mode. So, at a temperature of 80 °C in the electrochemical mode in the voltage range of 10–70 V, the parameter q/Dm takes values of 0.04–0.31 W·h/(cm2·mg), and in an electrolyte-plasma mode (120–330 V) – – 0.14–0.50 W·h/(cm2·mg). At a temperature of 90 °C in the electrolyte-plasma mode, the value of the parameter q/Dm varies from 0.26 to 0.63 W·h/(cm2·mg). The obtained results are the basis for creating effective complex processes for improving surface quality and dimensional treatment, in which both electrolyte-plasma and electrochemical modes are combined in one stage. This treatment scheme allows to take advantage of each of the anode modes: intensive metal removal at low energy consumption in the electrochemical mode and polishing the surface with the achievement of high surface quality in the electrolyte-plasma mode.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.