Электролитно-плазменная обработка в управляемых импульсных режимах

Электролитно-плазменная обработка (ЭПО) получила широкое распространение в промышленности в качестве альтернативы традиционным химическим, электрохимическим и механическим методам повышения качества поверхности изделий из металлических материалов. Преимуществами ЭПО являются высокая интенсивность сглаживания микронеровностей, применение в качестве электролитов растворов солей низкой концентрации, возможность обработки изделий сложной формы. Основной недостаток метода – высокая энергоемкость, поэтому его можно отнести к энергоемкому производству. Для снижения энергоемкости и повышения эффективности процесса ЭПО металлических материалов при сохранении его высокой интенсивности, качества обработки и экологической безопасности предлагается принципиально новый импульсный метод (импульсная ЭПО), совмещающий преимущества как электрохимической обработки, так и ЭПО. Метод реализуется за счет совмещения в пределах одного импульса миллисекундной длительности двух чередующихся стадий: электрохимической и электролитно-плазменной. Высокая эффективность разработанного метода достигается за счет основного интенсивного съема металла при реализации электрохимической стадии с большой плотностью тока и оптимизации продолжительности электролитно-плазменной стадии, при которой обеспечивается высокое качество поверхности. Уменьшение периода следования импульсов при снижении их длительности позволяет увеличить электрохимическую составляющую процесса и обеспечить более интенсивный съем металла, удалить значительные неровности поверхности. Увеличение периода следования импульсов при одновременном повышении их длительности позволяет увеличить электролитно-плазменную составляющую процесса и достигнуть низкой шероховатости при общем снижении энергоемкости процесса. В результате выполнения работы исследовано влияние импульсных характеристик разработанного процесса, концентрации и температуры электролита на плотность тока и длительность электрохимической и электролитно-плазменной стадий, произведен сравнительный анализ эффективности использования импульсного процесса ЭПО вместо традиционного процесса на постоянном напряжении. Установлено, что скорость съема металла в данном импульсном процессе более чем в пять раз превышает скорость съема в процессе, основанном на применении постоянного напряжения, и составляет 40 мкм/мин. При этом энергетические затраты на реализацию импульсного процесса на 19 % меньше

1. Plasma Electrolyte Polishing of Titanium and Niobium Alloys in Low Concentrated Salt Solution Based Electrolyte / Y. Aliakseyeu [et al.] // Mechanics. 2021. Vol. 27, No 1. P. 88–93. http://doi.org/10.5755/j02.mech.25044.

2. Aliakseyeu, Y. Electrolyte-Plasma Treatment of Metal Materials Surfaces / Y. Aliakseyeu, A. Korolyov, A. Bezyazychnaya // Proceedings of the 14th International Scientific Conference “CO-MAT-TECH-2006”. Trnava, 19–20 Oct. 2006. Slovakia, 2006. P. 6.

3. Plasma Electrolytic Polishing – an Overview of Applied Technologies and Current Challenges to Extend the Polishable Material Range / K. Nestler [et al.] // Proceedings of the 18th CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining (ISEM XVIII), 8–22 Apr. 2016, Tokyo. Japan: Procedia CIRP 42, 2016. Р. 503–507. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.02.240.

4. Vacuum Deposited Polymer and DLC Multilayer Coatings on Austenitic Steel, Structure and Tribotechnical Properties in Physiological Solution / V. P. Kazachenko [et al.] // International Conference on Industrial Tribology. India: Bangalore, 2006. P. 55.

5. Формирование конических изделий малого диаметра методом размерной электролитно-плазменной обработки / Ю. Алексеев [и др.] // Proceedings of the International Scientific Conference on Mobile Machines, Kaunas, Lithuania, 20–22 Sept., 2017. Lithuania, 2017. Р. 47–54.

6. Модель размерного съема материала при электролитно-плазменной обработке цилиндрических поверхностей / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2012. № 3. С. 3–6.

7. Комбинированная технология изготовления гибких ультразвуковых концентраторов-инструментов / Ю. Г. Алексеев [и др.]; под общ. ред. Б. М. Хрусталева. Минск: БНТУ, 2015. 203 с.

8. Электролитно-плазменная обработка внутренних поверхностей трубчатых изделий / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2016. Т. 15, № 1. С. 61–68. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2016-15-1-61-68.

9. Исследование влияния промежуточной электролитно-плазменной обработки в процессе деформационного упрочнения волочением / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Вестник ПГУ. Серия В. Промышленность. Прикладные науки. 2012. № 11. С. 85–90.

10. Исаевич, Л. А. Исследование процесса получения высокопрочной проволоки из стали 12Х18Н10Т волочением с электролитно-плазменной обработкой поверхности / Л. А. Исаевич, Ю. Г. Алексеев А. Ю. Королёв // Вестник БНТУ. 2005. № 6. С. 30–33.

11. Семченко, Н. И. Коррозионное поведение аустенитных нержавеющих сталей после электролитно-плазменного полирования / Н. И. Семченко, А. Ю. Королёв // Сб. тр. IV Междунар. симп. по теоретич. и приклад. плазмохимии, 13–18 мая 2005 г., Иваново, Россия. Иваново: Ивановский гос. хим.-технол. ун-т, 2005. Т. 2. С. 406–409.

12. Влияние электролитно-плазменной обработки на структуру и свойства поверхностного слоя стали 12Х18Н10Т / Ю. О. Лисовская [и др.] // Весцi Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фiз.-тэхн. навук. 2008. № 3. С. 24–29.

13. Электролитно-плазменная обработка при нестационарных режимах в условиях высокоградиентного электрического поля / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2017. Т. 16, № 5. С. 391–399. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-5-391-399.

14. Источник питания для исследования импульсных электрохимических процессов / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 3. С. 246–257. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-3-246-257.