Влияние анодных режимов обработки в электролитах на съем металла и выход по току

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.

1. Surface Finish Machining of Medical Parts Using Plasma Electrolytic Polishing / H. Zeidler, F. Boettger-Hiller, J. Edelmann, A. Schubert // Procedia CIRP. 2016. Vol. 49. P. 83–87. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.07.038.

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

3. Electrolytic Plasma Polishing of NiTi Alloy / A. Korolyov, A. Bubulis, J. Vėžys [et al.] // Mathematical Models In Engineering. 2021. Vol. 7, iss. 4. P. 70–80. https://doi.org/10.21595/mme.2021.22351.

4. Модель размерного съема материала при электролитно-плазменной обработке цилиндрических поверхностей / Ю. Г. Алексеев, А. Ю. Королёв, А. Э. Паршуто, В. С. Нисс // Наука и техника. 2012. № 3. С. 3–6.

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

6. Электролитно-плазменная обработка внутренних поверхностей трубчатых изделий / Ю. Г. Алексеев, А. Ю. Королёв, В. С. Нисс, А. Э. Паршуто // Наука и техника. 2016. № 1. С. 61–68.

7. Куликов, И. С. Электролитно-плазменная обработка материалов / И. С. Куликов, С. В. Ващенко, А. Я. Каменев. Минск: Беларус. навука, 2010. 232 с.

8. Электролитно-плазменная обработка при нестационарных режимах в условиях высокоградиентного электрического поля / Ю. Г. Алексеев, А. Ю. Королев, А. Э. Паршуто, В. С. Нисс // Наука и техника. 2017. Т. 16, № 5. С. 391–399. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-5-391-399.

9. Электролитно-плазменная обработка в управляемых импульсных режимах / А. Ю. Королев, Ю. Г. Алексеев, В. С. Нисс, А. Э. Паршуто // Наука и техника. 2021. Т. 20, № 4. С. 279–286. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-4-279-286.

10. Королев, А. Ю. Энергетические характеристики стадии формирования парогазовой оболочки при электролитно-плазменной обработке / А. Ю. Королев, В. А. Томило, В. С. Нисс // Докл. Над. акад. наук Беларуси. 2024. Т. 68, № 4. С. 344–352. https://doi.org/10. 29235/1561-8323-2024-68-4-344-352.

11. Амитан, Г. Л. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Г. Л. Амитан, И. A. Байсупов, Ю. М. Барон [и др.]; под. общ. ред. В. А. Волосатова. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1988. 719 с.