Determination of the rate of electrochemical dissolution of U10A steel under ECM conditions with a stationary cathode-tool

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 99 TECHNOLOGY щих элементов: системы подачи электролита 1, электрохимической ячейки 2 с анодом 3 и катодом-инструментом 4, трехкоординатного станка 5 и технологического источника тока 6. Для реализации электрохимической обработки необходимо учитывать, что подача электролита в зону между электродами должна осуществляться равномерно, тем самым обеспечивается стабильность процесса электрохимического растворения заготовки. Скорость течения электролита и скорость протекания электрохимических процессов зависит от давления в системе и гидравлических потерь. В работах [16, 23, 28–30] описано влияние гидродинамических параметров на производительность анодного растворения. При проведении экспериментальных исследований давление в системе нагнеталось мембранным насосом и составляло 0,9 МПа. К системе подачи электролита 1 помимо насоса относятся блок питания для насоса, шланги и емкости для подачи и слива электролита. Величина зазора между анодом и катодом при проведении технологического эксперимента составляла 0,1 мм [29, 31–34]. После проведения эксперимента образец помещался в ультразвуковую ванну для очистки от шлама и потом только взвешивался на высокоточных весах для лабораторий (ц.д. 0,1 мг). Глубины отверстий измерялись индикатором цифровым ИЧЦ-10 (0–12,7 мм, ц.д. 0,001 мм). Фотографии образца выполнялись на микроскопе Nikon MM-400 с увеличением в 30 раз. Результаты и их обсуждение В результате поляризационных исследований были установлены особенности анодного растворения инструментальной стали У10А (рис. 7). Характер кривой анодного поведения исследуемой стали в 10%-м растворе нейтральной соли NaCl в воде показывает, что активное растворение стали происходит в диапазоне потенциалов φ = 0,3...8,0 В с незначительным торможением в области потенциалов φ = 2,1….2,6 В и φ = 3,9….4,3 В. Вероятно, это связано с явлениями, которые происходят в процессе электролиза стали в водном растворе соли, такими как окисление исследуемого материала и процесс разложения воды [28–30, 31–33]. Общий характер электрохимического растворения стали У10А в 10%-м водном растворе NaCl свидетельствует об отсутствии участков пассивации. Это связано с тем, что при электрохимическом растворении материалов в хлористом натрии пассивационные явления снимаются за счет увеличения напряжения без внесения дополнительных активирующих процессов [28–34]. Таким образом, растворение инструментальной стали У10А в 10%-м водном растворе NaCl имеет активный характер в диапазоне потенциалов φ = 0,3...2,1 В, φ = 2,7...3,8 В и φ = 4,4...8,0 В. Для определения выходных технологических параметров производительности, а именно выхода по току для основной реакции и скорости электрохимического растворения, было выбрано напряжение 8 В. Для расчета выхода по току по формуле [29] вычислялись необходимые величины. С целью определения объема удаленного металла были проведены экспериментальные исследования, позволившие получить в условиях электрохимического растворения стали У10А значения массы растворенного материала. Из рис. 8 видно, что среднее значение тока при межэлектродном зазоре 0,1 мм в начальный момент времени составило 0,099 А. Продолжительность эксперимента, равная 7 минутам, обусловлена стабилизацией величины тока, т. е. межэлектродный зазор увеличился на предельно допустимое значение при заданных исходных параметрах. Для определения массы растворенного материала была проведена серия экспериментов при постоянном токе 0,099 А и начальном межэлектродном промежутке (МЭП) 0,1 мм. Рис. 7. Анодная поляризационная кривая инструментальной стали У10А в 10%-м водном растворе NaCl Fig. 7. Anodic polarization curve of U10A tool steel in 10 % aqueous NaCl solution

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1