Сущность процесса химического фрезерования заключается в регулируемом удалении материала с поверхности заготовки растворением его в травителе за счет химической реакции. Участки заготовки, неподлежащие растворению, покрывают защитным слоем химически стойкого материала.

Скорость съема многих материалов составляет до 0,1 мм/мин.

Преимущества процесса:

· высокая производительность и качество обработки,

· возможность получения деталей сложной конфигурации как малой так и значительной толщины (0,1-50) мм;

· малые энергетические затраты (преимущественно используется химическая энергия);

· короткий цикл подготовки производства и простота его автоматизации;

· безотходность за счет регенерации продуктов процесса.

В процессе обработки съем материала может производиться со всей поверхности заготовки, на различные глубины или на всю толщину детали (сквозное фрезерование). Химическое фрезерование включает следующие основные этапы: подготовку поверхности заготовки; нанесение защитного слоя рисунка; химическое травление; удаление защитного слоя и контроль качества изделий (см.рис.3.1).

Подготовка поверхности - это очистка ее от органических и неорганических веществ, например, с помощью электрохимического обезжиривания. Степень очистки определяется требованиями к последующим операциям.

Нанесение защитного слоя рисунка осуществляется способами: ручной и механизированной гравирования по оплошному (лаковому, восковому) слою, способом ксерографии, трафаретной, офсетной, а также фотохимической печати.

В приборостроении наибольшее применение получил способ фотохимической печати, который обеспечивает малые размеры изделий и высокую точность. В данном случае для получения защитного слоя заданной конфигурации используют фотошаблон (фотокопия детали в увеличенном масштабе на прозрачном материале). В качестве защитного слоя применяют жидкие и пленочные фоторезисты, обладающие светочувствительностью. Жидкие, наиболее освоенные в промышленности, требуют высокого качества очистки поверхности заготовок. Для нанесения их на поверхность используют один из способов: погружение, полив, распыление, центрифугирование, накатывание валками, напыление в электростатическом поле. Выбор способа зависит от типа производства (непрерывное нанесение или на отдельные заготовки); требований к толщине и равномерности образуемой пленки, которые определяют точность размеров рисунка и защитные свойства резиста.

Рис. 3.1. Общая схема технологического процесса химического фрезерования.

Фотохимическая печать защитного рисунка кроме операции нанесения фоторезиста и его сушки, включает операции экспонирования слоя фоторезиста через фотошаблон, проявление рисунка и дубление защитного слоя. При проявлении определенные участки слоя фоторезиста растворяются и удаляются с поверхности заготовки. Оставшийся слой фоторезиста в виде рисунка, определенного фотошаблоном, после дополнительной термической обработки - дубления - служит защитным слоем при последующей операции химического травления.

Операция химического травления определяет окончательное качество и выход годной продукции. Процесс травления протекает не только перпендикулярно поверхности заготовки, но и вбок (под защитный слой), что снижает точность обработки. Величину подтравливания оценивают через фактор травления, который равен , где Н тр - глубина травления, е - величина подтравливания. Скорость растворения определяется свойствами обрабатываемого металла, составом травящего раствора, его температурой, способом подачи раствора на поверхность, условиями отвода продуктов реакции и поддержанием травящих свойств раствора. Своевременное прекращение реакции растворения обеспечивает заданную точность обработки, которая ориентировочно составляет 10% от глубины обработки (травления).

Широкое применение в настоящее время находят травители на основе солей с амином - окислителем, среди которых наиболее часто используют хлор, кислородные соединения хлора, бихромат, сульфат, нитрат, перекись водорода, фтор. Для меди и её сплавов, ковара, стали и других сплавов наибольшее распространение получили растворы хлорного железа (FeCl 3) с концентрацией от 28 до 40% (весовых) и температурой в пределах (20 - 50) С, которые обеспечивают скорость растворения (20 - 50) мкм/мин.

Среди известных способов травления различают погружение заготовки в спокойный раствор; в перемешиваемый раствор; набрызгивание раствора; распыление раствора; струйное травление (горизонтальное или вертикальное). Лучшую точность обработки обеспечивает струйное травление, которое заключается в том, что травящий раствор под давлением через форсунки подается на поверхность заготовки в виде струй.

Контроль качества деталей включает визуальный осмотр их поверхности и измерение отдельных элементов.

Процесс химического фрезерования наиболее выгоден при изготовлении плоских деталей сложной конфигурации, которые в ряде случаев могут быть получены и механической штамповкой. Практикой установлено, что при обработке партий деталей в количестве до 100 тыс. выгоднее химическое фрезерование, а свыше 100 тыс. - штамповка. При очень сложной конфигурации деталей, когда невозможно изготовление штампа, применяется только химическое фрезерование. Следует учитывать, что процесс химического фрезерования не позволяет изготовлять детали с острыми или прямыми углами. Радиус закругления внутреннего угла должен быть не менее половины толщины заготовки S, а внешнего угла - более 1/3 S , диаметр отверстий и ширина пазов деталей должны быть более 2 S.

Метод нашел широкое применение в электронике, радиотехнике, электротехнике и других отраслях в производстве печатных плат, интегральных схем, при изготовлении различных плоских деталей со сложной конфигурацией (плоских пружин, растровых масок для кинескопов цветных телевизоров, масок с рисунком схем, используемых в процессах термического напыления, сеточек для бритв, центрифуг и других деталей).

Электрохимия в стакане

Процессы электрохимической обработки металлов используются во всех отраслях промышленности. С их помощью можно выполнять такие операции, как сверление, точение, шлифование или полирование, фрезеровать детали сложнейших конфигураций и даже удалять заусеницы. При этом сущность процессов электрохимической размерной обработки состоит в анодном растворении металла в ходе электролиза при регулярном удалении образующихся отходов. А потому - и это самое ценное - для процессов электрохимического "резания" практически не существует труднообрабатываемых металлов.

Все эти достоинства процессов электрохимической обработки могут быть с успехом использованы в домашних условиях для выполнения многих интересных и полезных работ. Например, с их помощью можно за 20-30 минут вырезать упругую пластину из лезвия бритвы, прорезать отверстие сложной формы в тонком листе металла, выточить спиралеобразную канавку на круглом стержне (рис.1). Для выполнения всех этих работ достаточно иметь выпрямитель переменного тока, дающий на выходе напряжение 6-10 вольт, или выпрямитель для микродвигателей на 6 вольт, или, наконец, комплект из 2-3 батареек для карманного фонаря. Куски же провода, металла, клей и другие подсобные материалы найдутся в любой домашней мастерской.

Фрезерование.

Если в какой-нибудь заготовке нужно сделать углубление сложной конфигурации - например, вырезать номер квартиры (рис.2), - то для этого нужно взять лист ватмана и на нем начертить в натуральную величину контур углубления, которое вы хотите получить. Затем лезвием бритвы или ножницами вырежьте и удалите нарисованный контур, а лист обрежьте в соответствии с формой и размерами заготовки. Полученный таким образом шаблон-маску (1) наклейте с помощью резинового клея или клея БФ-88 на поверхность заготовки (2), присоедините к заготовке провод от положительного полюса выпрямителя или комплекта батареек и на все ее оставшиеся без изоляции поверхности нанесите 1-2 слоя любого лака или нитрокраски. Неплохо покрыть лаком или краской сам шаблон-маску. Дав покрытию подсохнуть, опустите заготовку в стакан с концентрированным раствором поваренной соли, напротив шаблона-маски установите пластинку-катод (3) из любого металла и подключите ее к отрицательному полюсу выпрямителя или источника тока.

Как только ток будет включен, начнется процесс электрохимического растворения металла внутри контура шаблона-маски. Но уже через некоторое время интенсивность процесса снизится, что можно заметить по уменьшению количества выделяющихся на катоде (3) пузырьков. Это означает, что на обрабатываемой поверхности образовался изолирующий слой из отходов процесса. Чтобы удалить их и одновременно замерить глубину выемки, деталь надо вынуть из стакана и, стараясь не повредить шаблон-маску, небольшой жесткой кисточкой счистить рыхлый слой отходов с обрабатываемой поверхности. После этого, периодически вынимая деталь для контроля размеров и удаления отходов, процесс можно продолжить до тех пор, пока глубина выемки не достигнет требуемой величины. А когда обработка будет закончена, удалив изоляцию и шаблон-маску, деталь необходимо промыть водой и смазать маслом во избежание коррозии.

Штамповка и гравирование.

Когда в тонком листе металла нужно сделать отверстие сложной конфигурации, принципы электрохимической обработки остаются теми же, что и при фрезеровании. Тонкость состоит лишь в том, что для того, чтобы кромки отверстия получились ровными, шаблон-маску (1) необходимо наклеить на заготовку с двух сторон. Для этого контуры шаблона-маски (1) следует вырезать в сложенном вдвое листе бумаги и, наклеивая шаблон на заготовку (2), ориентировать его по одной из ее сторон (рис.3). А кроме того, чтобы ускорить обработку и обеспечить равномерный съем металла с обеих сторон, пластину катода (3) целесообразно согнуть в виде буквы "U" и уже в нее поместить обрабатываемую заготовку.

Для изготовления же из листовой стали - например, из полотна лезвия бритвы - деталей любого профиля поступают несколько иначе. Из бумаги вырезают профиль самой детали (1) и наклеивают его на заготовку (2) (рис.4). Затем лаком покрывают всю противоположную сторону стального полотна, а со стороны шаблона изоляцию из лака наносят так, чтобы она не примыкала к шаблону. И лишь в одном месте наносимую изоляцию нужно узкой перемычкой (3) довести до шаблона - в противном случае растворение неизолированных поверхностей вокруг шаблона может закончиться раньше, чем оформится контур детали. Для получения же более точных деталей можно вырезать два шаблона, наклеить их на заготовку с обеих сторон и провести обработку в U-образном катоде. Аналогичными способами можно делать на металле и различные надписи, как выпуклые, так и "вдавленные".

Нарезание резьбы и спиральных канавок.

Одной из разновидностей процесса фрезерования является электрохимическое нарезание спиральных канавок и резьбы. Этот способ может пригодиться для изготовления в домашних условиях, например, шурупов по дереву или спиральных сверл. При нарезании резьбы на шурупе (рис.5) в качестве шаблона-маски (1) нужно взять тонкий резиновый шнур квадратного сечения 1х1 миллиметр, с натяжением намотать по спирали на цилиндрическую заготовку (2) и закрепить его концы нитками (3). А затем те поверхности заготовки, которые не подлежат травлению, изолировать лаком. В результате электрохимической обработки между витками резины на заготовке образуется спиральная впадина резьбы. Теперь нужно заострить или, точнее, сделать коническим тот конец заготовки, который будет служить входящим в дерево жалом шурупа. Для этого заготовку нужно вынуть из ванны, снять с нее резину и подсушить. А затем, покрыв лаком ее поверхность таким образом, чтобы открытыми остались только первые 2-3 нитки резьбы, заготовку возвращают в ванну и продолжают электрохимическую обработку еще некоторое время.

Для изготовления же в домашних условиях спирального сверла в качестве шаблона-маски (1) надо взять три шнура резины того же сечения и навить их на термообработанную цилиндрическую заготовку (2), но уже в два захода (рис. 6). Затем не подлежащие обработке поверхности заготовки, а для надежности и резиновые шнуры нужно покрыть лаком и, опустив деталь в стакан-ванну, произвести электрохимическое фрезерование канавок сверла до нужной глубины. Теперь эти канавки требуется расширить для образования так называемой "спинки" сверла (3). Для этого из каждой полосы резиновой изоляции удаляются два шнура из трех, и электрохимическое фрезерование продолжается еще некоторое время. После этого, удалив остатки изоляции и заточив заходную часть, вы получите отличное спиральное сверло.

Б. Рау

Процессы электрохимической обработки металлов используются во всех отраслях промышленности. С их помощью можно выполнять такие операции, как сверление, точение, шлифование или полирование, фрезеровать детали сложнейших конфигураций и даже удалять заусеницы. При этом сущность процессов электрохимической размерной обработки состоит в анодном растворении металла в ходе электролиза при регулярном удалении образующихся отходов. А потому - и это самое ценное - для процессов электрохимического "резания" практически не существует труднообрабатываемых металлов.
Все эти достоинства процессов электрохимической обработки могут быть с успехом использованы в домашних условиях для выполнения многих интересных и полезных работ. Например, с их помощью можно за 20-30 минут вырезать упругую пластину из лезвия бритвы, прорезать отверстие сложной формы в тонком листе металла, выточить спиралеобразную канавку на круглом стержне . Для выполнения всех этих работ достаточно иметь выпрямитель переменного тока, дающий на выходе напряжение 6-10 вольт, или выпрямитель для микродвигателей на 6 вольт, или, наконец, комплект из 2-3 батареек для карманного фонаря. Куски же провода, металла, клей и другие подсобные материалы найдутся в любой домашней мастерской.

Фрезерование.

Если в какой-нибудь заготовке нужно сделать углубление сложной конфигурации - например, вырезать номер квартиры , - то для этого нужно взять лист ватмана и на нем начертить в натуральную величину контур углубления, которое вы хотите получить. Затем лезвием бритвы или ножницами вырежьте и удалите нарисованный контур, а лист обрежьте в соответствии с формой и размерами заготовки. Полученный таким образом шаблон-маску (1) наклейте с помощью резинового клея или клея БФ-88 на поверхность заготовки (2), присоедините к заготовке провод от положительного полюса выпрямителя или комплекта батареек и на все ее оставшиеся без изоляции поверхности нанесите 1-2 слоя любого лака или нитрокраски. Неплохо покрыть лаком или краской сам шаблон-маску. Дав покрытию подсохнуть, опустите заготовку в стакан с концентрированным раствором поваренной соли, напротив шаблона-маски установите пластинку-катод (3) из любого металла и подключите ее к отрицательному полюсу выпрямителя или источника тока.
Как только ток будет включен, начнется процесс электрохимического растворения металла внутри контура шаблона-маски. Но уже через некоторое время интенсивность процесса снизится, что можно заметить по уменьшению количества выделяющихся на катоде (3) пузырьков. Это означает, что на обрабатываемой поверхности образовался изолирующий слой из отходов процесса. Чтобы удалить их и одновременно замерить глубину выемки, деталь надо вынуть из стакана и, стараясь не повредить шаблон-маску, небольшой жесткой кисточкой счистить рыхлый слой отходов с обрабатываемой поверхности. После этого, периодически вынимая деталь для контроля размеров и удаления отходов, процесс можно продолжить до тех пор, пока глубина выемки не достигнет требуемой величины. А когда обработка будет закончена, удалив изоляцию и шаблон-маску, деталь необходимо промыть водой и смазать маслом во избежание коррозии.

Штамповка и гравирование.

Когда в тонком листе металла нужно сделать отверстие сложной конфигурации, принципы электрохимической обработки остаются теми же, что и при фрезеровании. Тонкость состоит лишь в том, что для того, чтобы кромки отверстия получились ровными, шаблон-маску (1) необходимо наклеить на заготовку с двух сторон. Для этого контуры шаблона-маски (1) следует вырезать в сложенном вдвое листе бумаги и, наклеивая шаблон на заготовку (2), ориентировать его по одной из ее сторон . А кроме того, чтобы ускорить обработку и обеспечить равномерный съем металла с обеих сторон, пластину катода (3) целесообразно согнуть в виде буквы "U" и уже в нее поместить обрабатываемую заготовку.
Для изготовления же из листовой стали - например, из полотна лезвия бритвы - деталей любого профиля поступают несколько иначе. Из бумаги вырезают профиль самой детали (1) и наклеивают его на заготовку (2) . Затем лаком покрывают всю противоположную сторону стального полотна, а со стороны шаблона изоляцию из лака наносят так, чтобы она не примыкала к шаблону. И лишь в одном месте наносимую изоляцию нужно узкой перемычкой (3) довести до шаблона - в противном случае растворение неизолированных поверхностей вокруг шаблона может закончиться раньше, чем оформится контур детали. Для получения же более точных деталей можно вырезать два шаблона, наклеить их на заготовку с обеих сторон и провести обработку в U-образном катоде. Аналогичными способами можно делать на металле и различные надписи, как выпуклые, так и "вдавленные".

Нарезание резьбы и спиральных канавок.

Одной из разновидностей процесса фрезерования является электрохимическое нарезание спиральных канавок и резьбы. Этот способ может пригодиться для изготовления в домашних условиях, например, шурупов по дереву или спиральных сверл. При нарезании резьбы на шурупе в качестве шаблона-маски (1) нужно взять тонкий резиновый шнур квадратного сечения 1х1 миллиметр, с натяжением намотать по спирали на цилиндрическую заготовку (2) и закрепить его концы нитками (3). А затем те поверхности заготовки, которые не подлежат травлению, изолировать лаком. В результате электрохимической обработки между витками резины на заготовке образуется спиральная впадина резьбы. Теперь нужно заострить или, точнее, сделать коническим тот конец заготовки, который будет служить входящим в дерево жалом шурупа. Для этого заготовку нужно вынуть из ванны, снять с нее резину и подсушить. А затем, покрыв лаком ее поверхность таким образом, чтобы открытыми остались только первые 2-3 нитки резьбы, заготовку возвращают в ванну и продолжают электрохимическую обработку еще некоторое время.
Для изготовления же в домашних условиях спирального сверла в качестве шаблона-маски (1) надо взять три шнура резины того же сечения и навить их на термообработанную цилиндрическую заготовку (2), но уже в два захода . Затем не подлежащие обработке поверхности заготовки, а для надежности и резиновые шнуры нужно покрыть лаком и, опустив деталь в стакан-ванну, произвести электрохимическое фрезерование канавок сверла до нужной глубины. Теперь эти канавки требуется расширить для образования так называемой "спинки" сверла (3). Для этого из каждой полосы резиновой изоляции удаляются два шнура из трех, и электрохимическое фрезерование продолжается еще некоторое время. После этого, удалив остатки изоляции и заточив заходную часть, вы получите отличное спиральное сверло.

Шлифование.

Чтобы отшлифовать поверхность цилиндрических деталей методом электрохимии, помимо традиционного оснащения, необходимо иметь небольшой электромоторчик или дрель. Предварительно изолировав лаком не подлежащие обработке поверхности детали, укрепите ее на валу электродвигателя (1), установите двигатель вертикально на каком-либо кронштейне и опустите обрабатываемый конец детали (2) в ванну с электролитом . Питание детали-анода (2) током в этом случае лучше всего организовать скользящим контактом, идущим к валу двигателя, а катод (3) сделать плоским, равным по длине обрабатываемой поверхности. Теперь остается включить электродвигатель и питание ванны. С началом процесса начнется потемнение поверхности - образование отходов. Для получения правильной цилиндрической формы обрабатываемой поверхности эти отходы необходимо непрерывно удалять. Это удобно делать с помощью зубной щетки с укороченным для жесткости ворсом, которую, прижав к детали, следует размеренно двигать вниз-вверх. Периодически вынимая деталь для замеров диаметра, таким образом можно получить поверхность с точностью размеров по второму классу.

Полирование.

Для того, чтобы отполировать какую-либо стальную поверхность, заготовьте две деревянные "колобашки" (1) размером 40х40 миллиметров : одну для чернового и вторую для чистового полирования. Закрепите на них играющие роль катода согнутые углом пластинки из жести (2) таким образом, чтобы их положение можно было регулировать по высоте. Для отладки процесса полирования нужно взять заготовку (3), подключить ее к положительному полюсу источника тока и поместить в ванну с электролитом с таким расчетом, чтобы уровень раствора лежал немногим выше горизонтальной части катода (2). Затем черновую "колобашку" следует окунуть одним из торцов в находящийся в ванне раствор поваренной соли, вынуть и насыпать на него щепотку тонкого абразивного порошка. Теперь, включив ток, начните кругообразными движениями полировать деталь. При этом может случиться так, что электрохимическое растворение будет идти быстрее, чем процесс удаления отходов абразивом. Чтобы устранить это несоответствие, поднимите выше пластину катода, и скорость растворения уменьшится. Отполировав всю поверхность первой "колобашкой", смените раствор электролита на чистый, отмойте деталь от абразива и с помощью второй "колобашки" приступайте к чистовому полированию, которое следует вести либо совсем без абразива, либо используя вместо него зубной порошок. При некоторой тренировке таким способом можно получить на деталях зеркальную поверхность в два-три раза быстрее, чем механическим полированием.

"Мороз" на белой жести.

Возьмите пустую консервную банку из-под консервов или просто кусок белой жести и подсоедините к проводу от положительного полюса выпрямителя. А к другому полюсу подключите любой металлический стержень, предварительно сделав на его нижнем конце тампон из ваты. Если теперь этот своеобразный "помазок" окунуть в раствор поваренной соли и затем начать им не спеша водить по поверхности жестянки, то с ней будут происходить удивительные вещи. В тех местах, где вы 2-3 раза провели "помазком", появляются сверкающие кристаллы "мороза" - выявится кристаллическая структура оловянного покрытия. Если продолжать процесс, то на металле вскоре появятся серые островки отходов, прочно связанные с металлом. А в дальнейшем вся поверхность жести сделается пятнисто-серой, с характерным причудливым рисунком.
Для получения на металле различных декоративных узоров можно попробовать применить растворы разных солей или кислот. Так, например, если вместо раствора поваренной соли взять однопроцентный раствор серной кислоты, то "проявляющиеся" кристаллы приобретут коричневый оттенок. Если жестяную пластинку посыпать зубным порошком, то рисунок "мороза" станет более контрастным, с молочно-серым оттенком. Предварительно нагревая отдельные части жестяной детали до местного оплавления олова и быстро охлаждая их в воде, можно получать самые замысловатые орнаменты на металле. Особенно хорошо выглядят такие орнаменты, если их сверху покрыть цветным лаком. Попробуйте, и вы убедитесь, что из простой консервной банки можно сделать немало красивых вещей.

Я. М. Я м польский

СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ

СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ОКОН ВНУТРЕННИХ

КАНАЛОВ В ДЕТАЛЯХ ИЗ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Заявлено 8 февраля 1957 r. за № 566488 н Комитет ио делам изобретений и открытий ири Сонете Министров СССР

Изобретение относится к способам электролитического фрезерования соединительных окон внутренних каналов в деталях из алюминия н его сплавов.

Известные способы такого рода не дают возможности выполнить внутреннее соединение каналов в труднодоступных местах. Согласно изобретению, для получения таких каналов используются медные трубки, которые служат для подвода н отвода электролита н являются катодом. В качестве электролита используется раствор нейтрал.ной соли, например, раствор технической поваренной соли.

Предлагаемый способ электролитического фрезерования поясняется чертежом.

В изделии 1, снабженном двумя или более каналами 2, требуется выполнить канал 3, соединяющий два первых канала. Для этого в один из каналов 2 вставляется изоляционно-уплот11ительная трубка 4, внутри которой 1расположены медные трубки 5 и 6, служашие для подвода и отвода электролита, Изделие присоединено к положительному полюсу источника тока и служит анодом, а медные трубки — к отрицательному полюсу и служат катодом, По трубке 5 насосом непрерывно подается электролит. Под действием тока и механического воздействия струи электролита происходит анодное растворение металла изделия в направлении струи электролита. По трубке 6 электролит попадает в сборник и затем снова в подаюший насос.

Для обработки алюминиевых изделий в качестве электролита применяется 10 — 20%-HblH раствор технической поваренной соли. Плотность тока должна быть равна 10—

Напряжение источника тока 15—

25 в. При подборе соответствуюших электролитов способ может быть применен для отработки других металлов. № 110679

Предмет изобретения

Отв. редвктор Л. Г. Голаидский

Стандартгиз. Подп. к печ. 14/1Ч 1958 г. Объем О,I25 и. л. Тираж 85О, цеиз 28 иоп.

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мпиистрои СССР

Москва, Неглинная, д. 23. Зак. 1980

1. Способ электрол итнчес кого фрезерования соединительных окон внутренних каналов в деталях из алюминия и его сплавов, состоящий в том, что на обрабатываемую поверхность направляют струю электролита, а изделие и струю электролита подключают к источнику постоянного тока, о т л и ч а ю ш и йс я т c M, что, с целью создания возможности выполнения отверстий в труднодоступных местах, для подачи н отвода электролита используют медные трубки, соединяемые с отрицательным полюсом источника тока.

2. Способ по и. 1, отлич ающи йся тем, что в качестве электролита используют раствор технической поваренной соли.

Похожие патенты:

Изобретение относится к аппаратуре для электрохимического анализа и может быть использовано в качестве датчика в составе полярографической аппаратуры

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в электротехнической промышленности, в приборостроении и для декоративных целей при производстве товаров народного потребления. Способ характеризуется тем, что анод из серебра и серебряных сплавов и металлический катод погружают в электролитическую ванну и на них подают напряжение 280-370 В при анодной плотности тока 0,4-0,8 A/см2 и при температуре водного раствора электролита 20-40 °С, при этом в качестве электролита используют водный раствор, содержащий хлористый аммоний, аммоний лимоннокислый и винную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлористый аммоний 3-10; аммоний лимоннокислый 2-6; винная кислота 1-3; вода остальное. Технический результат заключается в полировании серебряной или серебросодержащей детали - анода и получении оксида серебра на поверхности катода.

Изобретение относится к области электрохимической обработки заготовок из цветных металлов, а именно к используемому для обработки водному раствору электролита. Раствор электролита содержит лимонную кислоту с концентрацией в диапазоне от 1,665 г/л до 982 г/л, гидродифторид аммония с концентрацией от 2 г/л до 360 г/л и не более 3,35 г/л сильной кислоты. Обработка поверхности заготовки включает подвергание поверхности воздействию ванны с водным раствором электролита, регулирование температуры ванны меньше или равной 85°C, подключение заготовки к аноду источника питания постоянного тока и погружение катода источника питания постоянного тока в ванну и пропускание через ванну тока менее чем 255000 ампер на квадратный метр. Изобретение позволяет использовать водный раствор электролита для обработки различных цветных металлов, при этом электролит является экологически безопасным и не создает опасных отходов. 6 н. и 23 з.п. ф-лы, 12 ил., 9 табл.

Изобретение относится к области электрохимических методов обработки металлических поверхностей, в том числе декоративной обработки. Способ включает обработку поверхности серебра в водном растворе тиосульфата натрия Na2S2O3×5H2O - 790 г/л при температуре 35±2 °C при использовании импульсных униполярных и биполярных токов прямоугольной формы следующих амплитудно-временных параметров: tимп=0,1-10,0 мс, tотр.имп=0,1-10,0 мс, длительность задержки импульса тока отрицательной полярности tз=0,1-10,0 мс, tпаузы=0,1-10,0 мс, амплитудная плотность тока в импульсе положительной полярности iимп=0-5 А/см2, амплитудная плотность тока в импульсе отрицательной полярности iотр.имп=0-5 А/см2 и продолжительность обработки 0,5-15,0 минут, причем ток является униполярным, когда ioтp.имп=0. Технический результат – формирование устойчивых к внешним воздействиям окружающей среды пассивных декоративных пленок на поверхности сплава серебра 925 пробы. 3 ил.

Химическими называются методы обработки материалов, в которых снятие слоя материала происходит за счет химических реакций в зоне обработки. Достоинства химических методов обработки: а) высокая производительность, обеспечиваемая относительно высокими скоростями протекания реакций, прежде всего отсутствием зависимости производительности от величины площади обрабатываемой поверхности и ее формы; б) возможность обработки особо твердых или вязких материалов; в) крайне малое механическое и тепловое воздействие в процессе обработки, что делает возможным обработку деталей малой жесткости с достаточно высокой точностью и качеством поверхности.

Размерное глубокое травление (химическое фрезерование) является наиболее распространенным методом химической обработки. Этим методом целесообразно пользоваться для обработки поверхностей сложных в плане форм на тонкостенных деталях, получения трубчатых деталей или листов с плавным изменением толщины по длине, а также при обработке значительного числа мелких деталей или круглых заготовок с большим; количеством обрабатываемых мест (перфорация цилиндрических поверхностей труб). Путем местного удаления этим методом из лишнего материала в ненагруженных или малонагруженных можно снизить общий вес самолетов и ракет, не снижая их прочности и жесткости. В США использование химического фрезерования позволило снизить вес крыла сверхзвукового бомбардировщика на 270 кг. Этот метод позволяет создавать новые элементы конструкций, например листы 1 переменной толщины. Химическое фрезерование находит применение также при изготовлении печатных схем радиоэлектронной аппаратуры. В этом случае у панели из изоляционного материала, покрытой с одной или двух сторон медной фольгой, травлением удаляют заданные схемой участки.

Технологический процесс химического фрезерования складывается из следующих операций.

1. Подготовка деталей к химическому фрезерованию для обеспечения последующего плотного и надежного сцепления защитного покрытия с, поверхностью детали. Для алюминиевых сплавов эту подготовку осуществляют: обезжириванием в бензине Б70; легким травлением в ванне с едким натром 45-55 г/л и фтористым натром 45-55 г/л при температуре 60-70° С в течение 10-15 мин для снятия плакированного слоя; промывкой в теплой и холодной водах и осветлением в азотной кислоте с последующей промывкой и сушкой. Для нержавеющих и титановых сплавов подготовку деталей производят путем протравливания для снятия окалины в ванне с плавиковой (50-60 г/л) и азотной (150-160 г/л) кислотами или в ванне с электроподогревом до 450-460° С в едком натре и азотнокислом натрии (20%) с последующей промывкой и сущкой, обезжириванием и легким травлением с повторной промывкой и сушкой.

2. Нанесение защитных покрытий на места обрабатываемой детали, не подлежащие травлению. Его производят путем установки специальных накладок, химически стойких шаблонов прилипающего типа или, наиболее часто, нанесением лакокрасочных покрытий, в качестве которых обычно используют перхлорвиниловые лаки и эмали, полиамидные лаки и материалы на основе не опреновых каучуков. Так, для алюминиевых сплавов рекомендуется эмаль ПХВ510В, растворитель РС1 ТУ МХП184852 и эмаль ХВ16 ТУ МХПК-51257, растворитель Р5 ТУ МХП219150, для титановых сплавов - клей АК20, разбавитель РВД. Для лучшего сцепления этих покрытий с металлом иногда предварительно производят анодирование поверхности. Нанесение лакокрасочных покрытий осуществляют кистями или пульверизаторами с предварительной защитой мест травления шаблонами или путем погружения в ванну; в последнем случае на высушенной защитной пленке производят разметку контура, затем его прорезку и удаление.

3. Химическое растворение производят в ваннах с соблюдением температурного режима. Химическое фрезерование алюминиевых и магниевых сплавов производят в растворах едких щелочей; сталей, титана, специальных жаропрочных и нержавеющих сплавов - в растворах сильных минеральных кислот.

4. Очистка после травления деталей из алюминиевых сплавов с эмалевым защитным покрытием производится промывкой в проточной воде при температуре 50+70° С, отмачиванием защитного покрытия в более горячей проточной воде при температуре

70-90° С и последующим снятием защитного покрытия ножами вручную или мягкими щетками в.растворе этилацетата с бензином (2:1). Затем производят осветление или легкое травление и сушку.

Качество поверхности после химического фрезерования определяется исходной шероховатостью поверхности заготовки и режимами травления; обычно она на 1-2 класса ниже чистоты исходной поверхности. После травления все имевшиеся ранее на заготовке дефекты. (риски, царапины, неровности) сохраняют свою глубину, но уширяются, приобретая большую плавность; чем больше глубина травления, тем сильнее проявляются эти изменения. На качество поверхности влияют также способ получения заготовок и их термообработка; прокатанный материал дает лучшую поверхность по сравнению со штампованным или прессованным. Большая шероховатость поверхности с резко выраженными неровностями получается на литых заготовках.

На шероховатость поверхности оказывают влияние структура материала, размер зерен и их ориентация. Закаленные алюминиевые листы, подвергнутые старению, имеют более высокий класс чистоты поверхности. Если структура крупнозернистая (например, металл отожжен), то окончательно обработанная поверхность будет с большими шероховатостями, неровной, бугристой. Наиболее пригодной для химической обработки следует считать мелкозернистую структуру. Заготовки из углеродистой стали лучше обрабатывать химическим фрезерованием перед закалкой, так как в случае наводороживания при травлении последующий нагрев способствует удалению водорода. Однако тонкостенные стальные детали желательно закаливать перед химической обработкой, так как последующая термическая обработка может вызвать их деформацию. Обработанная химическим фрезерованием поверхность всегда несколько разрыхлена вследствие растравливания, и поэтому этот метод Значительно снижает усталостные характеристики детали. Учитывая это, для деталей, работающих в условиях циклических нагрузок, необходимо после химического фрезерования проводить полирование.

Точность химического фрезерования ±0,05 мм по. глубине и не менее +0,08 мм по контуру; радиус закругления стенки выреза получается равным глубине. Химическое фрезерование обычно производят на глубину 4-6 мм и реже до 12 мм; при большей глубине фрезерования резко ухудшается качество поверхности и точность обработки. Минимальная окончательная толщина листа после травления может составлять 0,05 мм, поэтому химическим фрезерованием можно обрабатывать детали с очень тонкими перемычками без коробления, проводить обработку- на конус путем постепенного погружения детали в раствор. При необходимости травления с двух сторон нужно либо располагать заготовку вертикально так, чтобы дать возможность выделяющемуся газу свободно подниматься с поверхности, либо травить в два приема - 1 сначала с одной стороны, а потом с другой. Второй способ предпочтительнее, так как при вертикальном расположении заготовки верхние кромки вырезов обрабатываются хуже из-за попадающих туда пузырьков газа. При изготовлении глубоких вырезов следует применять специальные меры (например, вибрации) по удалению с обрабатываемой поверхности газа, который препятствует осуществлению нормального процесса. Контроль глубины, травления в процессе обработки осуществляют погружением Одновременно с заготовкой контрольных образцов, непосредственным контролем размеров толщиномерами типа индикаторной скобы или электронными, а также посредством автоматического весового контроля.

Производительность химического фрезерования определяется скоростью удаления материала по глубине. Скорость травления возрастает с повышением температуры раствора примерно на 50-60% на каждые 10° С, а также зависит от вида раствора, его концентрации и чистоты. Перемешивание раствора в процессе травления можно производить сжатым воздухом. Процесс травления определяется экзотермической реакцией, поэтому подача сжатого воздуха несколько его охлаждает, однако в основном постоянство температуры обеспечивается помещением в ванну водяных змеевиков.

Травление методом погружения имеет ряд недостатков - использование ручного труда, частичный пробой защитных пленок на необрабатываемых поверхностях. При обработке ряда деталей более перспективен струйный метод травления, при котором подача щелочи осуществляется форсунками.

Средством повышения производительности химического фрезерования является использование ультразвуковых колебаний с частотой 15-40 кгц; в этом случае производительность обработки увеличивается в 1,52,5 раза - до 10 мм/ч. Процесс химической обработки также значительно ускоряется под воздействием инфракрасного излучения направленного действия. В этих условиях отпадает необходимость в нанесении защитных покрытий, так как сильному нагреву подвергается металл по заданному контуру нагрева, остальные участки, будучи холодными, практически не растворяются.

Время травления устанавливают опытным путем на контрольных образцах. Протравленные заготовки вынимают из травильной машины, промывают в холодной воде и для удаления эмульсии, краски и клея БФ4 обрабатывают при температуре 60-80° С в растворе, содержащем 200 г/л каустической соды. Готовые детали тщательно промывают и сушат в потоке воздуха.

Улучшение условий черновой обработки заготовок резанием путем предварительного удаления корки травлением является другим примером растворяющего действия реактива. Перед травлением заготовки с целью удаления окалины подвергают обдувке песком. Травление титановых сплавов производят в реактиве, состоящем из 16% азотной и 5% фтористоводородной кислот и 79% воды. По данным зарубежной литературы, для этой цели применяют травление в соляных ваннах с последующей промывкой в воде и затем повторным травлением в кислотных травителях для окончательной очистки поверхности.

Химическое воздействие технологической среды находит применение и для улучшения процессов обычного резания; все более широкое применение находят методы обработки материалов, основанные на сочетании химического и механического воздействий. Примерами уже освоенных методов является химико-механический способ шлифования твердых сплавов, химическое полирование и др.