С активным развитием электрохимических технологий набирают популярность все более сложные процессы обработки металлов, помимо традиционных гальванизации и механической обработки деталей. Одновременно получают новые импульсы к развитию давно известные и хорошо себя зарекомендовавшие технологии. Одной из таких традиционных, но незаслуженно забытых технологий в нашей стране, в отличие от стран Запада, является электрохимическая размерная обработка металлов (ЭХРО). Этот процесс начинает привлекать к себе внимание благодаря появлению более функциональных и надежных источников питания и совершенствования систем управления станками для ЭХРО.
Область применения ЭХРО достаточно обширна и включает многие отрасли промышленности за счет широкого спектра решаемых задач. В частности, метод используется для таких работ, как:
- Серийное высокоточное производство металлических изделий — с помощью ЭХРО проводится объемное копирование, когда форма катода (инструмента) проецируется на форму анода (изделия). Это наиболее распространенный способ применения ЭХРО, поскольку позволяет массово изготовлять с высокой повторяемостью и точностью металлические детали (компоненты механизмов, медицинские инструменты и т.д.), а также производить литейные и пресс-формы.
- Прошивание (аналог сверления) металлических изделий с помощью струи электролита.
- Шлифовка и улучшение поверхности изделий (электрополирование) — ЭХРО позволяет выполнить высококачественную обработку поверхности, даже если изначально она покрыта неровностями и заусенцами.
- Резка заготовок — ЭХРО способна резать металлические изделия, создавая значительно более «аккуратные» срезы, чем стандартная распиловка.
Суть ЭХРО состоит в электрохимическом растворении металла анода (изделия) с помощью катода (инструмента) с целью придания ей нужной формы. Во время процесса катод подводится к аноду на малое расстояние, буквально несколько микрон. Важно, что обработка происходит в объеме, что позволяет проводить не только обработку изделия готовой формы, но и создавать требуемую форму из заготовки. При ЭХРО электролит равномерно циркулирует между анодом и катодом со скоростью, обеспечивающей полный вынос продуктов растворения анода.
В качестве примера серийного производства изделий с помощью ЭХРО можно привести декоративные металлические изделия: кулоны, брелки, гравюры, а также изделия из жаропрочных и твердых сплавов: лопатки турбин и компрессоров и т. д.
По сравнению с другими методами обработки металлов, ЭХРО имеет целый ряд преимуществ:
- Инструмент обработки (катод) не изнашивается в процессе.
- Эффективность не зависит от механических свойств обрабатываемых металлов.
- Структура поверхностного слоя не меняется, при этом устраняются неровности и заусенцы, а дополнительная обработка изделия после завершения процесса часто уже не требуется.
- Отсутствие температурного воздействия на обрабатываемую поверхность и отсутствие контакта инструмента с заготовкой. В итоге структура изделия не страдает от перепада температур.
- Обработке могут подвергаться даже мелкие детали из высокопрочных сплавов, механическая работа с которыми затруднительна. Это особенно актуально при наличии требований к точным размерам изделий. При этом катод (инструмент) может быть изготовлен из любых металлов, в том числе имеющих невысокие механико-физические свойства.
- ЭХРО является одним из самых эффективных по производительности процессов в электрохимической обработке.
- В качестве электролита используются водные растворы нейтральных солей малой концентрации, что делает работу более безопасной и экологичной.
Значительным отличием ЭХРО от обычной электрохимической обработки можно назвать работу в условиях чрезвычайно высоких (до нескольких тысяч А/см2) плотностей тока при крайне малых (от сотен до единиц микрон) зазорах между анодом и катодом. Это накладывает требования на механическую конструкцию, поэтому ЭХРО проводится не в обычных гальванических ваннах, а исключительно с помощью специальных установок.
Одним из важнейших факторов для работы установок ЭХРО является обеспечение источником питания импульсного режима работы с высокими требованиями к временным параметрам импульсов тока. Есть прямая связь между длительностью и частотой импульсов тока и точностью изготовления деталей. Не менее важным фактором является наличие импульсного режима стабилизации тока.
В обычных источниках питания, применяемых в установках ЭХРО, практически всегда реализован импульсный режим стабилизации напряжения, или вообще режим без стабилизации. При этом случайное попадание в маленький зазор между анодом и катодам частицы металла или простое соприкосновение катода с анодом в какой-либо точке поверхности вызывает короткое замыкание (КЗ).
В режиме стабилизации напряжения при КЗ происходит мгновенный рост тока в цепи и выброс значительного количества энергии, что приводит к «выгоранию» металла с поверхностей матрицы и заготовки — появление так называемых «прижогов».
Это приводит к необходимости править матрицу или вообще изготавливать ее заново, что недешево! В режиме стабилизации тока таких последствий удается избежать — ток ограничивается источником питания, а напряжение при этом падает практически до нуля, в результате отсутствует выброс большого количества энергии.
Модели источников технологического тока (выпрямителей), обладающих импульсным режимом стабилизации тока и специально разработанные для этих задач, выпускает российская компания «Навиком» на базе силовых модулей «Пульсар Смарт 225/30». Выпрямители на основе данных силовых модулей с успехом применяются в промышленности и зарекомендовали себя как надежные и удобные в эксплуатации выпрямители.
«Навиком» уже более пятнадцати лет поставляет на рынок силовое оборудование для промышленного и частного использования, и за это время накопила огромный опыт разработки надежных устройств, отвечающих высочайшим требованиям к параметрам выходного тока и напряжения.
