Obróbka elektrochemiczno-ścierna. Podstawy i zastosowanie.


autor: Stanisław Zaborski
Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
rok wydania: 2007
liczba stron: 402
oprawa: miękka
format: B5
ISBN:[zasłonięte]978-8393-368-1


Podręcznik zawiera wiadomości na temat obróbki elektrochemiczno-ściernej, odmiany
obróbki erozyjnej. Można ją zaliczyć do obróbki hybrydowej. W pracy opisano:

• zjawiska fizykochemiczne zachodzące na granicy faz metal-elektrolit,
• oddziaływanie wodoru z materiałem obrabianym,
• mechanizm zdejmowania naddatku obróbkowego,
• skład chemiczny elektrolitów stosowanych do obróbki
materiałów trudno obrabialnych i ich oczyszczanie,
• różne narzędzia ścierne (katody) i ich obciąganie,
• obrabiarki i urządzenia,
• zalecenia dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy,
• wyniki badań doświadczalnych, które mogą być wykorzystywane w praktyce.

Książka jest adresowana do studentów kierunków technicznych, kadry technicznej
w zakładach przemysłowych i wszystkich zainteresowanych problematyką
erozyjnych metod kształtowania wyrobów.


SPIS TREŚCI:

Przedmowa 9
Wprowadzenie 11
Wykaz ważniejszych symboli i akronimów 15

1. Zjawiska fizykochemiczne na granicy faz 18
1.1. Granica faz metal-elektrolit 18
1.2. Granica faz półprzewodnik-elektrolit 20
1.3. Ustalenie typu przewodnictwa warstwy tlenkowej 22
1.4. Potencjały elektrodowe 23
1.4.1. Potencjał ładunku zerowego 26
1.4.2. Pomiary potencjału ładunku zerowego 27
1.4.3. Badania eksperymentalne 29
1.4.4. Wzór Nernsta 31
1.4.5. Potencjały mieszane 32
1.4.6. Procesy utleniania i redukcji 34
1.5. Polaryzacja elektrod metalowych 35
1.5.1. Polaryzacja stężeniowa 36
1.5.2. Polaryzacja aktywacyjna 37
1.5.3. Polaryzacja oporowa 39
1.6. Polaryzacja anodowa 39
1.6.1. Napięcie rozkładowe 40
1.6.2. Mechanizm anodowego roztwarzania 42
1.6.3. Układ elektrolityczny 45
1.6.4. Pasywacja powierzchni anody 51
1.7. Polaryzacja katodowa 56
1.7.1. Nadnapięcie wydzielania wodoru 56
1.7.2. Katodowe osadzanie jonów metali 58
1.7.3. Badania doświadczalne 63
1.7.4. Identyfikacja osadu na powierzchni czynnej ściernicy 64

2. Zjawiska powierzchniowe 66
2.1. Adhezja ciał stałych 66
2.1.1. Wpływ obróbki ubytkowej na właściwości adhezyjne 68
2.2. Tarcie zewnętrzne i siły szlifowania 69
2.2.1. Pomiar siły stycznej
2.3. Tribosorpcja wodoru w materiale obrabianym 74
2 4. Zwilżanie powierzchni przez ciecz 76
2.4.1. Pomiary kąta zwilżania obrobionych powierzchni
2.5. Zużycie powierzchni katody
2.5.1. Rodzaje zużycia narzędzi ściernych 79
2.5.2. Pomiary zużycia narzędzi ściernych 82

3. Kinetyka procesów elektrodowych 86
3.1. Szybkość reakcji chemicznych 86
3.2. Wpływ temperatury na szybkość reakcji elektrodowych 88
3.3. Inhibitowanie anodowego roztwarzania 92
3.4. Energia aktywacji anodowego roztwarzania 93
3.4.1. Pomiar energii aktywacji anodowego roztwarzania 95
3.5. Entropia aktywacji 98

4. Oddziaływanie fazy gazowej z obrabianym materiałem 101
4.1. Cząsteczki gazu uderzające w powierzchnię 101
4.2. Aktywacja i jonizacja gazu 103
4.3. Adsorpcja gazu na powierzchni metalu 104
4.4. Dyfuzja gazu w metalu 106
4.4.1. Dyfuzja powierzchniowa 107
4.4.2. Współczynnik dyfuzji 108
4.4.3. Zależność współczynnika dyfuzji od temperatury 109
4.4.4. Dyfuzja reaktywna 109
4.4.5. Dyfuzja objętościowa 110
4.5. Siła oddziaływania gazów 110
4.6. Mechanizm wydzielania się wodoru 111
4.6.1. Środowisko wodoru a materiał obrabiany 114
4.6.2. Wodorowy mechanizm zarodkowania mikropęknięć w obrabianym materiale 116
4.6.3. Źródła wydzielania się wodoru w szlifowaniu elektrochemicznym 118
4.6.4. Dyfuzja wodoru w przestrzeni międzyelektrodowej 119
4.6.5. Dyfuzja wodoru w obrabianym materiale 120
4.7. Nawodorowanie badanych materiałów podczas szlifowania elektrochemicznego 122
4.7.1. Pomiary nawodorowania badanych materiałów 123
4.7.2. Powstanie fazy wodorkowej 126
4.7.3. Badania strukturalne obrobionej powierzchni po nawodorowaniu 127
4.8. Pomiary tarcia wewnętrznego w nawodorowanych materiałach 131
4.8.1. Przygotowanie próbek i ich nawodorowanie 132
4.8.2. Metoda pomiaru tarcia wewnętrznego 132
4.8.3. Pomiar tarcia wewnętrznego 133
4.8.4. Wyniki pomiarów tarcia wewnętrznego 134

5. Elektrolity i ich właściwości 139
5.1. Rodzaje roztworów elektrolitów 140
5.2. Wymagania stawiane elektrolitom 142
5.3. Lepkość elektrolitu i metody jej wyznaczania 143
5.3.1. Wiskozymetr Hopplera 144
5.3.2. Wiskozymetr przepływowy 146
5.3.3. Wiskozymetr rotacyjny 147
5.3.4. Wiskozymetr Ostwalda 148
5.4. Wpływ lepkości elektrolitów na ruchliwość jonów 149
5.5. Stężenie jonów wodorotlenkowych 152
5.6. Konduktywność elektrolitu 155
5.6.1. Wpływ stężenia i temperatury na przewodność właściwą elektrolitów 156
5.6.2. Konduktometry 159
5.7. Zwilżalność elektrolitu 161
5.8. Zadania elektrolitu i jego dobór 163
5.8.1. Metodyka wyboru elektrolitu 165
5.9. Oczyszczanie elektrolitów 166
5.9.1. Oczyszczanie elektrolitu za pomocą hydrocyklonu 168
5.10. Oddziaływanie elektrolitu na środowisko i obsługę 169

6. Materiały i narzędzia ścierne stosowane w obróbce elektrochemiczno-ściernej 171
6.1. Charakterystyka materiałów ściernych 171
6.2. Klasyfikacja wielkości ziaren ściernych 175
6.2.1. Struktura narzędzi ściernych 178
6.2.2. Wymiary i oznaczanie narzędzi ściernych 178
6.3. Budowa i zastosowanie ściernic 183
6.4. Narzędzia stosowane w szlifowaniu elektrochemicznym 185
6.4.1. Rodzaje narzędzi 186
6.4.2. Charakterystyka wartości użytkowych ściernic supertwardych 188
6.4.3. Właściwości skrawne ściernic diamentowych 192
6.5. Obciąganie ściernic 193
6.5.1. Mechaniczne obciąganie ściernic 193
6.5.2. Metody erozyjne obciągania ściernic 196

7. Mechanizm usuwania naddatku obróbkowego w szlifowaniu
elektrochemicznym węglików spiekanych 203
7.1. Model powierzchni obrabianego materiału 205
7.2. Mechanizm anodowego roztwarzania metalu 207
7.2.1. Wytwarzanie fazy solnej na anodzie 208
7.2.2. Selektywne roztwarzanie węglików spiekanych 210
7.3. Mechanizmy wspomagające proces skrawania metalu 214
7.4. Usuwanie warstwy powierzchniowej w obrabianym materiale 220
7.5. Rentgenowskie pomiary krystalitów WC 226

8. Elektrochemiczna intensyfikacja szlifowania 229
8.1. Obróbki hybrydowe 229
8.2. Sposoby intensyfikacji procesu 232
8.2.1. Procesy cząstkowe usuwania materiału obrabianego 234
8.3. Synergia procesu w szlifowaniu elektrochemicznym 234
8.3.1. Współczynnik synergizmu 236

9. Zasady obróbki elektrochemicznej-ściernej 238
9.1. Efekt mechanochemiczny 239
9.2 Wyznaczenie krzywych polaryzacyjnych badanych materiałów 242
9.3. Opracowanie matematycznego modelu obiektu badań 245
9.4. Oddziaływanie czynnika mechanicznego na czynnik elektrochemiczny 247
9.4.1. Różne rodzaje ściernego szlifowania elektrochemicznego 247
9.4.2. Wpływ gęstości prądu na zmianę potencjału anody 249
9.5. Charakterystyki prądowo-napięciowe badanych materiałów 251
9.6. Wyznaczenie wartościowości kobaltu i wolframu oraz wydajności prądowej w warunkach szlifowania elektrochemicznego 253

10. Odmiany obróbki elektrochemiczno-ściernej 256
10.1 Obwód elektryczny w obróbce elektrochemiczno-ściernej 261
10.2. Szlifowanie elektrochemiczne 262
10.2.1. Szlifowanie elektrochemiczne ściernicą 263
10.2.2. Zjawiska fizykochemiczne w szlifowaniu elektrochemicznym 265
10.2.3. Czynniki występujące w szlifowaniu elektrochemicznym 266
10.2.4. Udział skrawania w szlifowaniu elektrochemicznym 268
10.2.5. Odmiany ściernego szlifowania elektrochemicznego 269
10.2.5.1. Szlifowanie elektrochemiczne powierzchni płaskich 270
10.2.5.2. Rzeczywista powierzchnia styku elektrod 271
10.2.5.3. Szlifowanie elektrochemiczne wałków i otworów 273
10.2.5.4. Szlifowanie elektrochemiczne powierzchni kształtowych 276
10.2.5.5. Szlifowanie elektrochemiczne powierzchni o małej sztywności 277
10.2.5.6. Szlifowanie elektrochemiczne uniwersalną ściernicą 280
10.2.5.7. Szlifowanie elektrochemiczne neutralnym narzędziem 282
10.2.5.8. Charakterystyka szlifowania z elektrodami pomocniczymi 283
10.3. Ostrzenie elektrochemiczne narzędzi 285
10.4. Szlifowanie elektrochemiczne taśmami ściernymi 287
10.4.1. Zjawiska fizykochemiczne występujące w szlifowaniu elektrochemicznym 2S9
10.4.2. Energia właściwa szlifowania elektrochemicznego taśmą ścierną 291
10.4.3. Szlifowanie elektrochemiczne taśmą ścierną powierzchni płaskich 292
10.4.3.1. Stanowisko badawcze 293
10.4.3.2. Narzędzia, materiały i układy pomiarowe 295
10.4.3.3. Efekty szlifowania elektrochemicznego taśmą ścierną powierzchni płaskich 295
10.4.4. Szlifowanie elektrochemiczne taśmą ścierną po wierzchni walcowych 299
10.4.4.1. Katoda metalowo-ścierna 302
10.4.4.2. Kinematyka ruchu roboczego taśmy ściernej 303
10.4.4.3. Badania i wyniki badań doświadczalnych 303
10.5. Szlifowanie elektrochemiczne luźnym ścierniwem 308
10.5.1. Badania doświadczalne 310
10.6. Gładzenie elektrochemiczno-ścierne 313
10.6.1. Czynniki i zjawiska w gładzeniu elektrochemiczno-ściernym 315
10.6.2. Odmiany gładzenia elektrochemicznego 316
10.6.3. Sposoby doprowadzenia elektrolitu 318
10.6.4. Parametry i efekty gładzenia elektrochemicznego 318
10.7. Niekonwencjonalna obróbka przetłoczno-ścierna 321
10.7.1. Obróbka przetłoczono ścierna 321
10.7.2. Rodzaje niekonwencjonalnych obróbek przetłoczno-ściernych 323

11. Obrabiarki do obróbki elektrochemiczno-ściernej 330
11.1. Obrabiarka jako system wytwórczy 331
11.2. Systemy komunikacyjne w obrabiarkach 333
11.2.1. Budowa systemów komunikacyjnych maszyn wytwórczych 333
11.3. Energochłonność obróbki elektrochemiczno-ściernej jako systemu wytwórczego 336
11.3.1. Energochłonność szlifowania mechanicznego obrabianych materiałów 337
11.3.2. Energochłonność szlifowania elektrochemicznego i roztwarzania elektrochemicznego
11.3.3. Energochłonność właściwa w szlifowaniu mechanicznym i szlifowaniu elektrochemicznym 339
11.3.4. Bilans mocy szlifierki 340
11.4. Szlifierki elektrochemiczne 341
11.4.1. Szlifierki elektrochemiczne do płaszczyzn 343
11.4.2. Szlifierki elektrochemiczne do wałków i otworów 348
11.4.3. Ostrzarki elektrochemiczne 352
11.5. Inne obrabiarki i procesy 360
11.5.1. Obrabiarki do gładzenia elektrochemicznego 360
11.5.2. Wiercenie elektrochemiczno-ścierne 363
11.5.3. Obróbka udarowo-ścierna 367
11.5.3.1. Obrabiarki do obróbki udarowo-ściernej 373
11.5.3.2. Obróbka elektrochemiczno-ultradźwiękowo-ścierna 375
11.5.4. Elektrochemiczne metody przecinania 379
11.5.4.1. Przecinanie anodowo-mechaniczne 381
11.5.4.2. Przecinanie elektrochemiczno-ścierne 383
11.5.4.3. Polerowanie elektrochemiczno-ścierne 386
11.5.5. Bezpieczeństwo i higiena pracy przy obsłudze i eksploatacji obrabiarek elektrochemiczno-ściernych 387
11.5.5.1. Zalecenia dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy podczas eksploatacji obrabiarek elektrochemiczno-ściernych 388

Literatura 390