Применение технологии электролитно-плазменной обработки

Основным применением электролитно-плазменной обработки поверхностей электропроводящих материалов является их финишная полировка.

Технология полировки металлов плазмой в электролите не только обладает значительными преимуществами перед аналогами, но и позволяет одновременно сочетать сразу несколько технологических процессов. Использование метода электролитно-плазменной полировки оправдано на предприятиях, где необходимо получить следующие эффекты.


Финишная полировка

  1. финишная полировка металла с классом точности 14 (снижение шероховатости до Ra=0,01 мкм)
  2. улучшение отражательных свойств поверхности до 70%

Очистка поверхности

  1. быстрая очистка поверхности от загрязнений (от 30 секунд)
  2. этап в неразрывной технологической операции полировки
  3. удаление любых загрязнителей (краски, масел, окалины, ржавчины/оксидов, абразивных внедрений)
  4. придание гигиенических свойств имплантантам
  5. послойное удаление любых металлических покрытий

Притупление кромок и снятие заусенцев

  1. быстрое снятие заусенцев до 0,3 мм (до 30 секунд)
  2. обработка свартных швов
  3. зачистка изделий сложной формы
  4. обработка больших партий литейных/штамповочных линий
  5. быстрая зачистка изделий из цветных металлов (до 10 секунд)
  6. этап неразрывной технологической операции подготовки к нанесению покрытий

Подготовка к нанесению покрытий

  1. очистка и обезжиривание
  2. травление
  3. активация
  4. эффективное снятие бракованных покрытий для повторного нанесения покрытия
  5. значительное улучшение смачиваемости поверхности

Предварительная заточка инструмента

  1. утонение при заточке сверхтвёрдых материалов без нагревания
  2. доводка режущего инструмента путём утонения режущей кромки
  3. финальная заточка инструмента для хирургии/микрохирургии:
    1. снятие микрозаусенцев
    2. удаление микрозазубрин
    3. удаление загрязнений и внедрений
    4. заточка и полировка в одну технологическую фазу

Обработка полупроводников

  1. подготовка поверхности подложки к эпитаксии
  2. снижение «дефекта кристалла» в больших партиях
  3. улучшение поверхности монокристалла кремния с классом точности 14 (снижение шероховатости до 0,01 мкм)

Полировка драгоценных металлов

  1. изменение отражающий свойств изделий: от зеркальной — до матовой поверхности
  2. безотходная полировка драгоценных металлов: сохранение снятого металла без потерь
  3. снятие инкрустированных элементов с поверхности (снятие алмазного напыления)

Плазменная обработка в электролите: перспективные сферы применения

Задачи полировки металлических изделий не исчерпываются приданием им декоративного блеска. При плазменной обработке промышленных деталей актуальной задачей становится повышения эксплуатационных характеристик изделий, таких как долговечность, надежность, гигиеничность и т.д.

Применение электролитно-плазменной обработки в целях повышения надежности деталей

Известно, что снижение механических свойств металла под влиянием адсорбционного воздействия среды при наличии напряженного состояния (эффект Ребиндера) часто является причиной выхода из строя пружин и других деталей, работающих при воздействии химически активных сред, и в условиях знакопеременных нагрузок в приборах, аппаратах, клапанах и т.д. Обработка плазмой таких деталей в нейтральных электролитах позволяет в несколько раз увеличить надежность и долговечность обработанных изделий.

Повышение надёжности деталей после закалки

Технология электролитно-плазменной полировки использовалась для повышения надежности крупногабаритных термообработанных пружин из нержавеющей стали 3Х13. Полировка проводилась в растворе сульфата аммония с добавкой хлорида аммония при напряжении 340 В. В результате обработки происходило удаление поверхностного слоя хрупкой окалины, образовавшегося при закалке, и дефектного поверхностного слоя металла. После обработки плазмой пружины приобретали блестящий вид, а удаление адсорбционного слоя приводило к возрастанию коррозионной стойкости металла и снижению уровня напряжений в поверхностном слое.

Повышение работоспособности деталей за счет улучшения их обтекаемости

Практика показала, что электролитно-плазменная обработка способствует повышению работоспособности турбинных лопаток для газовых и паровых электростанций, рабочих колес насосов и компрессоров. При этом у полированных деталей не только повышается сопротивляемость усталостным знакопеременным нагрузкам, но и снижается гидродинамическое сопротивление (увеличивается обтекаемость) в газовой и жидкой средах, в результате чего рассеивается меньше энергии и возрастает производительность аппарата.

Улучшение гигиенических свойств металлических изделий при обработке плазмой

Положительные результаты достигнуты при обработке конструкционных деталей оборудования молочной промышленности. Электролитно-плазменная полировка крупногабаритных тарелок промышленных молочных сепараторов приводит к повышению эксплуатационных свойств, росту долговечности и производительности оборудования. Поскольку улучшается циркуляция молока в барабане, повышается качество сепарации, возрастают гигиенические параметры и коррозионная стойкость. Полировка плазмой деталей доильных аппаратов, изготовленных из нержавеющих сталей, способствует не только повышению эстетических параметров изделий, но и улучшению гигиенических показателей, приводит к возрастанию долговечности аппарата.

Снижение износа пары трения

Уменьшение высоты шероховатости поверхности пар трения с 1,5 мкм до 0,5 мкм значительно снижает износ (до 68%) при одинаковом времени работы. Чем чище поверхность пары трения, тем большую нагрузку она несет и тем больше ее долговечность. Установлено, что плазменная полировка деталей специальных шнековых насосов, перекачивающих химически активные жидкости, значительно влияет на долговечность и производительность таких насосов. Это связано с тем, что после полировки шнека длиной 1,5 м, имеющего твердое хромовое покрытие, значительно уменьшается износ внешнего соприкасающегося со шнеком цилиндра, изготовленного из специальной резины.

Улучшение поверхностного слоя металла путем ликвидации пустот

Полировка различного рода прессформ для изготовления деталей из пластмассы, а также для литья под давлением деталей из алюминия, способствует долговечности самих форм, и, кроме того, повышает качество поверхности детали, улучшает структуру поверхностного слоя за счет ликвидации возможных пустот. Из-за сложности рельефа прессформ необходимо дальнейшее изучение влияния неустойчивостей потоков электролита на качество поверхности.

Улучшение и снятие хромовых покрытий

Широко применяемые гальванические покрытия из хрома, кроме повышения эксплуатационных свойств деталей во многих случаях должны создавать и декоративный эффект. Однако это не всегда возможно. Так хромовые покрытия, полученные из тетрахроматного электролита, обладают целым рядом высоких эксплуатационных характеристик, однако, из-за темной окраски и матовости поверхности, не имеют декоративного эффекта. Плазменная обработка (например, в водном растворе сульфата аммония) может значительно расширить область применения хромовых покрытий на деталях мотоциклов и велосипедов. Обработка в электролите различных конструктивных элементов транспортных средств, таких как детали выхлопной трубы, багажника, руля и других показала резкое возрастание светоотражательной способности полированных деталей, исправление отдельных поверхностных дефектов, а также возможность снятия бракованных покрытий с целью повторного их нанесения./p>

Очистка поверхности штампованных изделий

Технология хорошо зарекомендовала себя и для полировки ленты из нержавеющей стали в рулонах весом до 1000 кг, а также полировки ленточных пил (для распиловки дерева) — после термообработки на их поверхности образуется слой окалины. Полировка плазмой данных изделий способствует не только декоративному эффекту, но также облегчает последующую операцию штамповки ленты и повышает срок службы изделий. Полированная поверхность пилы в процессе эксплуатации испытывает меньшее трение и меньше нагревается, поэтому незначительно засмоляется, что упрощает периодическую очистку поверхности пилы растворителями.

Применение плазменной обработки металла в медицине

Значительный интерес к электролитно-плазменной полировке проявляют предприятия, изготавливающие зубопротезные изделия, хирургические и другие медицинские инструменты. В последнее время возникла потребность в создании хирургических инструментов, имеющих отполированную, но матовую поверхность, поскольку яркий блеск от инструмента в лучах светильника иногда ослепляет медицинский персонал. Поэтому после полировки инструмента проводится операция матирования. Такие медицинские изделия изготавливаются из нержавеющих хромистых феррито-мартенситных сталей, и для их полировки требуются электролиты, по составу отличающиеся от растворов, используемых для полировки аустенитных немагнитных нержавеющих сталей.

Ювелирная полировка и плазменная обработка цветных металлов

Электролитно-плазменная обработка весьма перспективна с точки зрения улучшения эксплуатационных свойств ювелирных изделий, корпусов часов, браслетов и других аналогичных изделий сложной формы, а также подготовка их поверхности под нанесение гальванических покрытий. Такие детали, как правило, изготавливаются из специальных сплавов цветных металлов: золота, меди, серебра, никеля, цинка, свинца, которые полируются в специальных электролитах на основе растворов органических соединений: тиомочевины, трилона Б, лимонной кислоты и других. Причем, качество полировки, иногда, весьма сильно зависит от незначительного, в количестве 1–2%, содержания в сплаве легирующих элементов. Например, легирование латуни свинцом в количестве 1–2% делает невозможной полировку корпусов часов из этого сплава в растворах, в которых хорошо полируется латунь, не содержащая свинца.