Обработка производится прямым копированием электрода-инструмента (2) на заготовку (1) в ванне с рабочей  жидкостью с прокачкой или  без прокачки ее через каналы (3) в  ЭИ. Для стабилизации обработки используют вибрацию ЭИ (fэи), а для повышения точности обработки – осцилляцию (θоэи) в процессе перемещения электрода в направлении заготовки (θпэи).

Рис. Электроэрозионное  прошивание.

         Подача  электрода-инструмента со скоростью  vпэи относительно заготовки и вибрация с частотой fэи

Обработка производится прямым копированием в ванне с  рабочей жидкостью с одновременной  прокачкой ее через электрод-инструмент или без прокачки и т.д.

При электроимпульсной  обработке используют электрические  импульсы большой длительности (500–10000 мкс), в результате чего происходит дуговой разряд.

Большие мощности импульсов получаемые от электронных  или машинных генераторов тока, обеспечивают высокую производительность процесса обработки.

Электроимпульсная обработка производится при напряжениях генератора импульсов U=18–36 В.

При электроимпульсной  обработке съем металла в единицу  времени в 8–10 раз больше, чем  при электроискровой обработке, однако точность размеров и шероховатость обработанных поверхностей ниже.

Высокочастотная электроискровая обработка применяется для повышения точности и уменьшения шероховатости поверхностей обработанных электроимпульсным методом. Метод основан на использовании электрических импульсов малой мощности при частоте 100-150 кГц.

Полярность включения электрода-инструмента и заготовки – прямая. Точность выше, а шероховатость поверхности ниже, чем при электроискровой обработке.

 

2. ХРОМИРОВАНИЕ

 

         Создание  первых производственных установок  по хромированию относится к концу 20-х годов текущего столетия. За истекший период времени хромовые покрытия, по сравнению с другими гальваническими покрытиями, получили наиболее широкое распространение. Такое положение объясняется ценными свойствами хрома, позволяющими сочетать в покрытии красивый внешний вид и коррозионную стойкость с высокой твердостью и износостойкостью.

   Важной  областью хромирования являются защитно-декоративные покрытия. Наряду с этим хромовые покрытия получили широкое распространение  в машиностроении для увеличения износостойкости новых деталей машин и инструмента, а также для восстановления изношенных деталей. Последнее приобрело особенно большое значение при ремонте двигателей внутреннего сгорания в связи с созданием технологии пористого хромирования.

   Однако  применение электролитического хромирования для восстановления изношенных деталей машин ограничивается глубиной износа. В случаях, когда величина износа достигает 0,7 – 1,0 мм хромирование становится нерациональным, так как при большой толщине слоя покрытия продолжительность процесса осаждения велика, а осажденный металл имеет склонность к скалыванию.

   В этих случаях может быть применено  железнение. Твердость и износостойкость  электролитического железа значительно  ниже, чем хрома. Поэтому железненные  детали подвергаются дополнительно  хромированию или цементации.

      Нельзя  забывать так же о том, что шламы  гальванических процессов являются основным источником загрязнения почвы, водоемов и сельскохозяйственных угодий. При неэффективной очистке гальваностоков тяжелые металлы попадают в природные  водоемы, почву и по пищевым цепям доходят до человека. Аналогичная ситуация возникает при выщелачивании тяжелых металлов кислотными дождями и природными органическими кислотами из шламов в местах их захоронений. Таким образом, круг замыкается, и растворы солей тяжелых металлов в конечном итоге попадают в водоемы.

      В настоящее время гальванические производства имеют практически  все предприятия машиностроительной, электротехнической и других отраслей промышленности России. Переработка  гальванических шламов для предприятий обременительна, поэтому после нейтрализации (перевода в менее растворимые соединения) направляются на захоронение. Однако это не решает проблемы сохранения окружающей среды. Поскольку и после нейтрализации шламы являются в той или иной степени токсичными. Попадание ионов тяжелых металлов в почву и воду вызывает антропогенные геохимические аномалии в атмосфере, гидросфере, приводит к ослаблению жизнедеятельности почвенных бактерий, определяющих плодородие почвы, оказывает вредное воздействие на живые организмы растительного и животного мира. В частности хром является весьма канцерогенным веществом, вызывающий опухолевые процессы.

      В последнее время установлено, что  ионы тяжелых металлов нарушают работу кальмодумина – основного регулятора процессов жизнедеятельности организма, в результате чего развиваются наследственные болезни, сердечно-сосудистые расстройства, рак и др.

      К концу ХХ века из ежегодно образовывающихся в России более чем 20 млн. тонн неутилизируемых  высокотоксичных промышленных отходов 0,75 млн. тонн составили гальваношламы.

   Несмотря  на значительное снижение объемов гальванического  производства в последние годы, которое  по некоторым оценкам достигло 40-50 %, проблема утилизации гальванических шламов и сточных вод гальванического  производства остается для Российской Федерации одной из наиболее важных.

 

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

 

     Хром  – элемент 6-й группы периодической  системы элементов Д.И. Менделеева. Его атомный номер 24, атомная масса 51,99. До хрома ни один элемент периодической  системы не выделяется электролизом из водных ресурсов.

     Физические  свойства хрома следующие: температура  плавления 1890 - 1900 ^оС; плотность (при 20 ^оС) 6,9 7,2 г/см³; температурный коэффициент линейного расширения (при 20 ^оС) 6,6 ´ 10^-6 К^-1; удельная теплоемкость 0,46 ´ 10³ Дж /(кг ´ К).

     Соединения  шестивалентного хрома являются сильными окислителями. Все хромовые кислоты относятся к сильным; по мере усложнения их состава степень  их диссоциации в разбавленных растворах  возрастает. Оксид Cr₂ O₃ обладает амфотерными свойствами. Соединения Cr²⁺⁺, обладающие основными свойствами, неустойчивы.

     Электрически  осажденный хром обладает рядом ценных свойств: высокой твердостью, износоустойчивостью, термостойкостью и химической устойчивостью.

     Хром  обладает большой стойкостью против воздействия многих кислот и щелочей: он нерастворим в растворах азотной и серной кислот, в соляной и горячей серной кислотах легко растворяется, на воздухе и под действием окислителей пассивируется – на его поверхности образуется тонкая окисная пленка. Хром положительный потенциал и не обеспечивает при наличии в покрытии пор электрохимической защиты от коррозии стальных деталей.

     Хорошо  полированная поверхность хрома  имеет высокие декоративные качества, которые отличаются стабильностью  во времени: хром не тускнеет даже после нагрева до 670 – 720 К. Сернистые соединения на хром не действуют.

     Хромовые  покрытия применяют в следующих  случаях:

1. Для защитно-декоративных целей. Хромовое покрытие с подслоем меди и никеля хорошо защищает сталь от коррозии, придавая изделиям красивый внешний вид. Защитно-декоративному хромированию подвергают детали автомобилей, велосипедов, приборов и т.п.
2. Для увеличения отражательной способности. Отражательная способность хромового покрытия уступает лишь отражательной способности серебра и алюминия, однако вследствие более высокой стойкости против окисления отражательная способность хрома более стабильна. Хромовое покрытие поэтому широко используется в производстве зеркал, отражателей, прожекторов.
3. Для увеличения износоустойчивости. Хромирование с этой целью используется в инструментальном производстве при отделке мерильных инструментов, фильер для волочения металлов и т.п. Большой эффект дает хромирование штампов и матриц при изготовлении различных изделий из резины, пластмасс, кожи, стекла. В этом случае хромовое покрытие не только обеспечивает износостойкость, но также исключает налипание прессуемых материалов к поверхности матриц. Хромовое покрытие значительно снижает смачиваемость стенок форм расплавленным стеклом или металлом. Значительное повышение износостойкости трущихся поверхностей стенок цилиндров и поршневых колец двигателей внутреннего сгорания достигается при применении процессов пористого хромирования.
4. Для восстановления изношенных размеров. Наращивание слоя хрома на изношенные поверхности термообработанных валов, втулок позволяет восстановить размеры деталей и этим увеличить срок эксплуатации изделий.

     Толщина хромовых покрытий устанавливается  в зависимости от условий эксплуатации и назначения покрытий по отраслевой нормативно-технической документации и имеет следующие значения, мкм:

     Защитно-декоративные:              по никелевому подслою ……………………………………………………………….0,5 - 1,5

     для деталей из меди и ее сплавов…………………………………………………...…6,0 – 9,0

     Повышающие  износостойкость пресс-форм, штампов и т.п…………………………9 – 60

     Восстанавливающие изношенные размеры……………………………………………до 500

 

     4. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ.

     Электролитическое хромирование применяется для внешней  отделки изделий, повышения износостойкости, для защиты от коррозии и в ряде других случаев.

     Декоративные  и защитно-декоративные покрытия хромом отличаются долговечностью. Поэтому  многие изделия, и в особенности  работающие в тяжелых условиях эксплуатации, подвергаются декоративному хромированию: например, детали автомобилей, самолетов, вагонов, приборов, а также инструменты и изделия бытового характера.

     Полированные  хромовые покрытия обладают хорошей  отражательной способностью. Коэффициент  отражения света хромом достигает 70%. Эта величина несколько меньше, чем для серебра, но зато хром не тускнеет на воздухе. Поэтому хромирование используется в производстве различного типа фар и других малоответственных светоотражателей. Наряду с этим, из хромового электролита возможно осаждение черного хрома, применяющегося для уменьшения коэффициента отражения света.

     Износостойкие хромовые покрытия применяются для  многих инструментов и деталей машин, работающих на трение. К хромированию прибегают при покрытии новых  деталей, а также при восстановлении изношенных, потерявших размеры во время работы на трение. Большое значение имеет исправление деталей, забракованных по размерам.

     Номенклатура  деталей, подвергаемых хромированию для  повышения износостойкости, достигает  больших размеров: детали мерительных  инструментов, предельные калибры, режущий  инструмент – метчики, сверла, развертки, фрезы, протяжки, долбяки и пр., инструмент для холодной обработки металлов давлением – волочильные глазки, пуансоны и матрицы для листовой штамповки, штампы для холодной штамповки и т.д.

     Благодаря хромированию не только увеличивается срок службы деталей, но часто повышается качество выпускаемой продукции. Это наблюдается при хромировании валиков бумагопрокатных станов, штампов и прессформ для обработки неметаллических материалов и резины. Здесь важное значение имеют химическая стойкость и плохая смачиваемость хрома, что обеспечивает легкое отделение от формы и блеск отпрессованных деталей.

     Применение  износостойких хромовых покрытий для  восстановления изношенных деталей  станков и двигателей внутреннего  сгорания позволяет во много раз увеличить срок их службы. Примерами подобных деталей могут служить шпиндели станков, шейки коленчатых валов, распределительные валики, толкатели клапанов, поршневые пальцы, шейки валиков различных  агрегатов и другие детали.

     Важной  областью использования износостойких хромовых покрытий является хромирование цилиндров или поршневых колец двигателей внутреннего сгорания. Однако для этих деталей, работающих в условиях ограниченной смазки и высоких удельных нагрузок, положительного эффекта от хромирования можно ждать лишь при покрытии пористым хромом.

     Хромовые  покрытия нашли применение также  для защиты изделий от коррозии. Хром, осажденный при определенных условиях электролиза, обеспечивающих получение беспористых осадков  при толщине слоя 40 – 50 мк, защищает стальные изделия от атмосферной коррозии и коррозии в морской воде.

 

     5. РЕЖИМЫ ХРОМИРОВАНИЯ. 

     Они оказывают большое влияние на свойства хромового покрытия и на его качество.

     Для улучшения кроющей способности  сульфатных электролитов сразу же после загрузки деталей дается ток, в 1,5 раза превышающий расчетное значение (“толчок” тока); через 15-30 с значение тока снижается до номинального. При хромировании стальных деталей вначале дается ток противоположного направления для анодного растворения окисных пленок, а затем “толчок” тока в прямом направлении, как указано выше. “Толчок” тока особенно необходим при хромировании деталей из чугуна.

     Табл. Режимы хромирования