Моделирование электрохимической размерной обработки цилиндрических поверхностей частично изолированным катодом-инструментом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведено моделирование процесса электрохимической размерной обработки (ЭХРО) внешней поверхности вращающейся цилиндрической детали цилиндрическим катодом с частично изолированной поверхностью. Показано, что частичная изоляция поверхности электрода-инструмента (ЭИ) позволяет увеличить локализацию процесса растворения металла на нужном участке обрабатываемой детали. Степень локализации тем больше, чем меньше неизолированная часть ЭИ и минимальный межэлектродный зазор, при котором происходит обработка. Частичная изоляция поверхности ЭИ приводит к некоторому снижению производительности ЭХРО, но краевой эффект на границе изолированной и неизолированной частей ЭИ частично компенсирует этот недостаток.

Об авторах

В. М. Волгинa

Тульский государственный университет; Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН

Email: volgin@tsu.tula.ru
Тула, Россия; Москва, Россия

И. В. Гнидина

Тульский государственный университет

Email: volgin@tsu.tula.ru
Тула, Россия

Т. Б. Кабанова

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН

Email: volgin@tsu.tula.ru
Москва, Россия

В. Н. Андреев

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН

Email: volgin@tsu.tula.ru
Москва, Россия

А. Д. Давыдов

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: davydov@elchem.ac.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Electrochemical machining, Eds. de Barr, A.E. and Oliver, D.A. London: Macdonald, 1968.
  2. Wilson, J.F. Practice and Theory of Electrochemical Machining, New York: Wiley, 1971.
  3. Румянцев, Е.М., Давыдов, А.Д. Технология электрохимической обработки металлов, Москва: Высшая школа, 1984. [Rumyantsev, E. and Davydov, A., Electrochemical Machining of Metals, Moscow: Mir, 1989.]
  4. Шманев, В.А., Филимошин, В.Г., Каримов, А.Х., Петров, Б.И., Проничев, Н.Д. Технология электрохимической обработки деталей в авиадвигателестроении. М.: Машиностроение, 1986. [Shmanev, V.A., Filimoshin, V.G., Karimov, A. Kh., Petrov, B.I., and Pronichev, N.D., Technology of Electrochemical Machining of Parts in Aircraft Engine Manufacturing (in Russian), Moscow: Mashinostroenie, 1986.]
  5. Давыдов, А.Д., Волгин, В.М., Любимов, В.В. Электрохимическая размерная обработка металлов: процесс формообразования. Электрохимия. 2004. Т. 40. С. 1438. [Davydov, A.D., Volgin, V.M., and Lyubimov, V.V., Electrochemical machining of metals: Fundamentals of electrochemical shaping, Russ. J. Electrochem., 2004, vol. 40, p. 1230.] https://doi.org/10.1007/s11175-005-0045-8
  6. Житников, В.П., Зайцев, А.Н. Импульсная электрохимическая размерная обработка. М.: Машиностроение, 2008. [Zhitnikov, V.P. and Zaitsev, A.N., Pulsed Electrochemical Machining (in Russian), Moscow: Mashinostroenie, 2008.]
  7. Painuly, M., Singh, R.P., and Trehan, R., Electrochemical machining and allied processes: a comprehensive review, J. Solid State Electrochem., 2023, vol. 27, p. 3189. https://doi.org/10.1007/s10008-023-05610-x
  8. Ge, Y.C., Zhu, Z., Ma, Z., and Wang, D., Large allowance electrochemical turning of revolving parts using a universal cylindrical electrode, J. Mater. Process Tech., 2018, vol. 258, p. 89. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.03.013
  9. Wang, D., Zhu, Z., Wang, H., and Zhu, D., Convex shaping process simulation during counter-rotating electrochemical machining by using the finite element method, Chinese J. Aeronautics, 2016, vol. 29, no. 2, p. 534. http://dx.doi.org/10.1016/j.cja.2015.06.022
  10. Wang, D., Zhu, Z.W., He, B., Zhu, D., and Fang, Z., Counter-rotating electrochemical machining of a combustor casing part using a frustum cone-like cathode tool, J. Manuf. Process, 2018, vol. 35, p. 614. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.09.016
  11. Cao, W., Wang, D., and Zhu, D., Modeling and experimental validation of interelectrode gap in counter-rotating electrochemical machining, Int. J. Mech. Sci., 2020, vol. 187, p. 105920. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105920
  12. Cao, W., Wang, D., Ren, Z., and Zhu, D., Evolution of convex structure during counter-rotating electrochemical machining based on kinematic modeling, Chinese J. Aeronautics, 2021, vol. 34, p. 39. https://doi.org/10.1016/j.cja.2020.09.003
  13. Wang, D., Li, J., He, B., and Zhu, D., Analysis and control of inter-electrode gap during leveling process in counter-rotating electrochemical machining, Chinese J. Aeronautics, 2019, vol. 32, p. 2557. https://doi.org/10.1016/j.cja.2019.08.022
  14. Cao, W., Wang, D., Cui, G., and Le, H., Analysis of the roundness error elimination in counter-rotating electrochemical machining, J. Manuf. Process, 2022, vol. 76, p. 57. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.02.015
  15. Wang, D., Zhu, Z., Zhu, D., He, B., and Ge, Y., Reduction of stray current in counter-rotating electrochemical machining by using a flexible auxiliary electrode mechanism, J. Mater. Process Technol., 2017, vol. 239, p. 66. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2016.08.008
  16. Dawes, C.L., Capacitance and potential gradients of eccentric cylindrical condensers, Physics, 1933, vol. 4, no. 2, p. 81.
  17. Weber, E., Electromagnetic Fields: Theory and Applications, New York: Wiley, 1950, vol. 1.
  18. Kasper, C., The theory of the potential and the technical practice of electrodeposition: IV. The flow between and to circular cylinders, Trans. Electrochem. Soc., 1940, vol. 78, no. 1, p. 147.
  19. Morales, M., Diaz, R.A., and Herrera, W.J., Solutions of Laplace’s equation with simple boundary conditions, and their applications for capacitors with multiple symmetries, J. Electrostat., 2015, vol. 78, p. 31. https://doi.org/10.1016/j.elstat.2015.09.006
  20. Deconinck, J., Current Distributions and Electrode Shape Changes in Electrochemical Systems, in: Lecture Notes in Engineering, vol. 75. Berlin: Springer, 1992.
  21. Kozak, J., Computer simulation system for electrochemical shaping, J. Mater. Process Technol., 2001, vol. 109, no. 3, p. 354. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(00)00825-6
  22. Pattavanitch, J., Hinduja, S., and Atkinson, J., Modelling of the electrochemical machining process by the boundary element method, CIRP Annals, 2010, vol. 59, no. 1, p. 243. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2010.03.07223
  23. Volgin, V.M., Kabanova, T.B., and Davydov, A.D., Modeling of through-mask electrochemical micromachining, J. Appl. Electrochem., 2015, vol. 45, p. 679. https://doi.org/10.1007/s10800-015-0843-y
  24. Volgin, V.M., Lyubimov, V.V., and Davydov, A.D., Modeling and numerical simulation of electrochemical micromachining, Chem. Eng. Sci., 2016, vol. 140, p. 252. https://doi.org/10.1016/j.ces.2015.09.034
  25. Volgin, V.M., Gnidina, I.V., Sidorov, V.N., Kabanova, T.B., and Davydov, A.D., Modeling of electrochemical micromachining of cylindrical hole surface by eccentric cathode, J. Solid State Electrochem., 2024, vol. 28, p.1475. doi: 10.1007/s10008-023-05661-0
  26. Britz, D. and Strutwolf, J., Digital Simulation in Electrochemistry, Berlin: Springer. 2005.
  27. Babur, O., Smilauer, V., Verhoeff, T., van den Brand, M., A survey of open source multiphysics frameworks in engineering, Proc. Computer Science, 2015, vol. 51, p. 1088. https://doi.org/10.1016/j.procs.2015.05.273
  28. Betcke, T. and Scroggs, M.W., Bempp-cl: A fast Python based just-in-time compiling boundary element library, J. Open Source Software, 2021, vol. 6, no. 59, p. 2879. https://doi.org/10.21105/joss.02879
  29. Nishimura, N., Fast multipole accelerated boundary integral equation methods, Appl. Mech. Rev., 2002, vol. 55, no. 4, p. 299. https://doi.org/10.1115/1.1482087
  30. Dongarra, J. and Sullivan, F., Guest editors introduction to the top 10 algorithms, Comput. Sci. Eng., 2000, vol. 2, p. 22. https://doi.org/10.1109/MCISE.2000.814652
  31. Liu, Y.J. and Nishimura, N., The fast multipole boundary element method for potential problems: a tutorial, Eng. Anal. Bound. Elem., 2006, vol. 30, no. 5, p. 371. https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2005.11.006
  32. Liu, Y., Fast Multipole Boundary Element Method: Theory and Applications in Engineering, Cambridge: Cambridge University, 2009.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025