Техника - молодёжи 1944-07-08, страница 12

Было замечено, что в ваннах для получения меди электролитическим путем положительный электрод становится блестящим, как после полировки.

первый — это дороговизна, . трудоемкость^ ш техническая сложность отделочных операций, и второй, наиболее существенный,— это наличие на поверхности тончайшего слоя, состоящего из деформированных кристаллов. Это и приводит в конечном счете к поверхностным дефектам и образованию поверхностного слоя с отличными от основного металла свойствами.

Природа* этого слоя, его характер,» состав, условия образования и свойства уже десятилетия являются- предметом пристального внимания ученых, начиная с английского ученого Бейльби, впервые в 1911 году указавшего на> -наличие этого слоя и начавшего исследование его.

Природу этого слоя деформированных кристаллов, часто называемого слоем Бейльби, еще нельзя считать окончательно установленной. Но его отрицательное влияние во многих случаях практического применения металлов несомненно*

Этот слой понижает способность металлической поверхности отражать свет, изменяет ее твердость, ухудшает сопротивление коррозии, приводит к ошибочным заключениям об истинном строении металла при исследовании шлифов, ухудшает проводимость электрических контактов я т. п.-

Эти недостатки, присущие любой, механически обработанной поверхности, в сочетания с дороговизной, длительностью и трудоемкостью полировки, особенно современных сверхтвердых специальных статей и сплавов, постоянно побуждали исследователей и практиков искать более дешевых и более совершенных качественных способов отделки, сводящих к минимуму поверхностные дефекты.

Здесь открытию нового способа — элек-Троцолировки — помогло случайное наблюдение.

Для того чтобы лучше понять принцип электрополировки, напомним читателям несколько сведений из основ электрохимии.

При прохождении электрического тока через растворы электролитов, то есть жидкостей, проводящих ток, происходит ряд изменений. Если опустить в раствор две металлические пластинки и соединить их с источником тока, происходит либо выделение газов и разложение раствора, либо растворение пластинки (анода), соединенной с положительным полюсом источника тока, и одновременно осаждение того или иного металла из раствора на пластинке, соединенной с отрицательным полюсом (катодом).

На этом основано получение электролизом меди, рафинировка (очистка) ее, нанесение на металлы поверхностных металлических покрытий (цинкование, йнкелирова-нне, хромирование), снятие их, например удаление олова с белой жести.

Практики, работающие на электролитных ваннах, например при рафинировке меди, неоднократно наблюдали особое явление, заключающееся в том, что анод, обычно медный, после некоторого периода работы становится- блестящим.

Этому явлению долго не придавалось значения, пока в 1929/30 году исследователи французской телефонной компании не сделали попытку воспользоваться им для блестящего травления никелевых цилиндров радиоламп. Обработка заключалась в следующем.

Никелевый цилиндр, подлежащий полировке, подвешивался в ванну в качестве анода (то есть соединялся с 4- источника тока). Вторым полюсом (катодом, соединенном с — источника тока) служила пластинка свинца или меди, В ванну наливали раствор фосфорной кислоты. - Спустя несколько минут после начала пропускания тока никелевый анод становился блестящим и гладким, то есть достигался тот же эффект, для получения которого раньше требовалась длительная механическая полировка.

Ряд исследовательских работ, проведенных в последующие годы, расширил рецептуру составов, пригодных для? электрополировки, уточнил условия- ее проведения, и уже в 1939/40 году несколько крупных американских предприятий ввели ее в качестве производственной операции для отделки выпускаемой продукции.

В скудных описаниях, время от времени появлявшихся в иностранной технической литературе,, приводились сведения о необычайной эффективности электрополировки, особенно 'В сочетании с конвейером, об экономичности и быстроте ее и высоком качестве поверхности, обработанной подобным способом.

Однако в заграничной печати наиболее важные сведения или ке приводились, или публикуемые данные были настолько неполны <» противоречивы, что пользование ими оказывалось невозможным.

В течение 1940—1944 годов в нашей лаборатории был проведен ряд работ по исследованию н расшифровке наилучших условий электраполировки. В результате этих работ» продолжающихся и сейчас» установлена исключительная простота и удобство электрической полировки. Применяя соответствующие составы электролитов, режимы (время, температура, ток, напряжение), можно в теяение.. нескольких минут добиться высокого качества* полировки.

На электрополнрованной поверхности совершенно отсутствует слой Бейльби, блеск и отражательная способность ее гораздо выше, повышена также и коррозионная устойчивость. Прочность образцов металла, полированных электролитически, выше, чем полированных механически.

Электрополировка занимает несравненно меньше времени, чем механическая обработка металла, причем площадь изделия не играет никакой роли: мелкая деталь и большой лист металла полируются в одно и то же время, меняется лишь требуемая сила тока*.

Оборудование для электрополировки гораздо проще и дешевле, чем для механической. Оказывается возможным полировать детали любой конфигурации, кривизны и рельефа, что при механической полировке очень сложно. Перечень преимуществ можно продолжить, но и приведенного достаточно для оценки значения и. революционизирующей рол» этого нового метода в технике поверхностной обработки металлов.

Как же протекает этот замечательный процесс электрополировки? На этот счет существует несколько более или менее правдоподобных и подтверждающихся опытами гипотез. Согласно наиболее удачной из них электрополировка происходит следующим образом.

Сила тока, протекающего в электролитной ванне, зависит от сопротивления' слоя* жидкости между электродами, то есть от расстояния между шши. Поэтому, если поверхность электрода шероховата, то наибольшее относительное количество электричества будет протекать между выступающими, наиболее близкими друг к другу

участками поверхности электродов. Но электричество не может само протекать через раствор. Для того чтобы электрические заряды могли перейти через электролит, с анода должны «отплыть» атомы металла к «причалить» к катоду, «перевозя* на себе электрические заряды. Значит, с выступающих шероховатых частей поверхности анода будет отрываться больше частиц металла, со впадин меньше, до тех пор, пока вся» поверхность не сделается совершенной -гладкой, не отполируется. Этому способствует и* то, что в глубине впадин удерживается вязкая пленка солей —продуктов растворения, имеющих повышенное

ufпплирпйдип!

Ь 1)0 0 КВТ

Полировка деталей позволяет шить габариты изделий.

умень-

электрическое сопротивление и еще более препятствующих прохождению тока, а на выступах она смывается. Однако эта гипотеза, подходящая для многих металлов, в некоторых случаях недостаточна. Остаются нерешенными многие вопросы. Не ясно, например, куда девается углерод, освобождающийся при растворении углеродистых сталей. Нами установлено, что большей частью он образует с кислородом газообразные продукты. Однако условия и причины окисления его недостаточно ясны.

Не ясно далее, почему при электрополировке легированных сталей исчезают границы зерен, вещество которых отлично по составу от зерен основного металла, в то время как при обработке в кислотах, растворяющих металл, без тока они четко выявляются.

Перечень подобных вопросов, ожидающих разрешения к являющихся каждый в отдельности, темой для больших исследовательских и опытных работ, можно было бы значительно продолжить.

Но даже незначительная часть их дает достаточное представление о сложности и многогранности вопросов, связанных с такой, казалось бы, обыденной вещью, как блестящая полированная поверхность металла. А успешное решение этих проблем, широкое внедрение электрополировки в машиностроение обещает дать очень много.

При электрополировке мы сможем* не увеличивав веса ш размеров машин, заставить работать их на большую мощность. Ответственные детали механизмов, и машин, работающие в тяжелых ■» сложных условиях, могут конструироваться с меньшими запасами прочности, более компактными и дешевыми.

Трудоемкая операция механической полировки заменится простой, автоматической, не требующей квалифицированного обслуживания обработкой в электрополировочных ваннах.

Значительно облегчится внедрение в технику и использование твердых сплавов « высококачественных сталей, инструмент из которых после электрополировки будет обладать повышенной стойкостью.

Таким образом, получение гладкой полированной - поверхности превращается в проблему, имеющую большое значение для всех отраслей нашего народного хозяйства и обороны страны, и ее успешное решеике уже недалеко.

10