Stationary Electrochemical Machining Simulation Applying to Precision Technologies

Предложена модифицированная постановка задачи электрохимического формообразования для математического моделирования прецизионных технологических процессов. В качестве примера рассмотрен процесс резки пластинчатым электрод-инструментом. Для описания технологий с высокой локализацией процесса растворения используется ступенчатая функция выхода по току для моделирования анодного растворения в пассивирующих электролитах при коротких импульсах тока. Эта функция определяет скорость движения анодной границы в области активного электрохимического растворения, а также границы зоны, где растворение отсутствует. С помощью этой модели сформулированы задачи стационарного и предельно-стационарного формообразования. Предельная модель описывает процесс с максимальной локализацией. Стационарная модель характеризуется наличием участка анодной границы, на котором плотность тока имеет критическое значение. Проведены исследования во всем диапазоне соотношений максимального и критического значений напряженности на поверхности анода.

Ключевые слова

ступенчатая функция; локализация процеса; стационарная модель.

Литература

1. McGeough, J.A. Principles of Electrochemical Machining / J.A. McGeough. - London: Chapman and Hall Ltd., 1974.
2. Давыдов, А.Д. Высокоскоростное электрохимическое формообразование / А.Д. Давыдов, Е. Козак. - М.: Наука, 1990.
3. Datta, M. Fundamental Aspects and Applications of Electrochemical Microfabrication / M. Datta, D. Landolt // Electrochimica Acta. - 2000. - V. 45. - P. 2535-2558.
4. Rajurkar, K.P. Review of Electrochemical and Electrodischarge Machining / K.P. Rajurkar, M.M. Sundaram, A.P. Malshe // Procedia CIRP. - 2013. - V. 6. - P. 13-26.
5. Kenney, J.A. Electrochemical Machining with Ultrashort Voltage Pulses: Modelling of Charging Dynamics and Feature Profile Evolution / J.A. Kenney, G.S. Hwang // Nanotechnology. - 2005. - V. 16, № 7. - P. 309-313.
6. Rajurkar, K.P. Micro and Nano Machining by Electro-Physical and Chemical Processes / K.P. Rajurkar, G. Levy, A. Malshe, M.M. Sundaram, J. McGeough, X. Hu, R. Resnick, A. DeSilva // CIRP Annals-Manufacturing Technology. - 2006. - V. 55, № 2. - P. 643-666.
7. Forster, R. Micro-ECM for Production of Microsystems with a High Aspect Ratio / R. Forster, A. Schoth, W. Menz // Microsystem Technologies. - 2005. - V. 11, № 4. - P. 246-249.
8. Idrisov, T.R. Estimation of the Process Localization at the Electrochemical Machining by Microsecond Pulses of Bipolar Current / T.R. Idrisov, A.N. Zaitsev, V.P. Zhitnikov // Journal of Materials Processing Technology. - 2004. - V. 149. - P. 479-485.
9. Клоков, В.В. Электрохимическое формообразование / В.В. Клоков. - Казань: Казанский государственный университет, 1984.
10. Седыкин, Ф.В. Исследование анодного тока при электрохимической обработке при постоянном и импульсном напряжении / Ф.В. Седыкин, Б.П. Орлов, В.Ф. Матасов // Технология машиностроения. - 1975. - Т. 39. - С. 3-10.
11. Маннапов, А.Р. Полуэмпирическая математическая модель нестационарного процесса импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом-инструментом в локально-одномерном приближении / А.Р. Маннапов, В.П. Житников, С.С. Поречный // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2011. - Т. 15, № 3. - С. 60-66.
12. Котляр, Л.М. Определение формы анода с учетом свойств электролита в задачах электрохимической размерной обработки металлов / Л.М. Котляр, Н.М. Миназетдинов // Прикладная механика и техническая физика. - 2003. - Т. 44, № 3. - С. 179-184.
13. Каримов, А.Х. Методы расчета электрохимического формообразования / А.Х. Каримов, В.В. Клоков, Е.И. Филатов. - Казань: Казанский государственный университет, 1990.
14. Volgin, V.M. Effect of Current Efficiency on Electrochemical Micromachining by Moving Electrode / V.M. Volgin, V.V. Lyubimov, I.V. Gnidina, A.D. Davydov, T.B. Kabanova // Procedia CIRP. - 2016. - V. 55. - P. 65-70.
15. Житников, В.П. Использование разрывных функций для моделирования растворения при стационарном электрохимическом формообразовании / В.П. Житников, Е.М. Ошмарина, Г.И. Федорова // Известия Вузов. Математика. - 2010. - № 10. - С. 77-81.
16. Котляр, Л.М. Моделирование электрохимического формообразования с использованием криволинейного электрода при ступенчатой зависимости выхода по току от его плотности / Л.М. Котляр, Н.М. Миназетдинов // Прикладная механика и техническая физика. - 2016. - Т. 44, № 1. - С. 146-155.