Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лабораторные работы - по предмету Основы физико-химических методов обработки - файл 1.doc


Лабораторные работы - по предмету Основы физико-химических методов обработки
скачать (5300 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc5300kb.04.12.2011 06:48скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Лабораторная работа № 1 (ЭХО-1)

ФИЗИК0-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ
РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ


Цель работы: изучить физические и химические основы процесса электрохимической размерной обработки (ЭХО) и ознакомиться с работой электрохимической установки; провести ЭХО образца и вычислить линейный съем металла.

Теоретическая часть
Общие сведения об ЭХО

Метод электрохимической размерной обработки, основанный на анодном растворении металла в проточном электролите, был предложен в 1928 году ленинградскими инженерами В.Н.Гусевым и Л.А.Рожковым (а.с. № 38384 от 31.05.28). Широкое применение метода в промышленности началось а 60-х годах с появлением серийно выпускаемых газотурбинных реактивных двигателей, имеющих лопатки турбины фасонной формы из материалов, трудно обрабатываемых механическим резанием.

При ЭХО (рис.1.1) обрабатываемая деталь, называемая электродом-заготовкой (ЭЗ), подключается к положительному, а электрод-инструмент (ЭИ) - к отрицательному полюсу источника постоянного тока напряжением U =10...20 В.

Электрохимическая размерная обработка относится к бесконтактным методам. Анодное растворение металла ЭЗ происходит при наличии межэлектродного зазора (МЭЗ) a=0,1....0,5 мм.

В межэлектродном промежутке (МЭП) со скоростью υэ=5...30 м/с прокачивается рабочая жидкость— электролит, В качестве электролита применяют водные растворы солей, например NaCl , NаNO3 или водные растворы кислот.

Под действием электрического тока происходит растворение материала электрода-заготовки, которая в итоге приобретает форму, соответствующую профилю ЭИ. Продукты анодного растворения уносятся потоком электролита.

Обработка поверхности Э3 проводится при перемещении ЭИ со скоростью V или при неподвижном ЭИ (υ =0).

В настоящее время ЭХО широко применяется на машиностроительных заводах при изготовлении лопаток турбин, компрессоров газотурбинных двигателей и других энергетических машин. Электрохимическим методом эффективно обрабатывают гравюры ковочных штампов, прессформ, колодцы, карманы, фасонные отверстия в различных деталях, снимаются заусенцы и скругляются кромки, проводится клеймение и маркирование, формообразуются наружные и внутренние фасонные поверхности деталей.

Метод ЭXО имеет ряд преимуществ по сравнению с механической обработкой резанием:

- отсутствие износа электрода-инструмента;

- незначительное силовое и температурное воздействие на обрабатываемую поверхность;

  • слабая зависимость скорости съема металла от его прочностных характеристик;

  • возможность одновременного повышения точности формообразования, снижения шероховатости обрабатываемой поверхности и увеличения скорости съема металла.

К недостаткам ЭХО относят повышенную энергоемкость (10...30 кВт×ч/кг) и сложность процесса, относительно высокую стоимость оборудования и оснастки, значительное время подготовки производства.

Метод ЭХО не является широко универсальным. Оборудование для ЭХО различных деталей составляет в машиностроении 1,5% от всего варка станков. Однако в цехах обработки лопаток турбин и компрессоров заводов авиадвигателестроения доля станков для ЭХО достигает 15-20%.



Наибольший экономический эффект обеспечивает применение электрохимической размерной обработки при изготовление деталей с объёмнофасонными поверхностями из

высокопрочных сталей и сплавов при серийном и массовом производстве.
^ Механизм процесса ЭХО

В растворе электролита молекулы соли и воды распадаются, т.е. диссоциируют, на положительные (катионы) и отрицательные (анионы) ионы (рис.1.2). При включении электрического тока начинается направленное перемещение ионов.

Всякая электрохимическая реакция включает следующие три стадии:

1) перенос ионов и молекул к поверхности электродов;

2) электрохимическая реакция - разряд и образование ионов, атомов и молекул;

3) отвод прореагировавших частиц от места реакции.



Скорость процесса определяется скоростью наиболее медленной стадии.

В первой стадии реакции к поверхности катода подходят ионы водорода, молекулы воды и катионы соли, например Nа+; и аноду -анионы соли, например Cl-, и гидроксила ОН-

Во второй стадии при ЭХО в водных растворах солей на катоде происходит реакция разложения молекул воды с выделением водорода



В водородных растворах NaNO3, NH4NO3 на катоде вместо образования водорода или наряду с ним происходит реакция восстановления иона до .



Далее реакция идет до образования аммиака NH3 , растворяющегося в электролите. Поэтому при ЭХО в этих электролитах выделение водорода значительно уменьшается по сравнению с растворами хлоридов (NaCl, KCl, NH4Cl, и т.д.).

При ЭXО в водных растворах кислот на катоде восстанавливается катион Н+, так как он имеет более электроположительный потенциал, чем Nа+:



На аноде происходят процессы ионизации металла и выделения кислорода

; ; .

В третьей стадии реакции от поверхности катода отводится Н2 от анода –Men+ и О2 . Необратимые реакции между анионами ОН- и катионами Men+ c образованием нерастворимых гидроксидов происходят в потоке электролита



Это могут быть гедроксиды Fe(OH)3 , Fе(ОН)2 , Сr(ОН)3, Ni(ОН)2 и др. Твердый продукт анодного растворения, называемый на производстве шламом, представляет собой хлопьевидные частицы гидроксида размерами 1-5 мкм.




Выделившиеся на электродах газы и частицы шлама уносятся из МЭП потоком электролита.

Перенос реагентов в МЭП при ЭХО обуславливается:

  1. молекулярной диффузией при наличии градиента концентраций молекул, атомов, ионов;

  2. миграцией - движением частиц под действием электрического поля;

3) конвективной диффузией - под действием потока электролита.
Следовательно, в общем случае ток в электролите равен суше токов» определяемых этими тремя механизмами переноса

I=IДИФ+IМИГР+IКОНВ.

При течении потока электролита около твердой границы (рис.1.3) образуется вязкий пограничный слой по толщине б которого скорость потока электролита изменяется от нуля на стенке до значения Vэ в ядре потока. Размер . Внутри пограничного вязкого слоя выделяют диффузионный слой δдиф, на котором концентрация частиц изменяется от на стенке

до в потоке.
Считают, что . Значение δ~1 мкм, δДИФ0,1 мкм.

Внутри диффузионного слоя выделяют еще более тонкий двойной электрический слой толщиной ~ 0,001 мкм, в пределах которого происходит электрохимические акты катодной и анодной реакций.

За счет молекулярной диффузии осуществляется перенос анионов, катионов, молекул Н2О к поверхности электродов и отвод продуктов электродных реакций в поток раствора электролита в пределах диффузионного слоя. Например, на поверхности анода концентрация ионов металла достигает максимального значения С`ме. В толще раствора электролита концентрация ионов металла имеет меньшее значение. Градиент концентраций вызывает диффузионный ток, определяемый по закону Фика.

При режиме стационарной диффузии . С увеличением скорости потока электролита υэ толщина вязкого пограничного δ и диффузионного δдиф слоя уменьшается. При постоянном градиенте концентраций ионов это приводит к росту диффузионного тока.

Считают, что конвективная диффузия слабо влияет на перенос реагентов между электродами. За счет конвекции из межэлектродного промежутка удаляются продукты электрохимических реакций: газы и шлам. Поэтому конвективная составляющая Jконв в общем токе незначительна.

В основном потоке электролита, вне диффузионных слоев, преобладает миграционный перенос ионов. В электрохимии ток через электрохимическую ячейку определяют как миграционный ток, например, при плоскопараллельном межэлектродном промежутке.

, (1.1)

где U - найрянение на электродах; Un - потери напряжения в приэлектродннх слоях на компенсацию электродных потенциалов, на налетах, окисных пленках; а - размер МЭЗ; S - площадь поверхности электрода; æ - удельная электропроводность электролита.
^ Определение съема металла и количества выделившихся газов

Если на электроде происходит одна электрохимическая реакция то массу снятого металла или выделившегося газа m определяют по первому закону Фарадея:

m=к·I·t , (1.2)

где к - электрохимический эквивалент металла, газа; I - сила тока; t - время электролиза.


При ЭХО на каждом электроде может протекать две и более реакций. На одну реакцию расходуется только часть общего тока. Поэтому для одной реакции массу снятого металла или выделевшегося газа определяют:

m=η·к·I·t , (1.3)

где η - коэффициент выхода по току металла или газа.

Коэффициент выхода по току в настоящее время определяют экспериментальным путем. При ЭХО конструкционных, инструментальных сталей и сплавов в растворах NaCl η = 0,8...О,95, в растворах NaNO3 η =0,3...0,9. Для реакции выделения водорода при ЭХО в растворах NaCl η=1, в растворах NaNO3, NH4NO3 η уменьшается до 0...0,2. Коэффициент выхода по току кислорода η ≤0,1.

Объем выделившегося водорода V при ЭХО в растворе NaCl согласно законам Фарадея и Авогадро можно определить по упрощенной формуле V=К·m, где V - объем водорода, л; m - масса снятого металла, г; К - коэффициент, равный 0,43 - 0,45 л/г при температуре электролита 20 - 40°С.

^ Порядок выполнения работы

Экспериментальное определение линейного съема металла

В данной работе необходимо определить линейный съем металла



с поверхности электрода-заготовки при ЭХО неподвижным электродом-инструментом за время t (рис.1.4).

Подготовка к эксперименту

I. Изучить установку (с.11-18) дан исследования процесса электрохимической размерной обработки.

2. Изучить правила техники безопасности (приложение 1).

3. Зачистить и протереть контактные поверхности образца и штока,

4. Установить обрабатываемый образец в контейнер и закрепить его на штоке винтом.

5. Закрыть крышку контейнера и закрепить её гайками.

6. Записать в отчет: материал ЭЗ и ЭИ, площадь обрабатываемой поверхности, химический состав электролита.

7. Ареометром измерять плотность электролита, установить соответствующую концентрацию раствора.

8. Термометром измерить температуру электролита.

9. Индикаторной бумагой определить кислотность pH электролита.

10. По суточному отстою электролита оценить степень его загрязнения в % (отношение объема, осадка к объему электролита).

Результаты всех измерений записать в отчет.
Проведение эксперимента

1. Заполнить табл.1.1 отчета.

2. Установить начальный межэлектродный зазор а0=0,5 мм. Отсчет вести по индикатору часового типа.

3. Включить питание пульта управления и станка.

4. Включить подачу электролита и провести прокачку его в течение 1 минуты для установления стационарного режима. Если давления Рвх и Рвых отличаются от требуемых значений, подрегулировать их.



5. Включить вентиляцию.

  1. Включить рабочее напряжение. В начальный момент времени зарегистрировать и записать в отчет (табл.1.2) значения силы тока I0 и напряжения U0.

  2. В течение 1 минуты провести ЭХО образца. В конце обработки зарегистрировать силу тока Iк и напряжение UK (табл.1.2).

  3. Выключить ток, подачу электролита, вентиляцию.

9. Измерить конечный межэлектродный зазор ак (табл.1.2).

10. Повторить опыт еще 2 раза.
Оформление отчёта.

  1. Вычислить средние арифметическое значения и .

  2. Вычислить систематическую θ, случайную ε погрешности прямых измерений а0 и ак и доверительные интервалы Δа0 и ΔaК при доверительной вероятности 0,95.

  3. Записать окончательный результат прямых измерений*

  4. Рассчитать относительные ошибки δа0 и δак,

  5. Вычислить линейный съём материала

  6. Рассчитать доверительный интервал для значения х по формуле

  7. Записать результат эксперимента в окончательном виде.

  8. Сделать выводы о средней скорости съёма металла, об изменении силы тока и напряжения при ЭХО.

ОТЧЕТ

По лабораторной работе № I (ЭХО-1)

студентов (Ф.И.О., № группы) ________________________________________

__________________________________________________________________
Исходные данные

материал образца: сталь_________________________________________
материал электрода-инструмента_________________________________

площадь обрабатываемой поверхности образца S = 5 см2;
электролит - водный раствор _________, рН =_________ , плотность

р =_________г/см3, концентрация _________ %, Т =_________°С;
загрязненность электролита _________ %;

давление электролита: Рвх = 0,15...0,2 МПа (1,5...2 кгс/см2), Рвых= 0,02...0,05 МПа (0,2...0,5 кгс/см2);
время обработки t = 1 мин;
начальный МЭЗ а0= 0,5 мм.

Т а б л и ц a 1.1


п/п

Измеряемая физическая величина

Измерительный прибор

Класс точности, цена деления

1

Плотность электролита







2

Температура







3

Кислотность







4

Межэлектродный зазор







5

Напряжение







6

Сила тока







7

Давление







8











Т а б л и ц a 1.2

№ опыта

J, А

U, в

а, мм

I0

IК

U0

Uк

а0

aк

1



















2



















3










































θ



















ε



















Δх







































δх





















n=3; p=0,95; t=4,3; =
εa = t·Sa =
=
=
=
=
=


Выводы:_________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

^ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

электрохимической размерной обработки

(краткое описание)
Назначение установки

Установка предназначена для исследования процесса электрохимической размерной обработки токопроводящих материалов в плоскопараллельном межэлектродном промежутке.

На установке проводятся:

а) изучение закономерностей изменения межэлектродного зазора от времени обработки;

б) исследование влияния параметров процесса на скорость съема материала и качество обработанной поверхности.

^ Технические характеристики

Рабочее напряжение, В ………………………………………………… 6 ÷ 15.

Максимальный рабочий ток, А ………………………………………… 300.

Скорость подачи образца, мм/мин …………………………………….. 0 ÷ 5.

Максимально потребляемая мощность, кВт ………………………….. 30.

Размеры обрабатываемой поверхности образца, мм …………………. 22x23; 22x45.

Площадь обрабатываемой поверхности образца, см2 ………………… 5; 10.

Конструкция установки

Установка (рис.1.5) состоит из станка, электрооборудования с пультом управления и гидросистемы, предназначенной для хранения, подачи я очистки электролита.

Электрохимический станок

Основными узлами станка являются: станина, контейнер и головка с приводом подачи обрабатываемого образца.

^ Станина состоит из основания 21 и стойки 12 . На основании устанавливается контейнер 11, на стойке монтируется головка 15. Стойка и основание выполнены сварными из стальных листов.

Головка с приводом подачи предназначена доя перемещения обрабатываемого образца 17 в вертикальном направлении. Механическая подача осуществляется от двигателя постоянного тока через редуктор. Ручная подача образца проводится с помощью маховика 13 после переключения муфты 14.

Контейнер представляет собой герметично закрываемую камеру, изготовленную из органического отекла,

В контейнер устанавливается электрод-инструмент 20. Обрабатываемый образец 17 закрепляется на штоке привода подачи винтом.

Э
лектролит прокачивается вдоль плоских рабочих поверхностей электрода-инструмента и образца.

Электрооборудование установки

Электрооборудование установки состоит из блока питания, системы управления с пультом, электродвигателя привода подачи обрабатываемого образца, электродвигателя насоса подачи электролита.

Блок питания и система управления смонтированы в едином металлическом шкафу.

^ Блок питания состоит из силового понижающего трансформатора и выпрямителя. Силовой понижающий трансформатор 29 имеет три сетевых обмотки на 380 В и три понижающих обмотки на 15 В. Понижающие обмотки имеют четыре отвода, переключением которых на выходе трансформатора получают напряжение 6, 9, 12 и 15 В. Выпрямитель 30 собран на девяти кремниевых диодах типа ВКД-200 (Iмах = 200 А), установленных на общем радиаторе 38 .

^ Система управления состоит из электромагнитных пускателей, включающих силовой понижающий трансформатор, электродвигатель подачи обрабатываемого образца и электродвигатель насоса подачи электролита в контейнер, и пусковых кнопок. В системе управления и блока питания установлены предохранители для устранения возможных электроперегрузок перечисленных агрегатов. Пусковые кнопки и тумблеры расположены на пульте управления.

^ Электродвигатель подачи обрабатываемого образца установлен на головке редуктора станка и служит для привода образца в вертикальном направлении со скоростью от 0 до 5 мм/мин.

^ Электродвигатель насоса подачи электролита в контейнер смонтирован вместе с насосом на общем металлическом основании и обеспечивает давление в контейнере до 0,4 МПа (4 кгс/см2).

Пульт управления 22 расположен на передней части блока питания (см.рис.1.5). На нем установлены пусковые кнопки для включения и выключения:

  • блока питания и системы управления 28;

  • силового понижающего трансформатора 34;

  • электродвигателя подачи обрабатываемого образца 35;

  • электродвигателя подачи электролита 36.

На пульте управления расположены автотрансформатор 33 для регулирования скорости подачи обрабатываемого образца и контролирующие приборы: вольтметр 24 для контроля напряжения на электродах контейнера; амперметра 23 (на 100 А) и 26 (на 300 А) для контроля рабочего тока, а также вольтметр 27 и амперметр 25 для контроля напряжения и тока на обмотке возбуждения электродвигателя подачи образца СЛ-661.




Пульт управления используется для управления двумя установками ЭХО. В связи с этим тумблер 36 предназначен для включения подачи образца на левой или правой установке.

Принципиальная электрическая схема установки (рис.1.6) включает следующие основные элементы:

Тр1 - силовой понижающий трансформатор 380/15 В;

VD9-VD18 - выпрямитель рабочего тока;

Тр2 - понижающий трансформатор 220/110 В;

ТрЗ - автотрансформатор;

VD1-VD4, VD5-VD8 - выпрямители системы питания электродвигателя подачи образца М2 ;

М1 - электродвигатель насоса подачи электролита в контейнер;

М2 - электродвигатель подачи образца;

К1-К4 - электромагнитные пускатели;

S1-S8 - пусковые кнопки;

PV1 - PV2 - вольтметры постоянного тока;

PA1-PA2 - амперметры постоянного тока;

F1-F5 - плавкие предохранители.

Электрооборудование электрохимического станка питается от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В.

Электрическая схема установки работает в следующем порядке.

При включении пусковой кнопки S1 включается электромагнитный пускатель К1 и через контакт К1:1 переменное напряжение 380 В подается на систему управления. Установка готова к работе.

Для подачи электролита в контейнер нужно включить пусковую кнопку S5 "Электролит". При этом включается электромагнитный пускатель К3 и через контакты К3:1 ÷ К3:3 трехфазное переменное напряжение подаётся на электродвигатель переменного тока насоса M1.

Постоянное рабочее напряжение подается на электроды контейнера при включении кнопки S3 "Ток". При этом включается электромагнитный пускатель К2 и через контакты К2:1 - К2:3 трехфазное переменное напряжение подается на силовой понижающий трансформатор Тр1. С вторичной обмотки переменное напряжение подается на выпрямитель VD9-VD18 и далее на электроды контейнера. Напряжение и ток на электродах контейнера контролируется вольтметром PV1 и амперметром РА1, установленными на лицевой панели блока питания.

Перемещение образца в вертикальном направлении включается пусковой кнопкой S7 "Подача", которая включает электромагнитный пускатель К4 . Через контакты К4:1-К4:4 на якорь и обмотку возбуждения электродвигателя М2 CЛ-661 подаётся постоянное выпрямленное напряжение 110 В. Скорость подачи обрабатываемого образца регулируется изменением скорости вращения ротора электродвигателя М2; что осуществляется с помощью автотрансформатора Тр3 . Выпрямители VD1-VD4 и VD5-VD8 собраны на диодах типа 242. Напряжение и ток на обмотке возбуждения электродвигателя М2 контролируются вольтметром PV2 и амперметром РА2.

По окончании ЭХО образца кнопкой S8 выключается подача образца и кнопкой S4 рабочее напряжение на электродах контейнера. Электродвигатель подачи электролита в контейнер отключается кнопкой S6. Установка отключается от сети кнопкой S2.


Гидросистема

Гидросистема станка предназначена для хранения, очистки и подачи электролита в рабочую зону.

Гидросистема (см.рйс.1.5) включает:

  • ванну 1 для хранения и охлаждения электролита;

  • центробежный насос 5, обеспечивающий давление электролита до 0,4 МПа (4 кгс/см2);

  • фитиль 7 для очистки электролита от механических примесей;

  • систему трубопроводов и контрольных приборов.

Электролит из ванны 1 через вентиль 2 насосом 3 по трубопроводу 6 подается через сетчатый фильтр 7 и шланг 9 в контейнер. Слив электролита в ванну осуществляется через шланг 19. Давление электролита на входе контейнера регулируется вентилем 4 и контролируется манометром 10 . Противодавление штоку электролита устанавливается вентилем 8, а контролируется манометром 18.

Работа установки

Перед началом работы обрабатываемый образец 17 устанавливается в контейнер и закрепляется к штоку привода винтом (см.рис.1.5). Крышка контейнера плотно закрывается. Вручную с помощью рукояти 13 производится касание образца с ЭИ и отвод образца на заданный межэлектродный зазор. Зазор контролируется индикатором часового типа 16, установленным на корпусе контейнера.

Пусковой кнопкой 28 включают пульт управления, затем кнопкой 36 включают систему подачи электролита в зону обработки. Вентилем 4 по манометру 10 устанавливают требуемое давление электролита. Противодавление электролита в контейнере регулируется вентилем 8 и контролируется манометром 18.

Пусковой кнопкой 35, установленной на лицевой панели блока питания, включают электродвигатель подача образца, и автотрансформатором 33 устанавливают требуемую скорость подачи образца.



Кнопкой 34 включают силовой понижающий трансформатор блока питания, который подает выпрямленное напряжение на электроды контейнера.

Производят обработку образца.

После окончания ЭХО кнопкой 34 "Стоп" отключают напряжение на электродах контейнера и одновременно кнопкой 35 выключают двигатель подачи обрабатываемого образца. Кнопкой 36 выключают подачу электролита в контейнер. Снимают крышку контейнера и вынимают обработанный образец.

В случае короткого замыкания электродов и других отказов в электрооборудовании и гидросистеме все системы установки отключаются кнопкой 28 "Общий стоп".


Лабораторная работа № 2 ^ (ЭХО-2)
ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ


Цель работы: изучить закон Ома для электролитов и проверить его экспериментально на примере электрохимической размерной обработки.

^ Теоретическая часть

Прохождение электрического тока через электролиты имеет свои особенности. Если в металлах электрический ток создается за счет движения электронов, то в электролитах носителями электрических зарядов являются положительные и отрицательные ионы.

Система из двух электродов, разделенных межэлектродным зазором а и находящихся в среде электролита (рис.2.1), называется электрохимической ячейкой. Электроды изготавливаются из материалов, обладающих электронной проводимостью.

Напряжение U, приложенное к электродам, равно сумме анодного φa и катодного φK потенциалов, возникающих в приэлектродных двойных электрических слоях, и напряжения в слое электролита UЭ, т.e. U=UЭa+|φK|.

Протекание электрического тока в электрохимической ячейке становится возможным лишь при условии U> φa+|φK|.

Сумму φa+|φK|=Un называют ЭДС поляризации, или потерями напряжения в приэлектродных слоях (рис.2.2). Для различных условий ЭXО Un= 1÷8 В. С учетом ЭДС поляризации закон Ома для электрохимической ячейки записывается в виде

, (2.1)
где R - сопротивление слоя электролита; а - толщина слоя электролита или межэлектродный зазор (толщинами двойных электрических слоев на аноде и катоде ввиду их малости пренебрегают); æ - удельная электропроводность электролита; S - площадь электрода.

Удельная электропроводность электролита æ зависит от его концентрации и температуры Т. Зависимость æ = f(T) записывается в виде

æ = æ0·[1+α·(T – T0)], (2.2)

где æ0 - удельная электропроводность электролита при Т =18С; α - температурный коэффициент электропроводности, равный для водных растворов солей (0,02 + 0,03)1/°С. Например, водный раствор NaNO3 25%-ной концентрации при 18°С имеет æ =0,13 См/см; α =0,02 1/°С.




порядок проведения работы

Подготовка к эксперименту

1. Изучить электрохимическую установку.
2. Изучить правила техники безопасности (приложение I).
3. Установить обрабатываемый образец в контейнер и закрепить крышку контейнера.

4. Записать в отчет материал ЭЗ и ЭИ площадь обрабатываемой
поверхности, химический состав электролита,

5. Ареометром измерять плотность электролита, установить соответствующую концентрацию электролита и его удельную электропроводность при температуре 18°С,

6. Термометром измерить температуру электролита.
7. Индикаторной бумагой определить кислотность pН электролита.

8. По суточному отстою электролита оценить степень его загрязнения в % (отношение объема осадка к объему электролита).

9. Результаты всех измерений занести в отчет.
Проведение эксперимента

1. Установить межэлектродный зазор а0= 0,50 мм.

2. Включить подачу электролита к провести его прокачку в течение 1 минуты для установления стационарного режима.

Установить давление электролита на входе: Рвх= 0,15...0,2 МПа (1,5...2 кгс/см2); на выходе Рвых=0,02...0,05 МПа (0,2...0.5 кгс/см2).

3. Включить вентиляцию.

  1. Включить рабочее напряжение. В течение 1-3 секунд снять показания вольтметра U и амперметра I1. Полученное значение тока записать в отчет (табл.2.1).

  2. Выключить рабочий ток, подачу электролита, вентиляцию.

  3. Повторять пп. 1 - 5 еще 2 раза, каждый раз устанавливая заданное а0 , измерить значения тока Ii и записать их в табл.2.1 отчета.

  4. Повторить эксперимент по 3 раза при а0 = 0,8 и при а0 = 1,6 мм.

Обработка экспериментальных результатов

1. Рассчитать средние арифметические значения тока (по трем опытам), средние квадратические отклонения SJ, систематические θ, случайные ε погрешности и полуширину доверительных интервалов (приложение 2).

2. Значения , θ , ε, ΔI и результаты измерений записать в табл.2.1 отчета.

Проведение расчетов

1. Расчетные формулы

(2.3)

(2.4)

(2.5)

Здесь Iр - расчетное значение силы тока; Un= 2...4 В (по указанию преподавателя).

2. По формуле (2.5) определить æ.

3. По формуле(2.4) вычислить сопротивление R слоя электролита для трех значений а0 (в см).

4. По формуле (2.3) рассчитать значения силы тока Ip .

5. Вычислить относительную погрешность определения Ip по формуле



6. Рассчитанные значения æ, R, IP , δI записать в табл.2.2 отчета.



7. Построить графики зависимостей =f(a) ; IP =f`(a) экспериментальных и расчетных значений силы тока от величины межэлектродного промежутка.

8. Сделать выводы по работе о сходимости расчетной и экспериментальной кривых. Указать возможные причины их расхождения.

Контрольные вопросы

1. Запишите закон Ома для алектролитов. Каков физический смысл величин, входящих в него?

2. Как связано сопротивление слоя электролита с его удельной проводимостью?
3. От каких величин зависит удельная электропроводность электролита? По какому закону она изменяется в зависимости от температуры?


  1. В каких единицах измеряются удельная электропроводность и температурный коэффициент электропроводности?

  2. Какие измерительные приборы используются при выполнении работы?

  3. Как изменяются сала тока при изменении межэлектродного зазора? Почему?


Контрольные - вопросы

  1. Что такое электрохимическая размерная обработка (ЭХО)?

  2. Поясните, какие реакции происходят на катоде и аноде.

  3. Какие механизмы переноса частиц действуют в межэлектродном промежутке при ЭХО?

  4. Запишите закон Ома для электрохимической ячейки.

  5. Как формулируется закон Фарадея для одной реакции из нескольких, протекающих при электролизе?

  6. Объясните методику проведения эксперимента.


ОТЧЕТ

По лабораторной работе № 2 (ЭХО-2)

студентов (Ф.И.О., № группы)________________________________________

__________________________________________________________________
Исходные данные___________________________________________________

материал образца___________________________________________________

материал электрода-инструмента______________________________________

площадь обрабатываемой поверхности S= 5 см2;

электролит - водный раствор_______; плотность р =_______г/см3; концентрация_______%; рН =_______; Т =_______°С; удельная электропроводность_______Oм/см; загрязненность_______ %;

давление электролита: PВХ =0,15...0.2 МПа (1,5...2 кгс/см2); Рвых = 0,02...0,05 МПа (0,2...0,5кгс/см2)

напряжение U=_______В;

потери напряжения в приэлектродных слоях Un =_______В;
время обработки t = I...3 c;
начальный межэлектродный зазор а0=0,5; 0,8; 1,5 мм.

Результаты экспериментов

Таблица 2.1 Таблица 2.2

Номер
опыта

Зазор a0, мм

0,5

0,8

1,5

Сила тока Ii , А

1










2










3













I, А










θ,А










ε, a










ΔI, А










, А












Рассчитываемые параметры

а0, мм

0,5

0,8

1,5

æ, Ом/см










R, Ом










Iр, А










δI, %












=
; R1=---------= ; R2=---------= ; R3=---------= ;
IP1=---------= ; IP2=---------= ; IP3=---------= ;
δI1=---------= ; δI2=---------= ; δI3=---------= ;



График зависимости I =f(a)


Выводы:_________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________


  1   2   3   4



Скачать файл (5300 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru