Формирование вибрационного химико-механического оксидного покрытия (ВиХМОП)

Анализ механизма образования высокоресурсной гидрооксидной пленки в среде полимерных рабочих тел позволяет представить этапы формирования ВиХМОП,определяющие расчет режимов и построение технологического процесса (рис.4.6).Эти этапы аналогичны рассмотренным выше.

Этап 1. Выбор и расчет режимов на первом этапе построения технологического процесса учитывает механический контакт деталей с рабочей средой. В момент приложения нагрузки вследствие соударения шаров с поверхностью обрабатываемого материала происходит упруго-пластическая деформация естественной оксидной пленки на микро/наноуровне в зоне контакта.Химическое воздействие включает то,что на поверхности металла адсорбируются ионы, молекулы оксидирующего раствора(рис.4.6, а),требующие

затраты внешней энергии.Это должно учитываться при расчете технологических режимов.

Рис. 4.6. Этапы проведения расчетов технологических режимов и формирования оксидного покрытия в процессе вибрационной обработки

Этап 2.Расчет ре^ж^имов,обеспечивающих компенсацию затрат на активацию и очистку поверхностного слоя металла.Здесь следует принимать во внимание,что активация поверхности происходит в результате разрушения естественной оксидной пленки, увеличения плотности дислокаций и образования активных центров ювинильных участков поверхности. Одновременно осуществляется активация ионов раствора(^Л‘/ + s∣∕^s ,h⁺,θh-, ('∕-()l^), их адсорбция на поверхности металла и взаимодействие с жировыми загрязнениями и окислами.

В результате уточнения режимов и учета динамического воздействия, перемещения рабочей среды происходит требуемая для протекания процесса подача свежего оксидирующего раствора к поверхности металла и отвод отработанного, ослабленного после реакции.

Таким образом рассчитываются режимы и проектируется этап технологического процесса,совмещающий очистку от загрязнений, окислов и подготовку поверхности под оксидирование с улучшенным качеством и ресурсом поверхностного слоя (рис.4.6, б, в).

Этап З.Расчет знергетических затрат и режимов образования гидрооксидной пленки.При расчете затрат и режимов,обеспечивающих протекание процессов этапа,следует учитыватъ,что участки поверхности обрабатываемого металла с высокой активностью адсорбируют гидроксил-ион он - , взаимодействуют с ним с образованием гидроксида алюминия по реакции

2Al³⁺+ 6OH-→2A((OHh+3H2↑. (4 . 1)

Эта реакция протекает с выделением водорода, удалению которого способствует вибрирующая среда. Одновременно с образованием гидроксида алюминия в растворе могут протекать побочные реакции. В результате взаимодействия анионовс растворяющимся алюминием могут

образовываться нерастворимые соединения типа

и более сложные с присутствующим в кислой среде гексаакваалюминий ионом AI (Н₂(9)6⁺(рис.4.6, Г, д).

Этап 4.Расчет технологических режимов получения заданной толщины оксидной пленки.. Целью этого этапа является обеспечение требуемого качества (в том числе ресурса работы) поверхностного слоя,гдепод влиянием механических виброусилий и химической активации всех составляющих процесса оксидирования,где происходит формирование и рост оксидной пленки.

При расчете режимов следует иметь в виду,что образовавшаяся на поверхности оксидная пленка увеличивается за счет самого металла,что может менять размеры детали и нарушать ее точность. Управляемый постоянный приток свежего раствора к поверхности металла через поры в оксидной пленке обеспечивает ее рост. При этом могут образовываться ячейки неправильной формы и формируется новый рельеф поверхности,определяющий ее качество,где имеет место разрыхление покрытия под вибрационным воздействием (рис.4.6, д, е)-

Этап 5.Расчет режимов,обеспечивающих заданные технологические показатели изделия на заключительном этапе формирования поверхностного слоя ВиХМОП. На последнем этапе формирования покрытия внутренней энергии активности рабочего раствора недостаточно для преодоления расстояния от поверхности оксидной пленки до её основания и требуется ее внешний подвод,что должно учитываться при проектировании технологического процесса

4.3.