MXPA97001932A - Metodo de fresado electroquimico por medio de impulsos bipolares - Google Patents
Metodo de fresado electroquimico por medio de impulsos bipolaresInfo
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Abstract
La presente invención se refiere:Se presenta el método de fresado electroquímico de una pieza (2) de trabajo eléctricamente conductora en un electrolito al aplicar impulsos eléctricos bipolares entre la pieza (2) de trabajo y un electrodo (6) eléctricamente conductor, uno o más impulsos de corriente de polaridad normal alternan con impulsos de voltaje de polaridad opuesta. La amplitud (Un) de los impulsos de voltaje se ajusta entre dos valores (Un1, Un2) predeterminados que se derivan de la aparición de una calidad dada de la superficie de la pieza (2) de trabajo y la aparición de desgaste del electrodo (6). La división se lleva a cabo por medio de por lo menos una prueba que antecede al fresado de la pieza (2) de trabajo. Durante la prueba, la amplitud (Un) de los impulsos de voltaje se incrementa gradualmente desde un valor inicial a un valor final. Los dos valores predeterminados (Un1, Un2) son determinados a la aparición de una inversión de signo en la diferencia entre valores sucesivos de un parámetros que es representativo de una propiedad de una separación (5) entre el electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo. El parámetro puede ser la amplitud (Umin) de un mínimo global en el voltaje a través de la separación (5) durante los impulsos de corriente, dicho mínimo global resulta de un movimiento oscilatorio de la pieza (2) de trabajo y del electrodo (6) con relación de una con respecto al otro. El parámetro puede ser también la integral (Qn) de la corriente a través de la separación (5) durante los impulsos de voltaje;o la integral (Fp) del voltaje a través de la separación (5) durante los impulsos de corriente;o la resistencia a través de la separación (5);o el tamaño (St) de la separación (5).
Description
MÉTODO DE FRESADO ELECTROQUÍMICO POR MEDIO DE IMPULSOS BIPOLARES
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método de fresado electroquímico de una pieza de trabajo eléctricamente conductora en un electrolito al aplicar impulsos eléctricos bipolares entre la pieza de trabajo y un electrodo eléctricamente conductor, en que uno o más impulsos de corriente de polaridad normal están alternados con impulsos de voltaje de polaridad opuesta. Tal método se conoce de la Especificación Rusa de Patente SU 1440636 Al y puede ser utilizada en la producción de partes que tienen un perfil complicado o para for-mar herramientas de aceros y sus aleaciones muy resistentes y duros. Durante los impulsos de corriente de polaridad normal, la pieza de trabajo es positiva con relación al electrodo y el metal de la pieza de trabajo se disuelve en el electrolito, mientras que al mismo tiempo se forman ca-pas de pasivación sobre la superficie de la pieza de trabajo. Durante los impulsos de voltaje de polaridad opuesta, la pieza de trabajo es negativa con relación al electrodo y tiene lugar una despasivación de la superficie. Al mismo tiempo, el electrolito en la vecindad de la pieza de traba- jo se vuelve alcalino como resultado de la formación de hi-drógeno a partir de agua. El valor alto de pH provoca una reacción en la cual la capa de pasivación sobre la pieza de trabajo se disuelve. El impulso de voltaje de polaridad opuesta es seguido por una pausa que tiene una longitud de aproximadamente 0.5 a 2 veces la duración del impulso de voltaje. Un inconveniente del método conocido reside en el hecho que no se conocen los límites óptimos para cambiar el valor de voltaje de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta para asegurar una productividad alta, precisión y calidad del fresado. Ocurre una disolución de electrodos, lo cual conduce a cambios de las dimensiones y forma del electrodo, como resultado de lo cual la precisión y calidad de la superficie se deterioran. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica
3,654,116 descubre un método de fresado electroquímico por medio de impulsos bipolares, en el cual los impulsos de polaridad normal se alternan con impulsos de polaridad opuesta. La amplitud y/o duración y/o posición de los impulsos de polaridad opuesta son controlados de tal manera que el efecto de estos impulsos es justo el adecuado para cancelar la pasivación. Sin embargo, este método conocido no da a conocer los límites óptimos dentro de los cuales debe estar la amplitud de los impulsos de polaridad opuesta. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objetivo de la invención proporcionar un método con una precisión, productividad y calidad de fresado sobre la pieza de trabajo mejorados. Otro objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo para llevar a cabo el método. Para conseguir este fin, el método del tipo definido en el párrafo inicial se caracteriza en que la amplitud de los impulsos de voltaje se ajusta entre dos valores predeterminados que se derivan de la presencia de una calidad superficial determinada de la pieza de trabajo y la presencia de desgaste del electrodo, tal derivación es efectuada por medio de por lo menos una prueba que antecede el fresado de la pieza de trabajo. Por medio de una prueba previa para determinar los límites óptimos entre los cuales debe estar la amplitud, se evitan la disolución del electrodo y el deterioro consecuente de la precisión del fresado y, además, se obtiene una alta eficiencia de fresado, la cual se percibe en una calidad superficial bien definida, por ejemplo, en la forma de un acabado lustroso. Cuando se fresa acero de cromo-níquel, parece que bajo estas condiciones de operación se deja una concentración reducida de cromo hexavalente tóxico en la solución electrolítica de desperdicio, de manera que es más fácil cumplir con los requisitos de protección ambiental.
Los límites dentro de los cuales puede estar la amplitud de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta están determinados por medio de una variante del método de acuerdo con la invención, que se caracteriza en que, duran-te la prueba, la amplitud de los impulsos de voltaje se aumenta gradualmente desde un valor inicial a un valor final, y en que los dos valores predeterminados se determinan cuando aparece una inversión de signo en la diferencia entre valores sucesivo de un parámetro que, en operación es representativa de una propiedad de una separación entre el electrodo y la pieza de trabajo. Se ha encontrado que la aparición de inversiones de signo en la diferencia entre valores sucesivos de un parámetro representativo de una propiedad de la separación en-tre el electrodo y la pieza de trabajo es un fenómeno característico en amplitudes dadas de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta. La primera inversión de signos parece estar al principio de una distancia en la cual la amplitud de los impulsos de voltaje produce una superficie lus-trosa sobre la pieza de trabajo. La segunda inversión de signo marca el instante en el cual el electrodo comienza a disolverse en el electrolito y la exactitud del fresado comienza a deteriorarse. Durante la prueba, la amplitud de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta se eleva y du- rante cada una de las dos inversiones subsecuentes de sig-no, se almacena la amplitud correspondiente. Las dos amplitudes correspondientes forman entonces los dos valores predeterminados dentro de los cuales se continúa el proceso de fresado. Si no se aplican impulsos de polaridad opuesta, el voltaje entre el electrodo y la pieza de trabajo inmediatamente después de la finalización de un impulso de corriente de polaridad normal no es de cero pero es equivalente al voltaje de polarización que decrece gradualmente a cero si no se aplican más corrientes de impulsos. De acuerdo con la invención, la amplitud de los impulsos de voltaje durante la prueba se incrementa desde un valor inicial que corresponde substancialmente al voltaje de polarización a un valor final que no es mayor que el voltaje al cual el elec-trodo empieza a disolverse en el electrolito. Una primera modificación del método con respecto al parámetro que es representativo de una propiedad del espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo puede estar caracterizado en que el parámetro es la amplitud de un mí-nimo global en el voltaje a través del espacio durante los impulsos de corriente, en que el mínimo global resulta de un movimiento oscilatorio de la pieza de trabajo con relación al electrodo y de éste con relación a la pieza de trabajo. En este caso, el parámetro es el voltaje a través del espacio. Aparte del movimiento continuo entre el electrodo y la pieza de trabajo, también hay un movimiento oscilatorio. El electrodo, por ejemplo, lleva a cabo un movimiento senodial y la pieza de trabajo se mueve continua-mente en la dirección del electrodo que oscila. Los impulsos de corriente de polaridad normal son aplicados en un intervalo de tiempo en el cual el electrodo está más cercano a la pieza de trabajo. Durante los impulsos de corriente, el voltaje a través del espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo tiene una forma de onda con un mínimo global. El valor de voltaje de este mínimo global parece ser dependiente de la amplitud de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta. Durante la prueba, la amplitud de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta se incrementa gra-dualmente y se calcula la diferencia en los valores de voltaje de los mínimos globales sucesivos. Tan pronto como ocurra una inversión de signo de la diferencia, se determina la amplitud correspondiente de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta. Durante la prueba, la amplitud de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta puede incrementarse por un tamaño determinado de paso después de cada impulso de corriente de polaridad normal. En el caso de un tamaño de paso comparativamente pequeño, ocurrirá un cambio mensura-ble en el valor de voltaje de los mínimos globales sucesi-vos sólo después de un número comparativamente grande de impulsos de corriente. En este caso, varios valores sucesivos de voltaje de los mínimos globales tendrán que ser compilados y promediados para permitir que se detecte una inversión de signo con una exactitud adecuada. Generalmente, una inversión de signo entre dos impulsos sucesivos será mensurable cuando se utiliza un tamaño de paso comparativamente grande. El tamaño óptimo de paso depende de la exactitud deseada para los límites de la amplitud de los impulsos de voltaje. Durante la prueba, se mantiene un tamaño de espacio predeterminado. Con este fin, otra variación del método se caracteriza en que el tamaño del espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo es controlado de una manera tal que, durante los impulsos de corriente, ocurre un máximo local en el voltaje entre la pieza de trabajo y el electrodo. El impulso de corriente calienta el electrolito. Cuando el electrodo se aleja de la pieza de trabajo, se lleva a cabo una cavitación y el electrolito empieza a hervir, lo cual da como resultado una formación superior de burbujas en el espacio. Esto provoca un aumento temporal de la resistencia del electrolito, que se manifiesta como un máximo local en la variación de voltaje entre el electrodo y la pieza de trabajo durante los impulsos de corriente. También es posible utilizar propiedades alternati-vas del espacio para el parámetro que es representativo de una propiedad del espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo. Con este fin, una segunda modificación del método de acuerdo con la invención se caracteriza en que el pará-metro es el integral de la corriente a través del espacio durante los impulsos de voltaje. En este caso, se mide la corriente instantánea que fluye a través del espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo durante el impulso de voltaje. El integral de esta corriente sirve como el parámetro para la detección de inversiones de signo. Una tercera modificación del método se caracteriza en que el parámetro es el integral del voltaje a través de la separación durante los impulsos de corriente. En este método alternativo, se mide el voltaje instantáneo que aparece a través de la separación entre el electrodo y la pieza de trabajo durante los impulsos de corriente. El integral de este voltaje sirve como el parámetro para la detección de inversiones de signo. Los dos últimos métodos alternativos mencionados son adecuados inter alia en el caso de que no aparezca un mínimo global en el voltaje entre el electrodo y la pieza de trabajo. La ausencia de tal mínimo global puede ser causada por el hecho de que no se lleva a cabo movimiento oscilatorio alguno entre la pieza de trabajo y el electro-do. Otra causa puede ser que se lleva a cabo un movimiento oscilatorio pero que cada impulso de corriente se divide en un grupo de impulsos cortos para evitar una cavitación excesiva y una temperatura demasiado alta del electrolito. Entonces, el mínimo global no se puede medir o casi no se puede efectuar su medición. Algunas otras alternativas son la medición de la resistencia a través de la separación, en cuyo caso se detectan las inversiones de signo en la variación de la re-sistencia, y la medición del tamaño de la separación en sí misma, en cuyo caso se detectan las inversiones de signo en la variación del tamaño de la separación. En este último caso, un valor favorable de la amplitud de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta puede ser determinado por me-dio de otra variante del método, que se caracteriza en que, durante la prueba, en sucesión, se incrementa la amplitud de los impulsos de voltaje, se mide el tamaño de la separación entre la pieza de trabajo y el electrodo, se calcula la diferencia entre los valores medidos para un valor sub- secuente y previo del tamaño del espacio, se determina la amplitud de los impulsos de voltaje cuando aparece una inversión de signo en esta diferencia, y subsecuentemente, se continúa el fresado con la amplitud así determinada. Se debe hacer notar nuevamente que en el caso de dichas propiedades alternativas, no es necesario ya llevar a cabo un movimiento oscilatorio entre el electrodo y la pieza de trabajo. Además, se debe hacer notar que los impulsos de voltaje de polaridad opuesta pueden ser más cortos que las pausas entre los impulsos de corriente de polaridad normal para lograr el mismo efecto de despasivación sobre la superficie a ser tratada. El invento también se refiere a un dispositivo para fresar electroquímicamente a una pieza de trabajo eléctri-camente conductora en un electrolito por medio de la aplicación de impulsos eléctricos bipolares entre la pieza de trabajo y un electrodo eléctricamente conductor, en que se alternan uno o más impulsos de corriente de polaridad normal con impulsos de voltaje de polaridad opuesta. Para llevar a cabo el método, particularmente la prueba en la cual se detectan las inversiones de signo en un parámetro que es representativo de una propiedad del espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo, el dispositivo se caracteriza en que el dispositivo comprende: un electrodo; mecanismos para localizar al electrodo y la pieza de trabajo en su relación espaciada para mantener una separación entre ambos; mecanismos para alimentar electrolito dentro de la separación entre el electrodo y la pieza de trabajo,- una fuente de corriente, eléctricamente conectable a la pieza de trabajo y al electrodo, para abastecer los impulsos de corriente a la pieza de trabajo y al electrodo,- una fuente de voltaje con una salida controlable de voltaje, eléctricamente conectable a la pieza de trabajo y al electrodo, para abastecer de impulsos de voltaje a la pieza de trabajo y al electrodo; mecanismos para conectar alternativamente la fuente de corriente y la fuente de voltaje a la pieza de trabajo y al electrodo; mecanismos para generar una señal de control para cambiar gradualmente el voltaje de salida de la fuente de tensión; mecanismos para analizar y almacenar las formas de onda del voltaje y/o corriente de los impulsos entre la pieza de trabajo y el electrodo; mecanismos para detectar una inversión de signo en la diferencia entre valores sucesivos de un parámetro que se deriva de la forma de onda del voltaje o de la forma de onda de la corriente de los impulsos, o de la resistencia a través de la separación entre el electrodo y la pieza de trabajo; mecanismos para almacenar el valor instantáneo de la señal de control de la fuente cuando se detecta la in-versión de signo.
La fuente de corriente abastece los impulsos de corriente necesarios para el fresado electroquímico de la pieza de trabajo. Una fuente de corriente ideal es una fuente de energía eléctrica que tenga una impedancia de sa-lida muy alta la cual abastece a una corriente dada a pesar del valor de resistencia de la carga. Sin embargo, en la práctica, la impedancia de salida es limitada pero la corriente abastecida es, a pesar de todo, altamente independiente de la resistencia instantánea entre el electrodo y la pieza de trabajo. La variación del voltaje a través de la separación es entonces dictada casi totalmente por la resistencia a través de la separación y no es la impedancia de salida de la fuente de corriente en sí misma. Tal fuente de corriente permite llevar a cabo tal medición de in-versiones de signo en el mínimo global y de inversiones de signo en el integral del voltaje a través de la separación. Sin embargo, si el parámetro seleccionado es el integral de la corriente durante los impulsos de voltaje, no es necesario que la fuente de la corriente tenga una impedancia alta de salida. De hecho, la forma de onda del voltaje durante los impulsos de corriente de polaridad normal no aparece en el medición de la corriente durante los impulsos de voltaje de polaridad opuesta. Por lo tanto, bajo condiciones dadas, la impedancia de salida de la fuente de corriente pue-de ser tan baja que la fuente de corriente se comporta como una fuente de voltaje. La fuente de voltaje abastece los impulsos de voltaje de polaridad opuesta necesarios para la despasivación de la superficie de la pieza de trabajo. Una fuente ideal de voltaje es una fuente de energía eléctrica con una impedancia de salida muy baja y que abastezca un voltaje determinado a pesar de la resistencia de la carga. Sin embargo, en la práctica, la impedancia de salida es limitada pero el voltaje abastecido es altamente independiente de la resis-tencia instantánea entre el electrodo y la pieza de trabajo. La variación de la corriente a través de la separación es entonces dictada casi totalmente por la resistencia a través de la separación y no por la impedancia de salida de la misma fuente de voltaje. Particularmente, cuando se mi-de la integral de la corriente durante los impulsos de voltaje de polaridad opuesta es deseable tener una fuente de voltaje con una impedancia de salida baja. Cuando se miden las inversiones de signo en el mínimo global y las inversiones de signo en el integral de voltaje a través de la separación durante los impulsos de corriente de polaridad normal, la forma de onda de la corriente durante los impulsos de voltaje de polaridad opuesta juega un papel subordinado. La impedancia de salida de la fuente de voltaje puede entonces ser tan alta que la fuente de voltaje se com-porta como una fuente de corriente.
El voltaje de salida de la fuente de voltaje puede controlarse para permitir la variación gradual de los impulsos de voltaje durante la prueba. La fuente de corriente y la fuente de voltaje son conectadas alternativamente al electrodo y a la pieza de trabajo y producen, por lo tanto, un tren bipolar de impulsos. Si el electrodo y la pieza de trabajo desempeñan un movimiento oscilatorio con relación el uno de la otra, el tren de impulsos es sincronizado de preferencia con la oscilación de tal manera que el centro del impulso de corriente coincida con el punto de mayor aproximación entre el electrodo y la pieza de trabajo. La variación de la corriente y/o el voltaje a través de la separación entre el electrodo y la pieza de tra-bajo son medidos como una función del tiempo y son almacenados en una memoria. La corriente y el voltaje son, de preferencia, medidos por medio de convertidores analógicos-digitales acoplados a una computadora en la cual se almacenan los datos de medición. Al analizar los datos de medi-ción, la computadora calcula y detecta una inversión de signo en la variación del parámetro medido. La computadora también genera una señal de control para controlar el voltaje de salida de la fuente de voltaje. Durante la prueba, el voltaje de salida de la fuente de voltaje es variado gradualmente bajo la orden de la señal de control de la computadora. Tan pronto como la computadora detecta una inversión de signo, se almacena la señal de control asociada. Cuando finaliza la prueba, la señal de control es ajustada a los valores entre los valores encontrados en las inversiones de signo. Se debe hacer notar que en lugar de un análisis de corriente y/o voltaje, se puede llevar a cabo un análisis de la variación del tamaño de la separación durante la prueba por medio de sensores adecuados de posición y con-vertidores analógicos-digitales acoplados allí mismo. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estos y otros aspectos de la invención serán ahora descritos e ilustrados con referencia a los dibujos anexos, en los cuales : la Figura 1 muestra a manera de diagrama una incorporación de un dispositivo para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención; la Figura 2 muestra las formas de onda de las señales que aparecen en una variante del método de acuerdo con la invención; la Figura 3 representa la variación del estado del electrolito entre el electrodo y la pieza de trabajo mientras se lleva a cabo la variante del método de acuerdo con la invención; la Figura 4 muestra una forma de onda de una señal que aparece en una variante del método de acuerdo con el invento ,- la Figura 5 muestra una forma de onda de un tren de impulsos de corriente alternativa para llevar a cabo el mé-todo de acuerdo con el invento,- la Figura 6 muestra un diagrama eléctrico de bloque de una incorporación de un dispositivo para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención,- la Figura 7 muestra la relación entre los párametros de proceso y la amplitud de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta mientras se está llevando a cabo el método de acuerdo con la invención; la Figura 8 muestra formas de onda del voltaje que aparecen entre el electrodo y la pieza de trabajo mientras que se lleva a cabo una variante del método de acuerdo con la invención; y la Figura 9 es un diagrama de flujo de uno de los pasos del proceso del método de acuerdo con el invento. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra un dispositivo para fresar electroquímicamente una pieza 2 de trabajo. La pieza 2 de trabajo es transportada por una mesa 4 que se mueve con una velocidad Vk de alimentación hacia un electrodo 6 que lleva a cabo un movimiento oscilatorio con relación a la pieza 2 de trabajo por medio de un cigüeñal 8 que es impulsado por un motor 10. La pieza de trabajo está hecha, por ejemplo, de un acero que contiene cromo. Un electrolito, por ejemplo, una solución acuosa de nitratos de metales alcalinos, fluye en la separación 5 entre la pieza 2 de trabajo y el electrodo 6 y circula bajo una presión P1 desde un depósito 3. La pieza 2 de trabajo, la mesa 4 y el electrodo 6 son conductores eléctricos . El electrodo 6 y la mesa 4 están conectados a una fuente 12 de energía eléctrica que abastece de impulsos eléctricos bipolares al electrodo 6 y a la mesa 4. Los impulsos eléctricos constan de impulsos de corriente de polaridad normal, con respecto a los cuales la mesa 4, y consecuentemente la pieza 2 de trabajo, son positivas con relación al electrodo 6, que pulsa alternativamente con impulsos de voltaje de polaridad opuesta, para los cuales la pieza 2 de trabajo es negativa, con relación al electrodo 6. Durante los impulsos de corriente de polaridad normal, el metal de la pieza 2 de trabajo se disuelve en el electrolito, mientras que se forman capas de pasivación al mismo tiempo sobre la superficie de la pieza de trabajo 2. Durante los impulsos de voltaje de polaridad opuesta, la superficie es despasivada. Al mismo tiempo, el electrolito en la vecindad de la pieza 2 de trabajo se vuelve alcalino debido a la generación de hidrógeno del agua. Los altos valores de pH provocan una reacción el la cual se disuelve la capa de pasivación sobre la pieza 2 de trabajo . La Curva I en la Figura 2 representa la variación del tamaño ?(t) de la separación 5 entre el electrodo 6 y la pieza 2 de trabajo. Las Curvas II y III en la Figura 2 muestran la variación del voltaje U a través de la separación 5 y la corriente I a través de la separación 5, respectivamente. Los impulsos de corriente de polaridad normal y amplitud Ip son aplicados en un intervalo ti de tiempo, indicado en la curva IV de la Figura 2, en la cual el electrodo 6 está colocado en su posición más cercana a la pieza 2 de trabajo. Durante estos impulsos de corriente, el voltaje a través de la separación 5 tiene un mínimo global, como se muestra en la curva II de la Figura 2. Los impulsos de corriente alternan con los impulsos de voltaje de polaridad opuesto y de amplitud Un en un intervalo tu de tiempo, indicado en la curva V de la Figura 2. En el período inicial de aproximación del electrodo 6 a la pieza 2 de trabajo en el caso de un tamaño Smax de separación que es comparativamente grande, ver la Figura 3, el flujo de electrolito es turbulento y el electrolito contiene vapor y burbujas de gas. En este período, el espacio entre el electrodo 6 y la pieza 2 de trabajo tiene una resistencia eléctrica comparativamente alta, la cual es aparente desde el primer máximo en el voltaje U en la curva II de la Figura 2. Como resultado de la aproximación del electrodo 6, la presión en el electrolito se incrementa, causando que se disuelva el vapor y las burbujas de gas para que el electrolito sea homogéneo y uniforme en la separación y se pueda lograr una alta densidad de corriente con un tamaño pequeño de separación. Como consecuencia, la resistencia eléctrica disminuye, lo cual es aparente a partir de la aparición de un mínimo global en el voltaje U en la curva II de la Figura 2. Como resultado del incremento de distancia entre el electrodo 6 y la pieza 2 de trabajo y la renovación en la formación de vapor y burbujas de gas, la resistencia eléctrica se incrementa de nuevo a un segundo máximo como se muestra en la curva II de la Figura 2. La aplicación de energía eléctrica puede ser tan grande que el electrolito comienza a hervir violentamente, dando lugar a una formación mayor de burbujas en la separación. La formación extraordinaria de burbujas en la separación provoca un incremento temporal de la resistencia eléctrica del electrolito, lo cual se manifiesta como un máximo local en la variación del voltaje U entre el electrodo y la pieza de trabajo durante los impulsos de corriente. La Figura 4 muestra más detalladamente la variación del voltaje U con el máximo local U3max, que ocurre después del mínimo global Umin. Se debe hacer notar que tan violenta formación de burbujas puede ser evitada por la aplicación de grupos de impulsos de corriente de polaridad normal, en que dichos grupos alternan con impulsos de voltaje de polaridad opuesta. Este tren bipolar de impulsos es mostrado en la Figura 5. De esta manera, el proceso se lleva a cabo más constan-temente, produciendo un resultado más preciso con el mismo tamaño mínimo de separación. La Figura 6 muestra el diagrama eléctrico en bloque de un dispositivo de fresado electroquímico de acuerdo con la invención, que incluye una fuente 2 de energía eléctrica que opera de acuerdo con el invento. La fuente 12 de energía consta de una fuente 14 de corriente que abastece una corriente Ip cuya magnitud es variable por medio de una señal CSI de control, y una fuente 16 de voltaje variable, que abastece un voltaje Un de salida, que es variable por medio de una señal CSU de control . Tanto la terminal negativa de la fuente 14 de corriente como la terminal positiva de la fuente 16 de voltaje variable están conectadas al electrodo 6 por medio de un resistor 18 opcional serie. La terminal positiva de la fuente 14 de corriente está conec-tada a la pieza 2 de trabajo por medio de un interruptor 20. El interruptor 20 está cerrado en los intervalos ti de tiempo (ver Figura 2) bajo el control de una señal Si abastecida por una unidad 22 de sincronización. La terminal negativa de la fuente 16 de voltaje variable está conectada a la pieza 2 de trabajo por medio de un interruptor 24. El interruptor 24 está cerrado en los intervalos tu de tiempo (ver Figura 2) , bajo el control de una señal Su, que también es abastecida por la unidad 22 de sincronización, que también proporciona la sincronización del motor 10. El voltaje U analógico entre el electrodo 6 y la pieza 2 de trabajo es medido en las terminales 32 y 34 por medio de un convertidor 24 analógico-digital y es convertido en una señal DU digital, que es almacenada, analizada y procesada en una computadora 28. Si se desea, la corriente I a través de la separación también puede ser medida al medir la caída de tensión a través del resistor 18 serie en las terminales 36 y 38 por medio de un segundo convertidor 30 analógico-digital, que convierte la caída de tensión analógica en una señal DI digital, que es procesada por la computadora 28 de manera similar a la señal DU digital. En lugar de un resistor 18 serie es también posible usar un transformador de corriente o cualquier otra interfase adecuada. Se puede prescindir del convertidor 30 analógico-digital si, en los instantes adecuados las terminales de entrada del converti-dor 26 analógico-digital son conmutadas desde la medición de voltaje a través de las terminales 32 y 34 a la medición de corriente a través de las terminales 36 y 38. La unidad 22 de sincronización, los convertidores 26 y 30 analógicos- digitales, y la computadora 28 están abastecidos con impul- sos de reloj (no mostrados en la Figura 6) , que aseguran que la adquisición de datos y el procesamiento de datos se lleven a cabo sincronizados con la aparición de los impulsos bipolares de corriente y la oscilación del electrodo. La posición de la mesa 4 es supervisada por medio de un sensor 40 de posición, el cual abastece una señal DS que es una medida del desplazamiento de la mesa 4. La computadora 28 genera la señal CSI de control para la fuente 14 de corriente y la señal CSU de control para la fuente 16 de voltaje controlable por medio de las interfases 42 y 44 ade-cuadas que pueden estar formadas, por ejemplo, por convertidores digitales-analógicos. Al controlar la velocidad Vk de alimentación de la mesa 4, se ajusta la separación 5 de tal manera que un máximo U3max local se lleva a cabo, como se muestra en la Fi-gura 4. Este máximo local puede ser determinado por el análisis del voltaje U con la ayuda del convertidor 26 analógico-digital y la computadora 28 o con la ayuda de un os-ciloscopio. Sin embargo, si se desea, se puede seleccionar cualquier otro punto de operación para el tamaño de la se-paración 5, i.e., también uno para el cual no ocurra un máximo U3 max local en el voltaje U. Los experimentos han demostrado que al cambio del voltaje Un de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta en el intervalo entre el voltaje Upol de polarización y el voltaje Un2 en el cual el electrodo 6 se comienza a disol-ver, y en que el proceso se está llevando a cabo bajo las condiciones dadas, el valor Umin (ver la Figura 2, curva II) del mínimo global pasa primero a través de un mínimo Umin = Upl a una amplitud Un = Uní y subsecuentemente se incrementa y pasa a través de un máximo Umin = Up2 a una amplitud Un = Un2. Esta situación es mostrada en la Figura 7. El voltaje Upol de polarización es el voltaje inmediatamente después de la finalización de unos impulsos de corriente de polaridad normal entre el electrodo 2 y la pieza 6 de trabajo si no se aplican impulsos de polaridad opuesta. Ver la Figura 8, curva I. El voltaje Upol de polarización disminuye gradualmente a cero si no se aplican más impulsos de corriente. En una primera zona, en donde el voltaje Un está entre Upol y UnO, se presenta una película en la superficie de la pieza 2 de trabajo. Entonces, el voltaje Un no es aun adecuado para despasivar esta película de óxido. En una segunda zona, en donde el voltaje Un está entre UnO y Uní, se lleva a cabo la aplicación de los impulsos de la polaridad opuesta y la superficie de la pieza 2 de trabajo gradualmente se vuelve más brillante. En la siguiente tercera zona, en donde el voltaje Un está entre Uní y Un2, la velocidad Vk de alimentación de la pieza 2 de trabajo, puede aumentar considerablemente debido a que el proceso de disolución procede más eficientemente sin la ca-pa de óxido. Después, se le da un alto lustre a la super-ficie de la pieza 2 de trabajo, el promedio de aspereza Ra de superficie es menor a 0.1 µm. Para aceros que contienen cromo, se encontró que el contenido de cromo de la capa lustrosa es más alto que en el caso de un proceso unipolar. Además, la concentración de iones hexavalentes tóxicos de cromo en la solución de electrolitos de desperdicio se reduce bajo estas condiciones. El valor Un = Uní resulta de una condición en que se opera con un tamaño St pequeño de separación y un electrolito uniforme y libre de burbujas, dando como resultado una precisión de copiado más alta y una alta velocidad de disolución de la pieza de trabajo, respectivamente. El electrodo 6 empieza a disolver el valor Un y Un2 , que no es deseable porque da como resultado una precisión reducida de fresado. El voltaje Un de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta se debe mantener dentro de los límites Uní y Un2 para un efecto óptimo. De acuerdo con la invención, estos límites están determinados por medio de una prueba que precede al tratamiento adicional de la pieza 2 de tra-bajo. Para este propósito, el voltaje Un se aumenta gradualmente bajo las condiciones dadas de operación desde un valor de comienzo igual al voltaje Un = Upol de polarización a un valor final no mayor que el voltaje Un = Unmax, en el cual se empieza a disolver el electrodo. Entre dos impulsos sucesivos de corriente, se incrementa Un por un paso ?Un. Para cada impulso de corriente, se mide el voltaje Umin y se calcula la diferencia con el Umin de la corriente. Si se presenta una primera inversión de signo en esta diferencia, esto dará el valor Un = Uní de la gráfica en la Figura 7. Si después de una pluralidad de impulsos se presenta una segunda inversión de signo en la diferencia, se obtiene el valor Un = Un2. En el caso de un tamaño ?Un de paso comparativamente pequeño, generalmente se presentará un cambio mensurable en el valor Umin del voltaje del mínimo global sucesivo, únicamente después de un número comparativamente grande de impulsos de corriente. En ese caso se tendrán que recopilar y promediar un número sucesivo de valores de voltaje del mínimo global, con el fin de permitir que se detecte una inversión de signo con preci-sión satisfactoria. Esto se puede alcanzar programando apropiadamente la computadora 28. Un tamaño de paso comparativamente grande dará como resultado una inversión de signo entre dos pulsaciones sucesivas. El tamaño óptimo de paso depende de la precisión deseada para los límites Uní y Un2 de la amplitud Un de los impulsos de voltaje. El método será ahora explicado al describir un número de pasos a ser recorridos . Paso 1: Seleccionar las condiciones de operación del proceso. Las condiciones de operación dadas son, por ejem-pío. aquellas descritas en relación a la forma de onda de la señal mostrada en la Figura 4, i.e. un movimiento oscilatorio entre el electrodo 6 y la pieza 2 de trabajo , y la presencia de un máximo U3max local en el mínimo global del voltaje U a través de la separación 5. Sin embargo, las condiciones de operación con tamaños diferentes de espacio y sin movimiento oscilatorio son posibles de igual forma, tal como una velocidad Vk constante de alimentación de la pieza 2 de trabajo que es aproximadamente igual a la velo-cidad de disolución de la pieza 2 de trabajo para que la separación se mantenga substancialmente constante. Paso 2: Medir el voltaje Upol de polarización. Durante la prueba, el voltaje se incrementará desde el valor Un = Upol como se muestra en la curva de la Figura 8. Con el fin de habilitar la magnitud del voltaje Upol de polarización a ser determinada, se aplica un número de impulsos unipolares antes de la prueba, i.e. el interruptor 24 en la Figura 6 no está cerrado en los intervalos tu de tiempo entre los impulsos de corriente de polaridad normal en los intervalos ti de tiempo. El voltaje a través de la separación 5 varía entonces como se representa en la curva 1 de la Figura 8. El valor del voltaje Upol de polarización se mide y se almacena por medio del convertidor 26 analógico-digital y la computadora 28. Paso 3 : Llevar a cabo la prueba para determinar los límites Uní y Un2 del voltaje Un. La Figura 9 muestra el diagrama de flujo del procedimiento de la prueba llevada a cabo por la computadora 28, en respuesta a los voltajes medidos. Los bloques en la Figura 9 tienen las siguientes inscripciones: BO : Comienzo Bl: Un = Upol B2 : Señalización = VERDADERO B3: Umin(0) = 0 B4 : i = 1 B5: Un = Un + ?Un B6 : medida Umin (i) B7: ?Umin = Umin(i-l)- Umin (i) B8: i = i + 1 B9 : Señalización = ¿VERDADERO? B10: ?Umin < 0? Bll: Señalización = FALSO B12 : Uní = Un B13 : ?Umin > 0? B14: Un2 = Un B15: Fin
Un contador i mantiene la cuenta del número de se- cuencia de los impulsos de corriente. Umin [i) es el valor Umin medido durante el impulso i° de corriente. En el bloque Bl, el valor Upol inicial medido en el Paso 2, es asignado a la variable Un. La computadora 28 entrega una señal CSU de control apropiada a la fuente 16 del voltaje variable a través del convertidor 44 digital a análogo, como resultado del cual el voltaje Un de salida de esta fuente de voltaje se convierte igualmente a Upol. En el bloque B2 el valor VERDADERO es asignado a una Señalización pobre variable. En el bloque B3 el valor de Umin [0) está ajustado a 0. En el bloque B4 el contador está ajustado a 1. Después de esta inicialización, se incrementa el voltaje Un en el bloque B5 , la computadora 28 abastece cada vez una señal CSU de control correspondiente a la fuente 16 de voltaje variable. Durante el siguiente impulso de co-rriente, el voltaje Umin se mide en el bloque B6. Subsecuentemente, en el bloque B7, se calcula la diferencia entre el Umin del impulso previo de corriente y el impulso presente de corriente. En el bloque B8, se incrementa el contador con 1 para una medida subsecuente . En el bloque B9 se prueba la Señalización. Se le ha dado el valor VERDADERO en el bloque B2. De esta manera, el bloque B10 de primera vez se llevará a cabo para averiguar si se presenta una inversión de signo en la diferencia calculada en el Bl, B7 o en otras palabras, si la diferencia es menor a 0. Si éste no es el caso, el programa se regresa al bloque B5. Si la diferencia es menor a 0, se llevará a cabo el bloque Bll, en el cual se ajusta la variable Señalización en FALSO. En el bloque B12 el valor instantáneo de Un que prevalece durante la inversión de signo se almacena en una variable Uní. Subsecuentemente, el programa regresa al bloque B5. Debido a que se le ha dado una Señalización, el valor FALSO se llevará a cabo después de la prueba en el bloque B9. El bloque B13 revisa si hay una inversión de signo opuesta en la diferencia calculada en el bloque B7, ó en otras palabras, si la diferencia es mayor que 0. Si este no es el caso, el programa se regresa al bloque B5 Si la diferencia es mayor que 0, se lleva a cabo el bloque B14, en el cual el valor instantáneo de Un que prevalece durante la segunda inversión de signo se almacena en una variable Un2. Después de esto, la prueba se termina en el bloque B15. Este proceso está ilustrado en la curva II de la Figura 8, la cual muestra un voltaje U para los dos impulsos sucesivos (i-1) e (i) de corriente. Paso 4: Interrupción de la operación. Después de la prueba, la operación puede ser interrumpida para determinar la opción en el Paso 5. Paso 5: Seleccionar el voltaje Un de operación con los límites Uní y Un2 encontrados de esta manera.
El voltaje Un se ajusta a un valor entre los valores Uní y Un2 encontrados durante la prueba. Los valores Uní y Un2 han sido almacenados en la memoria de la computadora 28. Por medio de un programa de computación apropiado es posible ahora ajustar el voltaje CSU de control a través del convertidor 42 digital-analógico a un valor correspondiente al valor seleccionado de Un dentro de los límites Uní y Un2. Paso 6 : Proceder con el proceso de fresado El fresado se continúa ahora bajo las condiciones dadas y con el voltaje Un seleccionado. La Curva III en la Figura 8 representa la variación del voltaje U durante los impulsos bipolares. Ahora se procede con el fresado hasta que la tabla 4 ha experimentado un desplazamiento predeterminado. Este desplazamiento es medido con el sensor 40 de posición (ver Figura 6) . Paso 7 : Detener el proceso de fresado El fresado se detiene cuando se alcanza el desplazamiento predeterminado de la tabla. Después de esto, los impulsos se detienen. Cuando el acero que contiene cromo es fresado elec-troquímicamente en una solución con base de electrolitos o una solución acuosa de nitratos de metales alcalinos de acuerdo con el método anterior, esto alcanza un efecto en el cual el impulso de voltaje de la polaridad opuesta origina el surgimiento de una descarga eléctrica forzada de la polarización en la superficie de la pieza de trabajo, y co-mo resultado de la liberación de hidrógeno atómico activo sobre la superficie de la pieza de trabajo a ser fresada, una reducción de los óxidos de metales en la película oxida de la pieza de trabajo y de los iones (incluyendo los iones Cr2072" de bicromatos) situados en la capa doble eléctrica de la pieza de trabajo. En general, las siguientes reacciones químicas pueden tomar lugar en la superficie de acero cromo a ser fresada cuando se usan los impulsos bipolares: Para hierro: Fe + H20 - Fe (OH) + e + H+ Fe (OH) - Fe(0H)+ + e Fe(0H)++ N03 - Fe(OH)N03
Para cromo: 2Cr + 7H20 - Cr2072- + 14H+ + 12e 2Cr +3H20 - Cr203 + 6H+ +6e Cr203 + 4H20 - Cr2072" + 8H+ +6e Cr + 3H20 - Cr03 + 6e + 6H+ En el caso de la polarización del ánodo esto da como resul-tado los siguientes óxidos que son formados en la superficie a ser fresada: FeO, Fe203, Cr203, Cr03
En el caso de la polarización del cátodo la siguiente reacción toma lugar en la superficie de la pieza de trabajo a ser fresada: 2H20 + 2e - 2H + 20H" El átomo de hidrógeno activo producido de agua reduce los óxidos de la superficie de acuerdo con las siguientes reacciones : 2H + FeO - Fe + H20 2H + Fe203 - 2Fe0 + H20 Cr203 + 2H - 2Cr0 + H20 CrO + 2H - Cr + H20 2Cr03 + 6H - Cr203 + 3H20 y los aniones (Cr2072~) de acuerdo con: Cr2072" + 8H - Cr203 + 4H20 La opción del voltaje de los impulsos de la polaridad opuesta se basa en las siguientes consideraciones. La amplitud del impulso de voltaje de la polaridad opuesta no debería ser tan larga hasta que el electrodo empiece a disolverse y la cantidad integral de carga Qn no genere un valor de alcalización crítica de la capa de la superficie de la pieza de trabajo en la cual comiencen los procesos de pasivación. La duración tu requerida de un impulso de po-laridad opuesta está determinada por la cantidad de carga Qn necesaria para liberar hidrógeno hasta un límite en el cual sea adecuado para el desarrollo de las reacciones de reducción en la capa oxida. Cuando se usan grupos de impulsos de corriente de polaridad normal, cuyos grupos alternan con los impulsos de voltaje de polaridad opuesta, como se muestra en la Figura 5, generalmente no es posible medir Umin cuando la prueba para determinar Uní y Un2 está siendo llevada a cabo. En lugar de Umin es posible calcular Fp integral (ver Figura 7) del voltaje U a través de la separación durante el intervalo ti de tiempo como un parámetro alternativo. La diferencia en los valores sucesivos de esta integral Fp exhibe inversiones de signos de un tipo similar a aquél de Umin. Es también posible sobreintegrar subintervalos del intervalo ti de tiempo. La medida de la integral Fp es particularmente útil en los métodos de fresado electroquímico, en los cuales no se ejecutan movimientos oscilatorios entre el cátodo y la pieza de trabajo, como por ejemplo un método de fresado con una constante de velocidad Vk de ali-mentación de la pieza de trabajo, que es aproximadamente igual a la velocidad de disolución de la pieza 2 de trabajo, para que el tamaño de la separación permanezca substancialmente constante. Un parámetro alternativo posterior es la integral Qn (ver Figura 7) de la corriente I, que fluye durante los intervalos tu de tiempo, i.e. durante los impulsos de voltaje de la polaridad opuesta. Esta corriente I se muestra en la curva III de la Figura 2. La integral Qn representa la cantidad de carga consumida durante los impulsos de vol- taje de la polaridad opuesta. La corriente I es medida por medio de un resistor 18 en serie y el convertidor 30 analógico-digital y es integrada en la computadora 28 (ver Figura 6) . Como es aparente de la Figura 7, la integral Qn exhibe un máximo en Un = Uní y un mínimo en Un = Un2 , en contraste con el parámetro Umin, que tiene un mínimo en Un = Uní y un máximo en Un = Un2. Esto significa que si la integral Qn es usada como el parámetro, las inversiones de signo durante la prueba, serán dirigidas opuestamente. El bloque B10 en el diagrama de flujo de la Figura 9 deberá entonces averiguar si ?Qn es mayor que 0 y el bloque B13 si ?Qn es menor a 0. La medida de la integral de la corriente que fluye durante los impulsos de voltaje de la polaridad opuesta es otra vez un parámetro que es apropiado para los métodos de fresado electroquímico en los cuales no se eje-cutan movimientos oscilatorios entre el electrodo y la pieza de trabajo. Aun otros parámetros del comportamiento del medio en la separación y de los procesos químicos en el electrodo y la pieza de trabajo que son medidos son la resistencia a través de la separación y el tamaño St de la separación (ver Figura 7) . La resistencia se puede encontrar al medir tanto el voltaje U como la corriente I durante los intervalos ti de los impulsos de corriente. Como es aparente de la Figura 7, el tamaño St de la separación tiene un mínimo en Un = Uní, tal como con Umin. Al medir el tamaño de la separación, es posible detectar una inversión de signo. El método descrito anteriormente fue llevado a cabo con una pieza de trabajo y un electrodo, ambos de acero destemplado. El área de superficie de la pieza de trabajo fue de 0.3 cm2 , el electrolito fue una solución acuosa de 8 por ciento de peso de NaN03; la densidad de corriente de los impulsos de corriente de polaridad normal fue de 80 A/cm2, la duración ti fue de 3 ms; la presión de electrolitos fue de 0.7*105Pa; la temperatura del electrolito fue de 20 °C; la frecuencia de oscilación del electrodo fue de 47 Hz,- la amplitud de oscilación fue de 0.2 mm; la forma de onda de los impulsos de corriente de polaridad normal fue rectangular (ver Figura 2, curva III); y la forma de onda de los impulsos de voltaje de polaridad opuesta fue también rectangular (ver Figura 2, curva II) . El tamaño St de la separación como una función del tiempo fue controlado de tal manera que se presentó un máximo local (ver Figura 4) en el voltaje entre el electrodo y la pieza de trabajo. Durante la prueba descrita ante-riormente, el voltaje Un de los impulsos de polaridad opuesta, se cambió de un voltaje igual al voltaje Upol = +2.3 V de polarización, al voltaje (-0.8 V) en el cual el electrodo se empezó a disolver. El valor Umin del mínimo global fue usado como parámetro para detectar las inversio-nes de signo. Se encontró que el límite Uní superior fue de +0.05 V y el límite Un2 menor fue de -0.6 V. Subsecuentemente, se continuó el fresado mientras que se mantuvo el voltaje Un dentro de los límites encontrados. Como una alternativa, el electrodo 6 puede ser gol-peado contra la pieza 2 de trabajo, después de lo cual, se ajusta el tamaño de la separación. Durante el fresado, el tamaño de la separación se adapta para así obtener una velocidad Vk promedio de alimentación constante que es substancialmente igual a la velocidad de disolución de la pieza 2 de trabajo. Se descubre un método de fresado electroquímico de una pieza de trabajo eléctricamente conductiva en un electrolito al aplicar impulsos eléctricos bipolares entre la pieza de trabajo y un electrodo eléctricamente conductivo, uno o más impulsos de corriente de polaridad normal alternan con los impulsos de voltaje de polaridad opuesta. La amplitud de los impulsos de voltaje se ajusta entre dos valores predeterminados derivados de la presencia de una calidad dada de superficie y la presencia del desgaste del electrodo. La derivación se efectúa por medio de por lo menos una prueba que precede al fresado de la pieza de trabajo. Durante la prueba la amplitud de los impulsos de voltaje se aumenta gradualmente desde el valor inicial hasta el valor final. Los dos valores predeterminados están determinados bajo la presencia de una inversión de signo en la diferencia entre los valores sucesivos de un parámetro que es representativo de una propiedad de una separación entre el electrodo y la pieza de trabajo. El parámetro puede ser la amplitud de un mínimo global en el voltaje a través de la separación durante los impulsos de corriente, cuyo mínimo global resulta de un movimiento oscilatorio de la pieza de trabajo y el electrodo de la primera con relación al segundo. El parámetro también puede ser la integral de la corriente a través de la separación durante los impulsos de voltaje; o la integral del voltaje a través de la separación durante los impulsos de corriente; o la resistencia a través de la separación; o el tamaño de la separación.
Claims (20)
- NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la invención se considera como una novedad y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas. CLÁUSULAS 1. Un método para fresar electroquímicamente una pieza (2) de trabajo eléctricamente conductiva en un electrolito por la aplicación de impulsos eléctricos bipolares entre la pieza (2) de trabajo y un electrodo (6) eléctrica-mente conductivo, uno o más impulsos de corriente de polaridad normal son alternados con impulsos de voltaje de polaridad opuesta, caracterizado en que la amplitud (Un) de los impulsos de corriente se ajusta entre dos valores predeterminados (Uní, Un2) derivados de la presencia de una calidad dada de superficie de la pieza (2) de trabajo y la presencia del desgaste del electrodo (6) , tal derivación se efectúa por medio de por lo menos una prueba que precede al fresado de la pieza (2) de trabajo.
- 2. Un método como se reclama en la Cláusula 1, ca- racterizado en que, durante la prueba, la amplitud (Un) de los impulsos de voltaje se incrementa gradualmente desde un valor inicial a un valor final, y en que los dos valores predeterminados están determinados bajo una inversión de signo en la diferencia entre los valores sucesivos de un parámetro, el cual, durante la operación, es representativo de una propiedad de una separación (5) entre el electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo.
- 3. Un método como se reclama en la Cláusula 2, caracterizado en que el valor inicial de la amplitud (Un) co-rresponde substancialmente al voltaje (Upol) de polarización entre la pieza (2) de trabajo y el electrodo (6) después de la finalización de los impulsos de corriente.
- 4. Un método como se reclama en las Cláusulas 2 ó 3, caracterizado en que el valor final de la amplitud (Un) no es mayor que la amplitud (Umax) en la cual el electrodo empieza a disolverse en el electrolito.
- 5. Un método como se reclama en las Cláusulas 2, 3 ó 4, caracterizado en que el parámetro es la amplitud (Umin) de un mínimo global en el voltaje a través de la se-paración (5) durante los impulsos de corriente, el mínimo global resulta de un movimiento oscilatorio de la pieza (2) de trabajo y el electrodo (6) con relación de la una con respecto al otro.
- 6. Un método como se reclama en las Cláusulas 2, 3 ó 4, caracterizado en que el parámetro es la integral (Qn) de la corriente a través de la separación (5) durante los impulsos de voltaje.
- 7. Un método como se reclama en las Cláusulas 2, 3 ó 4, caracterizado en que el parámetro es la integral (Fp) del voltaje a través de la separación (5) durante los im-pulsos de corriente.
- 8. Un método como se reclama en las Cláusulas 2, 3 ó 4, caracterizado en que el parámetro es la resistencia a través de la separación (5) .
- 9. Un método como se reclama en las Cláusulas 2, 3 ó 4, caracterizado en que el parámetro es el tamaño (St) de la separación (5) .
- 10. Un método como se reclama en las Cláusulas 5 ó 7, caracterizado en que el primero de los dos valores pre-determinados es determinado bajo una primera inversión de signo de menos a más, y el segundo de- los dos valores predeterminados es determinado bajo una segunda inversión de signo subsecuente de más a menos.
- 11. Un método como se reclama en la Cláusula 6, caracterizado en que el primero de los dos valores predeterminados es el valor que se presenta bajo una primera inversión de signo de más a menos, y el segundo de los dos valores predeterminados es el valor que se presenta bajo la segunda inversión de signo subsecuente de menos a más.
- 12. Un método como se reclama en la Cláusula 9, caracterizado en que, durante la prueba, sucesivamente, la amplitud (Un) de los impulsos de voltaje se incrementa, el tamaño (St) de la separación entre la pieza (2) de trabajo y el electrodo (6) se mide, la diferencia entre los valores medidos para una subsecuente y un valor previo de la sepa-ración se registra, la amplitud (Un) de los impulsos del voltaje se determina bajo la presencia de una inversión de signo en esta diferencia, y subsecuentemente se continua el fresado con la amplitud de esta manera determinada.
- 13. Un método como se reclama en la Cláusula 5, caracterizado en que el tamaño de la separación entre el electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo se controla de tal manera que, durante los impulsos de corriente, un máximo (U3max) local se presenta en el voltaje entre la pieza (2) de trabajo y el electrodo (6) .
- 14. Un método como se reclama en la Cláusula 5, caracterizado en que el movimiento oscilatorio está sincronizado con la presencia de los impulsos de corriente.
- 15. Un método como se reclama en cualquiera de las cláusulas precedentes, caracterizado en que la pieza (2) de trabajo está hecha de acero conteniendo cromo.
- 16. Un método como se reclama en cualquiera de las cláusulas precedentes, caracterizado en que el electrolito es una solución acuosa de nitratos de metales álcali.
- 17. Un dispositivo, para fresar electroquímicamente una pieza (2) de trabajo en un electrolito al aplicar impulsos eléctricos bipolares entre la pieza (2) de trabajo y un electrodo (6) eléctricamente conductivo, uno o más impulsos de corriente de polaridad normal que son alternados con impulsos de voltaje de polaridad opuesta, caracterizado en que el aparato comprende : - un electrodo (6) ; - mecanismos (4, 40) para localizar al electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo en relación espaciada para así mantener una separación (5) entre ellos; - mecanismos (3) para alimentar el electrolito dentro de la separación (5) entre el electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo; - una fuente (14) de corriente, conectable eléctri-camente a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) , para abastecer los impulsos de corriente a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) ,- - una fuente (16) de voltaje con voltaje de salida controlable, conectable eléctricamente a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) , para abastecer los impulsos de voltaje a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) / - mecanismos (20, 24) para conectar alternativamente la fuente (14) de corriente y la fuente (16) de voltaje a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) ,- - mecanismos (44, 28) para generar una señal (CSU) de control para cambiar gradualmente el voltaje de salida de la fuente (16) de voltaje,- - mecanismos (26, 28, 30) para analizar y almacenar el voltaje y/o formas de onda de la corriente de los impul- sos entre la pieza de trabajo (2) y el electrodo (6) ,- - mecanismos (28) para detectar una inversión de signo en la diferencia entre los valores sucesivos de un parámetro derivado de una forma de onda de voltaje o la forma de onda de la corriente de los impulsos, o de la re-sistencia a través de la separación (5) entre el electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo; - mecanismos (28) para almacenar un valor instantáneo de la señal de control de la fuente (16) de voltaje bajo la detección de una inversión de signo.
- 18. Un aparato como se reclama en la Cláusula 17, caracterizado en que los mecanismos para analizar y almacenar constan de un convertidor (26, 30) analógico-digital para digitalizar la forma de onda del voltaje o la forma de onda de la corriente de los impulsos.
- 19. Un aparato como se reclama en la Cláusula 17 ó 18, caracterizado en que el aparato comprende mecanismos (8, 10) para producir un movimiento oscilatorio entre el electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo, y mecanismos (22) para sincronizar los mecanismos (20, 24) para conectar al-ternadamente la fuente (14) de corriente y la fuente (16) de voltaje con el movimiento oscilatorio.
- 20. Un abastecimiento de corriente eléctrica para uso en un método de fresado electroquímico de una pieza (2) de trabajo eléctricamente conductiva en un electrolito por aplicar impulsos eléctricos bipolares entre la pieza (2) de trabajo y un electrodo (6) eléctricamente conductivo, uno o más impulsos de corriente de polaridad normal que son alternados con impulsos de voltaje de polaridad opuesta, caracterizado en que la fuente de corriente eléctrica consta de: - una fuente (14) de corriente, conectable eléctricamente a la pieza de trabajo (2) y al electrodo (6) , para abastecer los impulsos de corriente a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) ,- - una fuente (16) de voltaje con voltaje de salida controlable, conectable eléctricamente a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) , para abastecer los impulsos de voltaje a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) ,- - mecanismos (20, 24) para conectar alternativamen-te la fuente (14) de corriente y la fuente (16) de voltaje a la pieza (2) de trabajo y al electrodo (6) ; - mecanismos (44, 28) para generar una señal (CSU) de control para cambiar gradualmente el voltaje de salida de la fuente (16) de voltaje,- - mecanismos (26, 28, 30) para analizar y almacenar el voltaje y/o formas de onda de la corriente de los impulsos entre la pieza de trabajo (2) y el electrodo (6) ,- - mecanismos (28) para detectar una inversión de signo en la diferencia entre los valores sucesivos de un parámetro derivado de una forma de onda de voltaje o la forma de onda de la corriente de los impulsos, o de la resistencia a través de la separación (5) entre el electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo; - mecanismos (28) para almacenar un valor instantáneo de la señal de control de la fuente (16) de voltaje bajo la detección de una inversión de signo. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se presenta el método de fresado electroquímico de una pieza (2) de trabajo eléctricamente conductora en un electrolito al aplicar impulsos eléctricos bipolares entre la pieza (2) de trabajo y un electrodo (6) eléctricamente conductor, uno o más impulsos de corriente de polaridad normal alternan con impulsos de voltaje de polaridad opuesta. La amplitud (Un) de los impulsos de voltaje se ajusta entre dos valores (Uní, Un2) predeterminados que se derivan de la aparición de una calidad dada de la superficie de la pieza (2) de trabajo y la aparición de desgaste del electrodo (6) . La derivación se lleva a cabo por medio de por lo menos una prueba que antecede al fresado de la pieza (2) de trabajo. Durante la prueba, la amplitud (Un) de los ira-pulsos de voltaje se incrementa gradualmente desde un valor inicial a un valor final. Los dos valores predeterminados (Uní, Un2) son determinados a la aparición de una inversión de signo en la diferencia entre valores sucesivos de un pa-rámetros que es representativo de una propiedad de una se-paración (5) entre el electrodo (6) y la pieza (2) de trabajo. El parámetro puede ser la amplitud (Umin) de un mínimo global en el voltaje a través de la separación (5) durante los impulsos de corriente, dicho mínimo global resulta de un movimiento oscilatorio de la pieza (2) de trabajo y del electrodo (6) con relación de una con respecto al otro. El parámetro puede ser también la integral (Qn) de la corriente a través de la separación (5) durante los impulsos de voltaje; o la integral (Fp) del voltaje a través de la separación (5) durante los impulsos de corriente,- o la resistencia a través de la separación (5) ; o el tamaño (St) de la separación (5) .
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95112271 | 1995-07-18 | ||
| RU95112271 | 1995-07-18 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MX9701932A MX9701932A (es) | 1997-07-31 |
| MXPA97001932A true MXPA97001932A (es) | 1997-12-01 |
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