Библиографическое описание:Моделирование электрического поля при электрохимическом формообразовании полости тонкостенной детали : научное издание / Н. А. Швалева, А. А. Фадеев, И. Я. Шестаков. - Текст : непосредственный // iPolytech Journal. - 2024. - Т. 28, № 1. - С. 64-71. - ISSN 2782-4004. - ISSN 2782-6341, DOI 10.21285/1814-3520-2024-1-64-71.
Аннотация:Цель - моделирование электрического поля в межэлектродном зазоре в условиях электрохимического формообразования полости тонкостенной детали ракетно-космической техники. В исследованиях использовалось моделирование процесса электрохимического формообразования полости при постоянном напряжении в стационарном режиме в среде COMSOL Multiphysics. Моделирование проводилось для схемы электрохимического формообразования с подвижным катодом с вертикальной и горизонтальной подачей к обрабатываемой поверхности заготовки с поддержанием постоянного межэлектродного зазора. Условия моделирования были приняты следующие: материал трубки катода - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т; материал тонкостенной детали - алюминиевый сплав АМг6; электролит - раствор NaNO3. При моделировании электрического поля в межэлектродном зазоре учитывался процесс теплообмена. В ходе моделирования электрического поля при электрохимическом формообразовании полости тонкостенной детали был получен макрос, который позволяет адаптировать моделирование процесса под разные входные условия процесса. В результате моделирования были получены следующие картины распределения: плотности тока в катоде, потенциалов, электрического поля в межэлектродном зазоре и прилегающей к нему области, температуры процесса электрохимического формообразования. Согласно результатам моделирования, установлено, что линии электрического поля направлены к катоду от периферии заготовки. Это означает, что в заданной области происходит анодное растворение материала, что характеризует закон распределения потенциалов в электрохимической ячейке. Согласно полученной при моделировании картине распределения температуры установлено, что ее повышение в зоне обработки незначительное. Показано, что увеличение температуры электролита приводит к пропорциональному увеличению температуры стенки. Таким образом, проведенное исследование дает теоретическое представление изучаемого процесса.
The article is aimed at simulating an electric field in the interelectrode gap during the electrochemical machining of a thin-walled part cavity for aerospace equipment. The study involved simulating the process of electrochemical cavity machining at a constant voltage in a steady-state mode in the COMSOL Multiphysics environment. The simulation was carried out for the scheme of electrochemical machining with a movable cathode and vertical and horizontal feeding to the workpiece surface undergoing machining while maintaining a constant interelectrode gap. The following simulation conditions were adopted: 12Cr18Ni10Ti stainless steel as the material of the cathode tube; AlMg6 aluminum alloy as the material of the thin-walled part; NaNO3 solution as the electrolyte. When simulating the electric field in the interelectrode gap, the heat exchange process was taken into account. The simulation of the electric field in the electrochemical cavity machining of a thin-walled part yielded a macro that allows the process simulation to be adapted to different input process conditions. As a result of the simulation, the following distribution patterns were obtained: current density in the cathode, potentials, electric field in the interelectrode gap and adjacent area, and process temperature of electrochemical machining. The simulation results show that the electric field lines are directed toward the cathode from the workpiece periphery. This means that anodic dissolution of material occurs in a given region, which characterizes the law concerning the distribution of potentials in an electrochemical cell. The temperature distribution pattern obtained in the simulation revealed that a temperature increase in the machining zone is insignificant. An increase in electrolyte temperature is shown to result in a proportional increase in wall temperature. Thus, the conducted study provides a theoretical insight into the examined process.
