Контрольная работа по «Нетрадиционные методы обработки материалов»

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Владимирский  государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

(ВлГУ)

 

Кафедра технологии машиностроения

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по курсу

«Нетрадиционные методы обработки материалов»

 

 

 

Вариант № 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

ст. гр. ЗТуд-110

Васильев С.В.

Проверил:

к.т.н. Беляев Л.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владимир 2013

Содержание

 

Задача № 1 …………………………………………………………………...	3
Задача № 2 …………………………………………………………………...	5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 1

 

а) Описать процесс анодного растворения металла в растворе электролита:

материал – алюминий; плотность – 2,7 г/см³; атомная масса – 26,98; катион – Al⁺³; электрохимический эквивалент – 0,335 г/А*ч; электролит – NaNO³.

 

Решение:

 

Молекула, растворяясь в  воде, распадается на катион натрия Na⁺ и анион нитрата NO₃^-. Кроме того, сама вода содержит ионы водорода Н⁺ и гидроксила ОН^-. Если к электродам, погруженным в этот раствор, приложить разность потенциалов, то анионы гидроксида ОН^- и нитрата NO₃^- будут двигаться к аноду, а катионы водорода Н⁺ и натрия Na⁺ в сторону катода. Электрическая цепь (источник питания - электрод – электролит – электрод - источник питания) при этом замкнется, и источник питания перемещает электроны по внешней пени. Ионы металла Ме⁺ⁿ будут переходить в раствор. Для алюминия это записывается следующим образом:

Al+3е ® Al⁺³.

Образующийся ион алюминия Me связывается с ионом гидроксида ОН^-, образуя гидрат окиси алюминия Me (ОН)_n, который плохо растворяется в воде и выпадает в осадок.

Al⁺³ + 30H^- ® Al (OH)₃.

Ионы водорода Н⁺ разряжаются на катоде, образуя атомы водорода, которые в виде пузырьков газа уходят из раствора:

H⁺ + е ® Н;

Н + Н ® Н₂.

Кроме указанных основных электродных реакций, возможны и  другие - побочные. Например, выделение  газообразного кислорода на аноде.

2ОН^- — 2е ® Н₂О + О;

О + О ® О₂ .

Содержащиеся в растворе ионы и натрия переносят электрические  заряды. Их присутствие может вызвать  или образование щелочи NaOH и нитрата алюминия Al(NO₃)₃, или выделение газообразного хлора на аноде.

 

б) рассчитать производительность процесса ЭХО при следующих условиях:

- пользуясь уравнением (1) рассчитаем производительность процесса ЭХО при h = 100%, k_об=0,335 г/А*ч; напряжение U=8 В; x_эф=0,08 Ом^-1×см^-1; d=0,1 мм.

 

Решение:

 

Используя уравнение (1), найдем производительность процесса ЭХО:

                                   m=0,1hk_обUx_эф/ d, мм/мин,                                     (1)

где h - выход по току, %; k_об – электрохимический эквивалент, мм³/А×мин; U – напряжение, в; x_эф – эффективная удельная электропроводность, Ом^-1×см^-1; d - межэлектродный зазор, мм.

m=0,1*1*0,335*8*0,08/0,1=0,2144, мм/мин.

Ответ: m=0,2144, мм/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 2

 

Рассчитать экспоненциальный концентратор и вычертить шаблон для его изготовления: D₀=8 мм, D₁=2 мм, f=18 кГц, материал – никель, с=4760 м/с.

 

Решение:

 

Длина концентратора:

                                           ln(D₀/D₁)=ln(8/2)=ln4=1,39                                               (2)

a_рез=с/(2f)*Ö1+( ln(D₀/D₁)/π)²=

                   =4760/(2*18000)* Ö1+(1, 39/3,14)²=0,1322*1,09=144 мм               (3)

Расчет изменения диаметра в сечениях, отстоящих на расстоянии х от D_o, производится по формуле:

                                                         D_x=D₀*e^-yx,                                                     (4)

где е – основание натурального логарифма, g - показатель экспоненты, вычисленной по формуле:

                                        y= ln(D₀/D₁)/ a_рез=1,39/144=0,0097                                 (5)

D_x=8 e^-0,0097x

х, мм	0	30	60	80	120	144
e-0,0097x	1	0,75	0,56	0,46	0,31	0,25
Dx, мм	8	6	4,48	3,68	2,48	2

 

По полученным данным вычертим шаблон, по которому вытачивают концентратор (рис.1).

 

 

 

 

 

 

8

120

144

2

 

 

 

2

Рис. 1. Схема экспоненциального  конденсатора