電解加工及基本原理

1、編輯ppt1第二節(jié)電解加工第二節(jié)電解加工編輯ppt2n電解加工（電解加工（electrochemical machiningelectrochemical machining，ECMECM）是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶）是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解反應(yīng)而去除工件上多余的材料、將零解反應(yīng)而去除工件上多余的材料、將零件加工成形的一種方法。件加工成形的一種方法。 一、電解加工的原理一、電解加工的原理編輯ppt31-1-直流電源直流電源 2-2-工具陰極工具陰極 3-3-工件陽極工件陽極4-4-電解液泵電解液泵 5-5-電解液電解液加工時，工件接電源正極（陽極），按一定形狀要加工時，工件接電源正

2、極（陽極），按一定形狀要求制成的工具接負極（陰極），工具電極向工件求制成的工具接負極（陰極），工具電極向工件緩慢進給，并使兩極之間保持較小的間隙（通常緩慢進給，并使兩極之間保持較小的間隙（通常為為0.020.020.7mm0.7mm），利用電解液泵在間隙中間通以），利用電解液泵在間隙中間通以高速（高速（5 550m/s50m/s）流動的電解液。）流動的電解液。在工件與工具之間施加一定電壓，陽極工件的金屬在工件與工具之間施加一定電壓，陽極工件的金屬被逐漸電解蝕除，電解產(chǎn)物被電解液帶走，直至被逐漸電解蝕除，電解產(chǎn)物被電解液帶走，直至工件表面形成與工具表面基本相似的形狀為止。工件表面形成與工具表面基

3、本相似的形狀為止。編輯ppt4n圖中的細豎線表示通過陽極（工件）和陰極（工具）圖中的細豎線表示通過陽極（工件）和陰極（工具）間的電流。豎線的疏密程度表示電流密度的大小間的電流。豎線的疏密程度表示電流密度的大小n加工開始時，工件陽極與工具陰極的形狀不同，工件加工開始時，工件陽極與工具陰極的形狀不同，工件表面上的各點至工具表面的距離不等，因而各點的電表面上的各點至工具表面的距離不等，因而各點的電流密度不等。流密度不等。n陽極與陰極距離較近的地方通過的電流密度較大，電陽極與陰極距離較近的地方通過的電流密度較大，電解液的流速也較高，陽極溶解的速度也就較快，而距解液的流速也較高，陽極溶解的速度也就較快，

4、而距離較遠的地方，電流密度就小，陽極溶解就慢。由于離較遠的地方，電流密度就小，陽極溶解就慢。由于工具相對工件不斷進給，工件表面上各點就以不同的工具相對工件不斷進給，工件表面上各點就以不同的溶解速度進行溶解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，直溶解速度進行溶解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，直至工件表面形成與工具表面基本相似的形狀為止。至工件表面形成與工具表面基本相似的形狀為止。編輯ppt5n電解液可分為中性鹽溶液、酸性溶液、電解液可分為中性鹽溶液、酸性溶液、堿性溶液三大類。堿性溶液三大類。n中性鹽溶液的腐蝕性小，使用時較安全，中性鹽溶液的腐蝕性小，使用時較安全，故應(yīng)用最普遍。最常用的有故應(yīng)用最普遍。最常用

5、的有NaClNaCl、NaNONaNO3 3和和NaClONaClO3 3三種電解液，三種電解液， 編輯ppt6鋼在鋼在NaClNaCl水溶液中電解加工的水溶液中電解加工的電極反應(yīng)電極反應(yīng)n 陽極反應(yīng)陽極反應(yīng) nFeFe2e Fe2e Fe+2+2nFeFe3e Fe3e Fe+3+3 n4OH4OH- -4e O4e O2 2+2H+2H2 2O O n2CL2CL- -2e CL2e CL2 2 n Fe Fe+2+2+2OH+2OH- - Fe Fe（OHOH）2 2 （墨綠色（墨綠色的絮狀物的絮狀物 ）n沉淀為沉淀為 4Fe4Fe（OHOH）2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2

6、4Fe 4Fe（OHOH）3 3 （黃褐色沉淀）（黃褐色沉淀） 編輯ppt7n 陰極反應(yīng)陰極反應(yīng) 按可能性為按可能性為n2H2H+ +2e H+2e H2 2nNaNa+ +e Na +e Na n按照電極反應(yīng)的基本原理，電極電位最按照電極反應(yīng)的基本原理，電極電位最正的粒子將首先在陰極反應(yīng)。因此，在正的粒子將首先在陰極反應(yīng)。因此，在陰極上只會析出氫氣，而不可能沉淀出陰極上只會析出氫氣，而不可能沉淀出鈉。鈉。編輯ppt8n電解加工過程中，由于水的分解消耗，電解加工過程中，由于水的分解消耗，電解液的濃度逐漸變大，而電解液中的電解液的濃度逐漸變大，而電解液中的ClCl- -和和NaNa+ +僅起導(dǎo)電

7、作用，本身并不消耗，僅起導(dǎo)電作用，本身并不消耗，因此對于因此對于NaClNaCl電解液，只要過濾干凈，電解液，只要過濾干凈，適當(dāng)添加水分，就可長期使用。適當(dāng)添加水分，就可長期使用。n工具也可長期使用。工具也可長期使用。 編輯ppt9（）（） 加工范圍廣加工范圍廣 不受材料本身強度、硬度和韌性的限制，可不受材料本身強度、硬度和韌性的限制，可加工高強度、高硬度和高韌性等難切削的金加工高強度、高硬度和高韌性等難切削的金屬材料，如淬火鋼、鈦合金、硬質(zhì)合金、不屬材料，如淬火鋼、鈦合金、硬質(zhì)合金、不銹鋼、耐熱合金，銹鋼、耐熱合金， 可加工葉片、花鍵孔、炮管膛線、鍛模等各可加工葉片、花鍵孔、炮管膛線、鍛模等

8、各種復(fù)雜的三維型面，以及薄壁、異形零件等。種復(fù)雜的三維型面，以及薄壁、異形零件等。二、電解加工的特點二、電解加工的特點編輯ppt10n（）能以簡單的進給運動一次加工出（）能以簡單的進給運動一次加工出形狀復(fù)雜的型面和型腔，進給速度可快形狀復(fù)雜的型面和型腔，進給速度可快達達0.30.315mm/min15mm/min。 編輯ppt11n（）表面質(zhì)量好（）表面質(zhì)量好 n加工中無切削力和切削熱的作用，所以不產(chǎn)生加工中無切削力和切削熱的作用，所以不產(chǎn)生由此引起的變形和殘余應(yīng)力、加工硬化、毛刺、由此引起的變形和殘余應(yīng)力、加工硬化、毛刺、飛邊、刀痕等，可以達到較低的表面粗糙度飛邊、刀痕等，可以達到較低的表面

9、粗糙度（Ra1.25Ra1.250.2m0.2m）和）和0.1mm0.1mm左右的平均加左右的平均加工精度。電解微細加工鋼材的精度可達工精度。電解微細加工鋼材的精度可達101070m70m。n適合于加工易變形或薄壁零件。適合于加工易變形或薄壁零件。編輯ppt12n（）加工過程中工具電極理論上無損耗，可（）加工過程中工具電極理論上無損耗，可長期使用。長期使用。n因為工具陰極材料本身不參與電極反應(yīng)，其表因為工具陰極材料本身不參與電極反應(yīng)，其表面僅產(chǎn)生析氫反應(yīng)，同時工具材料又是抗腐蝕面僅產(chǎn)生析氫反應(yīng)，同時工具材料又是抗腐蝕性良好的不銹鋼或黃銅等，所以除產(chǎn)生火花短性良好的不銹鋼或黃銅等，所以除產(chǎn)生火花

10、短路等特殊情況外，工具陰極基本上沒有損耗。路等特殊情況外，工具陰極基本上沒有損耗。編輯ppt13n（）加工生產(chǎn)率高（）加工生產(chǎn)率高n 約為電火花加工的約為電火花加工的5 51010倍以上，在某些情況倍以上，在某些情況下比切削加工的生產(chǎn)率還高。下比切削加工的生產(chǎn)率還高。n且加工生產(chǎn)率不直接受加工質(zhì)量的限制，故一且加工生產(chǎn)率不直接受加工質(zhì)量的限制，故一般適宜于大批量零件的加工。般適宜于大批量零件的加工。編輯ppt14電解加工缺點：n 電解加工影響因素多，技術(shù)難度高，不易電解加工影響因素多，技術(shù)難度高，不易實現(xiàn)穩(wěn)定加工和保證較高的加工精度。實現(xiàn)穩(wěn)定加工和保證較高的加工精度。n 工具電極的設(shè)計、制造和

11、修正較麻煩，因工具電極的設(shè)計、制造和修正較麻煩，因而很難適用于單件生產(chǎn)。而很難適用于單件生產(chǎn)。n 電解加工設(shè)備投資較高，占地面積較大。電解加工設(shè)備投資較高，占地面積較大。n 電解液對設(shè)備、工裝有腐蝕作用，電解產(chǎn)電解液對設(shè)備、工裝有腐蝕作用，電解產(chǎn)物的處理和回收困難。物的處理和回收困難。編輯ppt15三、電解加工的基本工藝規(guī)律三、電解加工的基本工藝規(guī)律編輯ppt161 1生產(chǎn)率及其影響因素生產(chǎn)率及其影響因素n（）電化學(xué)當(dāng)量對生產(chǎn)率的影響（）電化學(xué)當(dāng)量對生產(chǎn)率的影響 n電化學(xué)當(dāng)量愈大，生產(chǎn)率愈高。電化學(xué)當(dāng)量愈大，生產(chǎn)率愈高。n實際電蝕量為實際電蝕量為KItmItV編輯ppt17n（）電流密度對生產(chǎn)

12、率的影響（）電流密度對生產(chǎn)率的影響 n電流密度越高，生產(chǎn)率越高，但在增加電流密度越高，生產(chǎn)率越高，但在增加電流密度的同時，電壓也隨著增高，因電流密度的同時，電壓也隨著增高，因此應(yīng)以不擊穿加工間隙、引起火花放電、此應(yīng)以不擊穿加工間隙、引起火花放電、造成局部短路為度。造成局部短路為度。編輯ppt18n（）加工間隙對生產(chǎn)率的影響（）加工間隙對生產(chǎn)率的影響 n加工間隙越小，電解液的電阻越小，電加工間隙越小，電解液的電阻越小，電流密度越大，蝕除速度也就越高。流密度越大，蝕除速度也就越高。n但間隙太小會引起火花放電或間隙通道但間隙太小會引起火花放電或間隙通道內(nèi)電解液流動受阻、蝕除物排除不暢，內(nèi)電解液流動受

13、阻、蝕除物排除不暢，以至產(chǎn)生局部短路，反而使生產(chǎn)率下降，以至產(chǎn)生局部短路，反而使生產(chǎn)率下降，因此間隙較小時應(yīng)加大電解液的流速和因此間隙較小時應(yīng)加大電解液的流速和壓力。壓力。編輯ppt19n此外電源電壓、電解液種類、工件材料此外電源電壓、電解液種類、工件材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)都對生產(chǎn)率有影的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)都對生產(chǎn)率有影響。響。編輯ppt202 2加工精度及其影響因素加工精度及其影響因素n不僅與加工間隙有關(guān)，還與機床、工藝不僅與加工間隙有關(guān)，還與機床、工藝裝備、工具陰極、工件、工藝參數(shù)等諸裝備、工具陰極、工件、工藝參數(shù)等諸多因素有關(guān)。多因素有關(guān)。 編輯ppt21提高加工精度的主要措施如下：提

14、高加工精度的主要措施如下：n（）脈沖電流電解加工（）脈沖電流電解加工 n（）小間隙電解加工（）小間隙電解加工 n（）改進電解液（）改進電解液 n（）混氣電解加工（）混氣電解加工編輯ppt223 3表面質(zhì)量及其影響因素表面質(zhì)量及其影響因素n（）工件材料的合金成分、金相組織（）工件材料的合金成分、金相組織和熱處理狀態(tài)和熱處理狀態(tài) n（）工藝參數(shù)（）工藝參數(shù) ：電流密度、電解液：電流密度、電解液的流速大小和溫度高低的流速大小和溫度高低n（）工具陰極的表面質(zhì)量（）工具陰極的表面質(zhì)量 n（4 4）工件表面必須除油去銹）工件表面必須除油去銹n（5 5）電解液必須經(jīng)過濾沉淀，不含固體）電解液必須經(jīng)過濾沉淀，

15、不含固體顆粒雜質(zhì)。顆粒雜質(zhì)。編輯ppt23n型腔加工型腔加工n對模具消耗較大、精度要求不太高的礦對模具消耗較大、精度要求不太高的礦山機械、農(nóng)機、拖拉機等所需的鍛模已山機械、農(nóng)機、拖拉機等所需的鍛模已逐漸采用電解加工。逐漸采用電解加工。四、電解加工的應(yīng)用四、電解加工的應(yīng)用編輯ppt24n2 2型面加工型面加工n渦輪發(fā)動機、增壓器、汽輪機等的葉片，葉身渦輪發(fā)動機、增壓器、汽輪機等的葉片，葉身型面形狀比較復(fù)雜、要求精度高，加工批量大，型面形狀比較復(fù)雜、要求精度高，加工批量大，采用機械加工難度大，生產(chǎn)率低，加工周期長，采用機械加工難度大，生產(chǎn)率低，加工周期長，而采用電解加工則不受葉片材料硬度和韌性的而

16、采用電解加工則不受葉片材料硬度和韌性的限制，在一次行程中就可加工出復(fù)雜的葉身型限制，在一次行程中就可加工出復(fù)雜的葉身型面，生產(chǎn)率高，表面粗糙度小，電解加工整體面，生產(chǎn)率高，表面粗糙度小，電解加工整體葉輪在我國已得到普遍應(yīng)用。葉輪在我國已得到普遍應(yīng)用。編輯ppt25n3 3電解倒棱去毛刺電解倒棱去毛刺n機械加工中去毛刺的工作量很大，尤其機械加工中去毛刺的工作量很大，尤其是去除硬而韌的金屬毛刺，需要很多的是去除硬而韌的金屬毛刺，需要很多的人力，電解倒棱去毛刺可以大大提高工人力，電解倒棱去毛刺可以大大提高工效。效。編輯ppt26n4. 4. 深孔擴孔加工深孔擴孔加工n深徑比大于深徑比大于5 5的深孔

17、，用傳統(tǒng)切削加工方法加的深孔，用傳統(tǒng)切削加工方法加工，刀具磨損嚴重，表面質(zhì)量差，加工效率低。工，刀具磨損嚴重，表面質(zhì)量差，加工效率低。目前采用電解加工方法加工目前采用電解加工方法加工4 42000mm2000mm、1001008000mm8000mm的深孔，加工精度高，表面粗的深孔，加工精度高，表面粗糙度低，生產(chǎn)率高。糙度低，生產(chǎn)率高。n電解加工深孔，按工具陰極的運動方式可分為電解加工深孔，按工具陰極的運動方式可分為固定式和移動式兩種。固定式和移動式兩種。編輯ppt27n5.5.深小孔加工深小孔加工n加工深小孔有兩種方法，即普通電解加加工深小孔有兩種方法，即普通電解加工和電液束加工。工和電液束

18、加工。編輯ppt28n6. 6. 型孔加工型孔加工n對一些形狀復(fù)雜、尺寸較小的四方、六對一些形狀復(fù)雜、尺寸較小的四方、六方、橢圓、半圓等形狀的通孔和不通孔，方、橢圓、半圓等形狀的通孔和不通孔，機械加工很困難，可采用電解加工。機械加工很困難，可采用電解加工。編輯ppt29n7.7.套料加工套料加工n用套料加工方法可以加工等截面的大面用套料加工方法可以加工等截面的大面積異形孔或用于等截面薄形零件的下料。積異形孔或用于等截面薄形零件的下料。 編輯ppt30n套料陰極工具套料陰極工具n1陰極片；陰極片；n2陰極體陰極體異形零件異形零件 編輯ppt31n復(fù)合電解磨削是利用電解作用與機械磨復(fù)合電解磨削是利

19、用電解作用與機械磨削作用相結(jié)合而進行加工的復(fù)合加工。削作用相結(jié)合而進行加工的復(fù)合加工。 五、五、 復(fù)合電解磨削復(fù)合電解磨削編輯ppt321.1.復(fù)合電解磨削的基本原理復(fù)合電解磨削的基本原理n復(fù)合電解磨削所用的陰極工具是含有磨復(fù)合電解磨削所用的陰極工具是含有磨粒的導(dǎo)電砂輪。粒的導(dǎo)電砂輪。n電解磨削過程中，金屬主要是靠電化學(xué)電解磨削過程中，金屬主要是靠電化學(xué)作用腐蝕下來，導(dǎo)電砂輪起磨去電解產(chǎn)作用腐蝕下來，導(dǎo)電砂輪起磨去電解產(chǎn)物陽極鈍化膜和整平工件表面的作用。物陽極鈍化膜和整平工件表面的作用。編輯ppt33n導(dǎo)電砂輪導(dǎo)電砂輪1 1與直流電源與直流電源的陰極相聯(lián)，被加工的陰極相聯(lián)，被加工工件工件2 2

20、（硬質(zhì)合金車刀）（硬質(zhì)合金車刀）接陽極，它在一定的接陽極，它在一定的壓力下與導(dǎo)電砂輪相壓力下與導(dǎo)電砂輪相接觸，加工區(qū)域中送接觸，加工區(qū)域中送入電解液入電解液3 3，在電解和，在電解和機械磨削的雙重作用機械磨削的雙重作用下，車刀的后刀面很下，車刀的后刀面很快被磨光?？毂荒ス狻?電解磨削原理圖電解磨削原理圖 編輯ppt34n電流從工件電流從工件3 3通過電解液通過電解液5 5而流向而流向磨輪，形成通路，于是工件（陽磨輪，形成通路，于是工件（陽極）表面的金屬在電流和電解液極）表面的金屬在電流和電解液的作用下發(fā)生電解作用（電化學(xué)的作用下發(fā)生電解作用（電化學(xué)腐蝕），被氧化成為一層極薄的腐蝕），被氧化成為

21、一層極薄的氧化物或氫氧化物薄膜氧化物或氫氧化物薄膜4 4（陽極（陽極薄膜）。但陽極薄膜迅速被導(dǎo)電薄膜）。但陽極薄膜迅速被導(dǎo)電砂輪中磨粒刮除，在陽極工件上砂輪中磨粒刮除，在陽極工件上又露出新的金屬表面并被繼續(xù)電又露出新的金屬表面并被繼續(xù)電解。這樣電解作用和刮除薄膜的解。這樣電解作用和刮除薄膜的磨削作用交替運行，工件被連續(xù)磨削作用交替運行，工件被連續(xù)加工，直至達到一定的尺寸精度加工，直至達到一定的尺寸精度和表面粗糙度。和表面粗糙度。1磨料砂輪，2導(dǎo)電砂輪結(jié)合劑銅或石墨，3工件，4電解產(chǎn)物（陽極鈍化薄膜），5電解液 編輯ppt352.2.復(fù)合電解磨削的特點復(fù)合電解磨削的特點 na a加工范圍廣、加工

22、效率高加工范圍廣、加工效率高 n由于電解作用和工程材料的機械性能關(guān)由于電解作用和工程材料的機械性能關(guān)系不大，因此，只要選擇合適的電解液系不大，因此，只要選擇合適的電解液就可以用來加工任何高硬度、高韌性的就可以用來加工任何高硬度、高韌性的金屬材料。金屬材料。n加工硬質(zhì)合金時，與普通的金剛石砂輪加工硬質(zhì)合金時，與普通的金剛石砂輪磨削相比，電解磨削的加工效率要高磨削相比，電解磨削的加工效率要高3 35 5倍。倍。編輯ppt36nb b工件的加工精度和表面質(zhì)量高工件的加工精度和表面質(zhì)量高 n由于砂輪只起刮除陽極薄膜的作用，磨由于砂輪只起刮除陽極薄膜的作用，磨削力和磨削熱都很小，不會產(chǎn)生磨削裂削力和磨削熱都很小，不會產(chǎn)生磨削裂紋和燒傷現(xiàn)象，因而能提高加工表面質(zhì)紋和燒傷現(xiàn)象，因而能提高加工表面質(zhì)量和加工精度，一般表面粗糙度可優(yōu)于量和加工精度，一般表面粗糙度可優(yōu)于Ra0.16mRa0.16m。編輯ppt37nc c砂輪的磨損量小砂輪的磨損量小 n普通刃磨時，碳化硅砂輪磨削硬質(zhì)合金其磨損普通刃磨時，碳化硅砂輪磨削硬質(zhì)合金其磨損量為硬質(zhì)合金質(zhì)量的量為硬質(zhì)合金質(zhì)量的4