數(shù)控特種加工技術(shù)第二版教學(xué)資源第4章數(shù)控電化學(xué)加工

1、數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)cnc special processing technology高等教育出版社高等教育出版社主編：叢文龍 張祥蘭數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求：學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求： 了解電化學(xué)加工的基本原理及分類； 了解電解加工的原理、特點及應(yīng)用； 熟悉電解加工設(shè)備的組成及各部分的功用； 了解電解加工的主要工藝指標(biāo)及其提高途徑； 了解數(shù)控技術(shù)在電解加工中的應(yīng)用； 了解各種電化學(xué)陰極沉積加工方法，包括電鍍、電鑄、涂鍍及復(fù)合鍍的原理、特點及應(yīng)用。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)概念 電化學(xué)加工（electro-chemical machining，簡記為ecm）是利用

2、電極在電解液中發(fā)生的電化學(xué)作用對金屬材料進行加工的方法。電化學(xué)加工的基本理論建立于19世紀(jì)末，20世紀(jì)3050年代后在工業(yè)上得到了大規(guī)模的應(yīng)用。目前，已被廣泛地應(yīng)用在渦輪、齒輪、異型孔等復(fù)雜型面、型孔的加工以及炮營內(nèi)膛線加工和去毛刺等工藝過程，成為我國民用、國防工業(yè)中的一個不可或缺的加工手段。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)基本工作原理電化學(xué)加工的基本原理如圖4-1所示。將兩銅片接上約10v的直流電源并插入cucl2的水溶液中（此溶液中含有oh-和cl-負離子及h+和cu2+正離子），即形成通路，導(dǎo)線和溶液中均有電流流過。溶液中的離子將作定向移動，cu2+正離子移向陰極，在陰極上得到電子而進行

3、還原反應(yīng)，沉積出銅；在陽極表面 cu原子失掉電子而成為cu2+正離子進入溶液。利用陰、陽極表面發(fā)生的這種電化學(xué)反應(yīng)對金屬進行加工的方法稱為電化學(xué)加工。利用陽極溶解作用進行的加工方法有電解加工、電解拋光等，利用陰極沉積作用進行的加工方法有電鍍、電鑄、涂鍍、復(fù)合鍍等。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)cu+h+cl-oh-eiei12圖4-1 電化學(xué)加工的基本原理1陽極 2陰極數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)4.1 電解加工的基本原理及特點電解加工的基本原理及特點 電解加工是利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解將工件加工成形的。在工業(yè)生產(chǎn)中最早應(yīng)用這一電化學(xué)腐蝕作用來拋光工件表面。因為在拋光時工件與工

4、具電極的距離較大，電流密度小，金屬去除率低，不能改變零件的原有形狀和尺寸，只能改善零件表面的光潔程度。后來在此基礎(chǔ)上不斷革新和發(fā)展，逐步形成較完整的電解加工理論和方法。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)一、電解加工的基本原理一、電解加工的基本原理工件4接直流電源（1020v）3的正極，工具5接負極。電解液由泵2送到工具和工件之間的縫隙內(nèi)，并以520m/s的速度流過。工具以一定速度（053mm/min）向工件緩慢進給，使兩極之間保持較小的間隙（0l1mm），這時陽極工件的金屬被逐漸電解腐蝕，電解產(chǎn)物被高速流動的電解液帶走。工具連續(xù)進給，加工持續(xù)進行，工件材料按工具電極型面的形狀不斷溶解，直至工件與

5、工具電極之間各處的間隙趨于一致，在工件上加工出與工具電極型面相似的形狀。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù) 電解加工剛開始時，工件與工具表面的形狀是不同的。此時工件與工具距離較近的地方通過的電流密度較大，電解液的流速也常較高，工件陽極的溶解速度也就較快；反之，距離較遠的地方通過的電流密度較小，電解液的流速也常較低，陽極溶解速度也就較慢。這樣，隨著工具相對工件的不斷進給，工具表面各點相對工件表面的距離逐漸接近，并最終達到一致，工具的形狀便“復(fù)印”到工件上。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)二、電解加工的特點二、電解加工的特點電解加工具有如下特點：（1）加工范圍廣。凡是能夠?qū)щ姷牟牧隙伎梢约庸?，而且?/p>

6、受材料本身力學(xué)性能的限制，可以加工硬質(zhì)合金、淬火鋼、不銹鋼、耐熱合金等高硬度、高強度及韌性金屬材料。（2）生產(chǎn)率較高，約為電火花加工的510倍，在某些情況下，比切削加工的生產(chǎn)率還高，且加工生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。（3）加工質(zhì)量高。由于加工過程中不存在機械切削力，所以不會產(chǎn)生由切削力所引起的殘余應(yīng)力和變形，也沒有飛邊毛刺。加工表面粗糙度可以達到0.21.6m，尺寸精度對于內(nèi)孔可以達到0.030.05mm，對于型腔可以達到0.50.2mm。（4）在理論上工具無耗損，可長期使用。電解加工也存在著不易達到較高的加工精度（加工精度一般不如電火花加工和超聲波加工高）和加工穩(wěn)定性、加工復(fù)雜

7、型腔和型面時工具的制造費用較高、初期設(shè)備投資較大、電解液（廢棄工作液）的處理和回收困難、有設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染等缺點和局限性。因此，目前電解加工主要用于難加工材料、形狀復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)4.2 電解加工設(shè)備電解加工設(shè)備 目前電解加工主要靠立體成形陰極進行“復(fù)制”加工，不需復(fù)雜的成形運動系統(tǒng)，因此，電解加工設(shè)備的組成較為簡單，主要包括機床本體、直流電源和電解液系統(tǒng)三大部分，如圖4-3所示。另外，隨著數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用，有些電解加工設(shè)備還配備有數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)一、機床本體一、機床本體1電解加工機床的分類（1

8、）按陰極是否運動，電解加工機床可分為陰極固定式和陰極移動式兩類。陰極固定式電解加工機床相當(dāng)于夾具，用來裝夾固定好工件和工具的相對位置，接通電源、開通電解液就可加工。多用在深孔擴孔、去毛刺、拋光等少量切削加工中。陰極移動式電解加工機床應(yīng)用較廣泛。加工時，工件固定不動，陰極作直線進給運動。也有少數(shù)零件加工時，除要求陰極直線運動外，還要求能夠旋轉(zhuǎn)，如膛線及要求較高的筒形零件的加工。（2）按布置形式，電解加工機床分為臥式和立式兩類，如圖4-4所示。臥式機床主要用于加工葉片、深孔和其它筒形零件。立式機床較臥式機床應(yīng)用更為廣泛，主要用在模具、齒輪、型腔、短花健以及一些扁平零件的加工。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特

9、種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)2機床的剛性 電解加工雖然沒有機械切削力，但電解液有很高的壓強，如果加工面積較大，則對機床主軸、工作臺的作用力也是很大的，一般可達2040kn。因此，要求電解加工機床的主軸系統(tǒng)、工作臺、床身及立柱等受力部件都要有足夠的剛度。否則，過大的液壓力將導(dǎo)致機床變形，改變工具陰極和工件的相對位置，從而影響復(fù)制（加工）精度，嚴重變形甚至?xí)斐啥搪窡齻?。圖4-4a所示c型立式機床結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，但因為主軸頭是懸壁結(jié)構(gòu)，剛性差，在電解液壓力下的變形將影響到加工精度，所以常用在中、小型零件的加工中，配5000a以下的直流電源。圖4-4b所示框型立式機床主要用在大型零

10、件的加工。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)3機床材料選擇 電解加工機床經(jīng)常與有腐蝕性的電解液接觸，故必須采用合適的材料或采取相應(yīng)的防腐措施，以保護機床少受或不受腐蝕。 對長期與電解液及其腐蝕性氣體接觸的部分，目前采用的主要材料是不銹鋼。但不銹鋼的表面接觸電阻大，導(dǎo)電性差，故也有采用銅制的工作臺面。對電解加工機床的其它部分如導(dǎo)軌等，也可采用花崗石、耐蝕水泥等制造。 對易受電解加工過程中雜散腐蝕影響的工作臺等，可采用犧牲陽極的陰極保護法，即在工作臺四周鑲上可更換的鋅板，由于鋅的電極電位比不銹鋼更負，這樣，工作臺相對鋅板就成為陰極，雜散腐蝕只在鋅板上發(fā)生，鋅板可定期更換，而工作臺被保護起來。數(shù)控特種

11、加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)4進給系統(tǒng) 對電解加工來說，進給速度的穩(wěn)定與否直接影響加工精度。這對內(nèi)孔、膛線、花鍵等的等截面零件加工的影響更為嚴重，所以電解加工機床必須保證進給速度的穩(wěn)定性。 電解加工機床目前大多采用伺服電機或直流電機無級調(diào)速的進給系統(tǒng)，容易實現(xiàn)自動控制。行星減速器、諧波減速器在電解加工機床中正被更多地采用。為了保證進給系統(tǒng)的靈敏度，使低速進給時不發(fā)生爬行現(xiàn)象，廣泛地采用了滾珠絲杠傳動，用滾動導(dǎo)軌代替滑動導(dǎo)軌。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)5安全措施 電解加工過程中將產(chǎn)生大量氫氣，如果不能迅速排除，就有可能因火花短路等而引起氫氣爆炸，必須采取排氫防爆措施。另外，在電解加工過程中也有

12、可能析出其它氣體；如果采用混氣加工，則有大量霧氣從加工區(qū)逸出，防止它們擴散并及時排除，也是要注意的問題。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)二、電源二、電源電解加工中使用的電源為低電壓大電流的直流電源，其輸出電壓一般在824v之間，并能提供最高達幾萬安培的大加工電流，以保證有較高的生產(chǎn)率。為獲得高的加工精度，電源電壓必須保持穩(wěn)定。目前國內(nèi)生產(chǎn)制造的電源穩(wěn)壓精度可達1以上，能夠滿足使用要求。此外，為防止電解加工過程中可能產(chǎn)生的火花放電、電源過載或短路故障，必須設(shè)有檢測故障和快速切斷電源的保護裝置。電解加工常用的直流電源分為如下兩種：1硅整流電源硅整流電源的工作原理是：先用變壓器將380v/220v的

13、交流電變?yōu)榈蛪航涣麟姡倮么蠊β使瓒O管將交流電變?yōu)橹绷麟?，然后采用扼流式飽和電抗器或自飽和式電抗器實現(xiàn)無級調(diào)壓。這類電源運行可靠、效率高，堅固抗震。但體積較大，制造工藝復(fù)雜。2可控硅整流電源可控硅整流電源是利用可控硅來實現(xiàn)整流與無級凋壓，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，反應(yīng)靈敏，可靠性好，是國內(nèi)目前生產(chǎn)中應(yīng)用的主要電解加工電源。其主要缺點是抗過載能力差。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)三、電解液系統(tǒng)三、電解液系統(tǒng) 電解液系統(tǒng)的作用是連續(xù)而平穩(wěn)地向加工區(qū)供給合乎工藝要求的電解液，保證電解加工的順利進行，保證電解加工質(zhì)量。電解液系統(tǒng)的組成如圖4-5所示，主要包括電解液槽、過濾器、電解液泵、熱交換器和管路

14、附件等。在電機3帶動下，電解液泵4連續(xù)地將電解液槽1中經(jīng)過濾的電解液泵出，經(jīng)過濾器5過濾后經(jīng)由管道送至加工區(qū)用于加工。用過的電解液再經(jīng)由管道回到電解液槽中經(jīng)過濾后繼續(xù)使用。為便于流量、壓力調(diào)節(jié)和保證安全，系統(tǒng)中設(shè)有壓力表9、安全閥6及溢流閥7等裝置。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù) 因電解液具有腐蝕性，系統(tǒng)中所有與電解液接觸的部分均需采用耐腐蝕材料制作。 電解加工形成的電解產(chǎn)物主要是金屬氫氧化物，它們呈團絮狀混在電解液中。若電解液中電解產(chǎn)物含量過多，將引起加工過程不穩(wěn)定，影響加工質(zhì)量，甚至造成短路，導(dǎo)致工具和工件報廢。因此，需及時地將電解產(chǎn)物及雜質(zhì)從電解液中過濾

15、分離出來。在生產(chǎn)中一般采用一定網(wǎng)眼尺寸（80100目）的尼龍絲網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)做成濾筒，套在電解液泵入口處，作為粗過濾；而在進入加工區(qū)前再用網(wǎng)式或縫隙式過濾器進行精過濾。在大容量的電解液槽中，粗過濾也可采用自然沉淀。此外，也有采用微孔剛玉過濾器和離心過濾機進行強迫過濾。各種常用過濾方法的比較列于表4-1中。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)四、電解液四、電解液在電解加工過程中，電解液作為導(dǎo)電介質(zhì)傳遞電流，使得電化學(xué)反應(yīng)和陽極溶解能順利而有控制地進行，并及時帶走加工間隙內(nèi)產(chǎn)生的電解產(chǎn)物及熱量，起更新與冷卻作用。電解液對電解加工的各項工藝指標(biāo)都有很大影響，是電解加工的重

16、要條件。為保證電解加工質(zhì)量，要求電解液具有高的電導(dǎo)率，良好的流動性，高的電解質(zhì)電離度、溶解度以及陽極電解產(chǎn)物的不溶性，同時還要求性能穩(wěn)定，操作使用安全，對設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕作用輕，價格低廉，適應(yīng)范圍廣，使用壽命長等。目前，還沒有一種電解液能完全滿足上述要求。開發(fā)新型高效的電解液是電解加工研究的一個重要課題。1電解液的種類及選擇電解液可分為酸性溶液、中性溶液、堿性溶液三大類。酸性電解液是指hcl、hno3、h2so4等無機酸的水溶液，這類電解液只適合于加工細長孔、窄縫以及對鍺、鉬、鈮等金屬的加工。堿性電解液如 naoh、koh等的水溶液，一般不直接用作加工金屬的電解液，只用作加工銅、鉑、鎢時的添加劑

17、。中性鹽電解液應(yīng)用廣泛，常用的有 nacl、nano3、naclo3。（1）nacl電解液nacl在水溶液中幾乎完全離解為na+和cl-離子，導(dǎo)電能力強。氯化鈉電解液中含有活性cl-離子，陽極工件表面不易生成鈍化膜，所以具有較大的蝕除速度，而且沒有或很少有析氧等副反應(yīng)，電流效率高。nacl電解液適用范圍廣，價格便宜，貨源充足，所以是應(yīng)用最廣泛的一種電解液。nacl電解液的缺點是雜散腐蝕性大，復(fù)制精度低，加工型孔時如果側(cè)壁不絕緣，孔壁呈拋物線形（見圖4-6a）。當(dāng)要求較高的復(fù)制精度時，要使用較低的質(zhì)量分數(shù)（51o），以減少雜散腐蝕。nacl電解液的使用溫度一般為2535，但在加工鈦合金時，必須在

18、40以上。對于精度高的孔或側(cè)壁面的加工，需要采用側(cè)面絕緣的工具電極。此外，nacl電解液對設(shè)備的腐蝕性較大。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)（2）nano3電解液 nano3電解液屬于鈍化性電解液，會使陽極工件表面形成鈍化膜。當(dāng)極間間隙較小時，形成的鈍化膜會不斷被破壞，電解加工繼續(xù)進行；當(dāng)極間間隙大到某一臨界值時，雖有電流通過，但陽極并不溶解，這時的電流效率為零。這種特性可避免在型孔或模腔加工時工件側(cè)壁產(chǎn)生拋物線形狀（見圖4-6b），保證高的成形精度。nano3電解液對設(shè)備的腐蝕性小，使用安全，價格也不高（約為nacl價格的3倍）。 nano3電解液的主要缺點是

19、電流效率低，生產(chǎn)率低，加工時陰極有氨氣析出，所以nano3會被消耗。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)（3）naclo3電解液naclo3電解液也屬于鈍化性電解液，雜散腐蝕小，成形精度高，而且加工表面粗糙度值小。naclo3電解液具有很高的溶解度，在20時可達49（而此時nacl僅為 265），因而導(dǎo)電能力強，可達到與nacl相近的生產(chǎn)率，但對設(shè)備的腐蝕作用卻比nacl小得多。naclo3電解液的缺點是價格較貴（naclo3價格約為nacl價格的6倍）且易燃，使用時要注意防火。此外，在使用過程中，cl-離子質(zhì)量分數(shù)會不斷增加，并導(dǎo)致雜散腐蝕加劇，所以還要注意cl-離子質(zhì)量分數(shù)的變化。每一種電解液

20、都存在一定不足，生產(chǎn)中常使用添加劑來改善電解液的性能。如添加絡(luò)合劑、光亮劑可改善加工表面質(zhì)量，添加緩蝕劑可減輕電解液的腐蝕性等。除使用添加劑外，還可將兩種或兩種以上的電解液按一定比例混合制成復(fù)合電解液來取長補短，優(yōu)化電解液的性能。例如，使用由nano3和少量 nacl組成的復(fù)合電解液，在保持nano3電解液高的成形精度的基礎(chǔ)上，又提高了生產(chǎn)率；為了減少nacl電解液的散蝕能力，可加入少量磷酸鹽等，使陽極表面產(chǎn)生鈍化性抑制膜，以提高成形精度。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)2電解液參數(shù)對加工過程的影響電解液的參數(shù)有質(zhì)量分數(shù)、溫度、酸堿度、粘性、電導(dǎo)率等，它們對電解加工過程都有影響。其中最基本的參

21、數(shù)是質(zhì)量分數(shù)和溫度，因為電解液的其它參數(shù)如電導(dǎo)率、粘度以及電流效率等都與質(zhì)量分數(shù)、溫度密切相關(guān)。在一定條件下，電解液的質(zhì)量分數(shù)越大，溫度越高，其電導(dǎo)率越高，腐蝕能力也越強，可達到的電流密度就越高，因此生產(chǎn)率就越高。nacl電解液的生產(chǎn)率隨著質(zhì)量分數(shù)的增加而增加，但加工精度卻隨之降低，因此，常用的nacl電解液質(zhì)量分數(shù)為1015；當(dāng)加工精度要求較高時，應(yīng)采用10以下的低質(zhì)量分數(shù)。nano3和naclo3電解液的非線性特性隨著質(zhì)量分數(shù)的提高而變壞，故nano3電解液的質(zhì)量分數(shù)一般采用20左右，精度要求較高時可降到10以下；常用naclo3電解液的質(zhì)量分數(shù)為1535。選擇電解液的溫度要考慮的因素有機

22、床夾具、電導(dǎo)率、電流效率、極間間隙內(nèi)電解液的沸騰等，一般不超過60。常用的電解液溫度約在3040的范圍內(nèi)。電解加工過程中，電解液質(zhì)量分數(shù)和溫度的變化直接影響加工精度。導(dǎo)致質(zhì)量分數(shù)變化的主要原因是水的分解、蒸發(fā)以及電解質(zhì)的損耗。水的分解與蒸發(fā)對質(zhì)量分數(shù)的影響較小，影響較大的是電解質(zhì)的損耗。因nacl不消耗，所以nacl電解液的質(zhì)量分數(shù)在加工過程中變化較??；而nano3和naclo3電解液在加工過程中要分解消耗，因此在加工過程中應(yīng)注意檢查和控制其質(zhì)量分數(shù)變化。為控制電解液的溫度變化，電解液系統(tǒng)中通常設(shè)有加熱和冷卻裝置。電解加工過程中，水被電離并使氫離子在陰極放電，溶液中的oh-離子增加而引起ph值

23、增大（堿化），溶液的堿化使許多金屬元素的溶解條件變壞，故應(yīng)注意控制電解液的ph值。電解液的流動性受粘度直接影響。溫度升高，電解液的粘度下降；電解液中氫氧化物含量的增加會使其粘度增加，故氫氧化物的含量應(yīng)加以適當(dāng)控制。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)3電解液的流速、流向及出水口布局（1）流速選擇 電解液必須具有足夠的流速和流量，以保證能夠帶走加工區(qū)的氫氧化物、氫氣等電解產(chǎn)物和熱量，保證電解加工的順利進行。流速一般在10m/s左右，電流密度增大時，流速要相應(yīng)增加。流速和流量靠改變電解液泵的出水壓力調(diào)節(jié)。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)（2）流向設(shè)置 按電解液進出加工區(qū)的位置不同，電解液的流向有正向流

24、動、反向流動和側(cè)向（橫向）流動三種情況，如圖4-7所示。正向流動不需要密封裝置,但電解液的流出無法控制，加工精度和表面粗糙度較差；反向流動時需要有密封裝置，可通過控制出水背壓控制速度和流量；側(cè)向流動不適合于較深的型腔加工，常用于汽輪機葉片、淺型腔以及一些型腔模的修復(fù)加工。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)（a）（b）（c）12圖4-7 電解液的流向（a）正向流動 （b）反向流動 （c）側(cè)向流動1陰極工具 2工件數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)（3）出水口設(shè)計 電解液出水口的形狀和布局直接影響加工區(qū)內(nèi)流場的均勻性，進而影響加工質(zhì)量。電解液出水口的形狀和布局應(yīng)根據(jù)所加工工件的形狀或型腔的結(jié)構(gòu)綜合考慮

25、，使加工區(qū)內(nèi)流場均勻一致，避免產(chǎn)生死水。 出水口的形狀有窄槽和孔兩類。一般在加工型腔時采用窄槽供液的方式，而對于圓孔、花鍵、膛線等筒形零件的加工，應(yīng)采用噴液孔的方式供液。對于圖4-8所示形狀的工件，當(dāng)采用a圖所示出水口布局時存在死水區(qū)（圖中+號區(qū)），而改為b圖中的布局后則流場趨于均勻。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù) 為保證電解液流場的均勻一致，避免短路燒傷現(xiàn)象，電解加工復(fù)雜表面時，需在電解液流速、流量不足的局部地區(qū)陰極的對應(yīng)處加開增液孔或增液縫，增補電解液，如圖4-9所示。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)4.3 電解加工的主要工藝指標(biāo)及其提電解加工的主要工藝指

26、標(biāo)及其提高途徑高途徑 一、生產(chǎn)率及其影響因素一、生產(chǎn)率及其影響因素 電解加工的生產(chǎn)率用來衡量電解加工時材料的去除速度。影響電解加工生產(chǎn)率的主要因素有：金屬的電化學(xué)當(dāng)量、電流密度及電極間隙。 1金屬的電化學(xué)當(dāng)量對生產(chǎn)率的影響 電化學(xué)當(dāng)量是反映金屬電解加工時蝕除能力的一個指標(biāo)，是金屬本身所固有的化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)法拉第電解定律，電解加工時，陽極溶解或析出物質(zhì)的量，與電解電流的大小和電解時間成正比，其比例系數(shù)稱為電化學(xué)當(dāng)量，用符號表示。即有數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)3電極

27、間隙對生產(chǎn)率的影響 電極間隙用表示，如圖4-10所示。根據(jù)定性分析可知，電極間隙愈小，電解液的電阻也愈小，電流密度愈大，因而蝕除速度越高。但間隙過小將引起火花放電或電解產(chǎn)物特別是氫氣排泄不暢，反而降低蝕除速度或易被臟物堵死而引起短路。經(jīng)推導(dǎo)可得數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)二、加工精度及其影響因素二、加工精度及其影響因素 電解加工精度主要包括復(fù)制精度和重復(fù)精度兩項內(nèi)容。前者是工件尺寸形狀與工具電極尺寸形狀之間的符合程度，影響復(fù)制精度的主要因素是沿工件加工表面的間隙分布均勻性；后者是指被加工的一批零件之間的尺寸形狀的相對誤差，影響

28、重復(fù)精度的主要因素是加工一批工件時極間間隙的穩(wěn)定性。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)2復(fù)制精度及其影響因素 復(fù)制精度的高低主要由加工時所能達到的平衡間隙所決定。平衡間隙小，復(fù)制精度就高；反之則復(fù)制精度低。而平衡間隙受多種因素影響，包括工件的形狀、電解液的流向、流程和電解液在間隙內(nèi)所能達到的流速、電流密度和進給速度等。為了獲得較小的平衡間隙，必須綜合考慮這些因素，并合理取值。通常當(dāng)工件的形狀簡單，電解液的流程短，工件與工具電極間隙內(nèi)電解液的流速高，電流密度相對較大和具有較高的進給速度時，就可獲得較小的平衡間隙，也就可以獲得較高的復(fù)制

29、精度。 復(fù)制精度還與電解液質(zhì)量分數(shù)及其性質(zhì)有關(guān)。電解液質(zhì)量分數(shù)低，則復(fù)制精度高。采用鈍化性電解液（也稱非線性電解液），并在電流效率急變段所對應(yīng)的電流密度條件下加工（如圖4-13a中ab段），則復(fù)制精度高。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù) 當(dāng)電解液相同而工件材料不同時，其復(fù)制精度也不一樣。例如，用nano3和naclo3電解液加工低合金鋼和一些鐵基合金時，有較高的復(fù)制精度；而加工鈦合金時復(fù)制精度明顯降低。因此，對于不同的工件材料要選用不同的電解液，或通過使用添加劑來改變電解液對工件材料的適應(yīng)性。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)3重復(fù)精度及其影響因素在電解加工過程中

30、，任何一個加工參數(shù)的變化都會影響平衡間隙的穩(wěn)定性。對于同一批被加工的工件而言，平衡問隙將影響它們之間尺寸的一致性。因此，一批工件的重復(fù)精度主要受各加工參數(shù)穩(wěn)定性的影響。為保證較高的重復(fù)精度，必須對各加工參數(shù)包括電解液的電導(dǎo)率、間隙電壓、進給速度等嚴格控制。1電解液的電導(dǎo)率對重復(fù)精度的影響導(dǎo)致電導(dǎo)率變化的因素有電解液的成分、質(zhì)量分數(shù)、溫度等。當(dāng)電解液的種類一經(jīng)選定，在加工時應(yīng)保持電解液的質(zhì)量分數(shù)基本不變，并盡可能地把溫度變化控制在較小范圍內(nèi)。目前生產(chǎn)中電解液的溫差可控制在l的范圍內(nèi)。使用熱交換器和適當(dāng)增大電解液池容量，都有利于減小電解液溫度的波動。對于nano3和naclo3這類鈍化性電解液來說

31、，溫度和質(zhì)量分數(shù)的變化對平衡間隙和重復(fù)精度的影響更大，更需要嚴格控制。除需要嚴格控制溫度和質(zhì)量分數(shù)外，有些電解液在使用過程中還會出現(xiàn)ph值的改變（如nano3）或氯離子增加（如naclo3）。ph值變化和氯離子的增加，都會影響電導(dǎo)率、電流效率和間隙電壓。因此，在使用這類電解液時，還要控制 數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)電解液的ph值和氯離子質(zhì)量分數(shù)，以便達到較高的重復(fù)精度。（2）間隙電壓對重復(fù)精度的影響當(dāng)工件材料、電解液成分、質(zhì)量分數(shù)、溫度、流速都保持相對穩(wěn)定時，間隙電壓主要受加工電壓的影響，這時控制加工電壓u就能保持間隙電壓的相對穩(wěn)定。加工電壓u是由電解加工的電源提供，如采用晶閘管電源，穩(wěn)

32、壓的精度應(yīng)在l左右。（3）進給速度對重復(fù)精度的影響在加工過程中，進給速度要穩(wěn)定，不因其它因素而改變；低速時不應(yīng)產(chǎn)生爬行。具體來說，機床的進給速度變化率應(yīng)小于5%。（4） 間隙內(nèi)電解液流速對重復(fù)精度的影響電解液在加工間隙內(nèi)的流速由電解液的進口壓力和出口背壓決定，當(dāng)流速穩(wěn)定時，陽極的極化程度和間隙內(nèi)的電阻分布就能夠保持相對穩(wěn)定，重復(fù)精度就高。隨著電解液中的金屬氫氧化物的增加，電解液的粘度增大，流速就會降低，并進一步影響到間隙內(nèi)的電導(dǎo)率和陽極極化程度，從而使復(fù)制精度降低。因此，在批量工件加工時，電解液中的金屬氫氧化物的含量應(yīng)控制在4以內(nèi)。4提高電解加工精度的途徑由前面的分析可知，影響電解加工精度的因

33、素是多方面的，包括工件材料、工具陰極材料、加工間隙、電解液的性能以及電解直流電源的技術(shù)參數(shù)等。目前，生產(chǎn)中主要從改進電解液性質(zhì)、減小加工間隙、改變電源特性等幾方面入手來提高電解加工精度。（1）改進電解液性質(zhì)改進電解液性質(zhì)的具體做法有采用復(fù)合電解液、采用低質(zhì)量分數(shù)電解液、采用混氣電解液等。采用復(fù)合電解液，主要是在nacl電解液中添加其它成分，既保持nacl電解液的高效率，又提高了加工精度。例如，在nacl電解液中添加少量na2moo4、nawo4加工鐵基合金具有較好的效果；在nacl電解液中添加少量cocl，可在相對于陰極的非加工表面形成鈍化層或絕緣層，從而避免雜散腐蝕。采用低質(zhì)量分數(shù)電解液，加

34、工精度可顯著提高。例如，采用nano3電解液加工壓鑄模，質(zhì)量分數(shù)由過去常用的2030降低為4，加工表面質(zhì)量良好，復(fù)制精度高。采用低質(zhì)量分數(shù)電解液的缺點是效率較低，加工速度不能很快。采用混氣電解液的加工方法稱為混氣電解加工，其加工原理如圖4-14所示。該方法是將一定壓力的氣體（主要是壓縮空氣）用混氣裝置使它與電解液混合在一起，使電解液成分為包含無數(shù)氣泡的氣液混合物，然后送入加工區(qū)進行電解加工。電解液中混入氣體后，增加了電解液的電阻率，減少雜散腐蝕，使電解液向非線性方面轉(zhuǎn)化，降低了電解液的密度和粘度，增加流速，均勻流場，因而提高了電解加工精度，尤其是成形精度，并簡化了陰極工具設(shè)計與制造過程。但生產(chǎn)

35、率較不混氣時將降低 1/31/2，而且需要一套附屬供氣設(shè)備，增加了設(shè)備投入。 數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)（2）采用小間隙電解加工由于余量分布不均以及零件表面微觀不平度等的影響，電解加工前工件表面各處的加工間隙是不均勻的。理論分析表明，加工間隙越小，則突出部位的去除速度將大大高于低凹處，提高了整平效果。由此可見，加工間隙越小，愈能提高加工精度。但間隙越小，對液流的阻力愈大，電流密度大，間隙內(nèi)電解液溫升快、溫度高，電解液的壓力需很高，間隙過小還容易引起短路。因此，小間隙電解加工的應(yīng)用受到機床剛度、傳動精度、電解液系統(tǒng)所能提供的壓力、流速以及過濾情況的限制。（3

36、）改變電源特性改變電源特性的具體做法是采用脈沖電流電解加工，這是近年來發(fā)展起來的新方法，可明顯提高加工精度，在生產(chǎn)中已實際應(yīng)用并日益得到推廣。采用脈沖電流電解加工提高加工精度的原理是：利用兩個脈沖之間的時間間隔，通過電解液的流動與沖刷，使間隙內(nèi)電解液的電導(dǎo)率分布基本均勻，使得加工區(qū)內(nèi)各處陽極溶解速度均勻，從而減小加工誤差，提高加工精度。此外，采用脈沖電流電解加工時，陰極在電化學(xué)反應(yīng)中析出的氫氣是斷續(xù)的，呈脈沖狀，它可以對電解液起攪拌作用，有利于電解產(chǎn)物的去除，有利于提高加工精度。三、加工表面質(zhì)量及其影響因素三、加工表面質(zhì)量及其影響因素電解加工的表面質(zhì)量主要是指表面粗糙度和表面缺陷。1 表面粗糙

37、度及其影響因素電解加工的表面粗糙度主要受工件原始組織狀態(tài)及各種加工工藝參數(shù)的影響。（1）工件原始組織狀態(tài)對表面粗糙度的影響單一相的均勻組織有利于獲得較好的表面粗糙度；工件材料的金相組織越復(fù)雜，使電解加工過程中各相溶解時的電極電位相差越大，因而表面粗糙度就變差。采用使金相組織單一化的熱處理方法，如球化退火、正火、高溫擴散退火等都能使組織均勻、晶粒細化，都會使表面粗糙度值減小。（2）加工工藝參數(shù)對表面粗糙度的影響電極間隙、電流密度、間隙電壓、電解液的種類、流速、流場和溫度等加工工藝參數(shù)都影響表面粗糙度。采用小間隙和高電流密度加工，使得各種金相組織達到均勻溶解，因此可以獲得較小的表面粗糙度值；在小間

38、隙和高間隙電壓條件下加工時，采用低質(zhì)量分數(shù)的電解液，即使電流密度不高，也可以獲得較小的表面粗糙度值。選擇與工件材料相適應(yīng)的電解液（例如使用nano3和naclo3電解液加工鎳基合金，使用nacl電解液并加入naf、nabr等添加劑加工鈦合金）、合理設(shè)計電解液流速和流場、控制適當(dāng)?shù)碾娊庖簻囟鹊榷伎色@得較小的表面粗糙度值。2表面缺陷及其影響因素電解加工時可能出現(xiàn)的表面缺陷有晶界腐蝕、微觀裂紋、流紋等。使用nacl電解液加工鎳基合金時，常產(chǎn)生0008005mm深度的晶界腐蝕。這是因為這類材料中晶界的原子有較高的位能，其電極電位較負，容易被優(yōu)先溶解形成凹縫。使用nano3電解液可以基本避免晶間腐蝕。有

39、時雜散電流也會導(dǎo)致晶間腐蝕，可在加工時留有一定余量，然后用固定工具電極在較高的電流密度下拋光，消除晶界腐蝕。顯微裂紋常出現(xiàn)在燒傷部位。燒傷的原因來自工具電極的流場設(shè)計不合理，加工間隙與電流密度或與電解液流速不匹配或電解液過濾不徹底等因素。流紋的產(chǎn)生是由于電解液流量不均勻使加工表面上極化程度不一致。消除流紋的辦法是提高電解液的流速、改善電解液流量的不均勻性、降低電流密度。同時，設(shè)計好工具電極的結(jié)構(gòu)和進出水口，避免電解液液流通道的急劇變化。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)4.4 電解加工的應(yīng)用電解加工的應(yīng)用電解加工具有機械加工所無可比擬的優(yōu)越性，其應(yīng)用范圍也越來越廣。目前主要用于深孔擴孔、各種復(fù)雜

40、型孔、型腔、型面（如異型孔、鍛模、葉片）的加工及電解拋光、電解倒棱、去毛刺等方面。此外，數(shù)控技術(shù)也逐漸應(yīng)用于電解加工中，數(shù)控展成電解加工方法的應(yīng)用免去了傳統(tǒng)電解加工時復(fù)雜工具電極的設(shè)計與制造，使得電解加工的應(yīng)用范圍進一步擴大。一、電解擴孔一、電解擴孔電解擴孔時通常工件固定不動，而工具陰極則有固定和移動兩種方式。 陰極固定式電解擴孔時工件與陰極之間無相對運動，如圖4-15所示，具有設(shè)備簡單、操作方便、加工效率高等優(yōu)點，但也存在陰極較工件長，所需電源功率較大，由于電解液在進出口處的溫度、電解產(chǎn)物不同而容易引起粗糙度和尺寸精度不均勻現(xiàn)象，當(dāng)孔過深時陰極剛度不足等問題。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)

41、數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù) 陰極移動式電解擴孔時，陰極在工件內(nèi)孔作軸向移動。移動式的陰極較短，精度要求較低，制造容易，可加工任意長度的零件而不受電源功率的限制。但它需要有效長度大于工件長度的機床，同時工件兩端由于加工面積不斷變化而引起電流密度的變化，故出現(xiàn)收口和喇叭口，需采用自動控制。移動式陰極一般設(shè)計為圓錐形，如圖4-16所示，這樣能夠保證加工間隙內(nèi)各處的流速均勻一致，避免產(chǎn)生渦流及死水區(qū)，從而保證加工質(zhì)量。移動式陰極的結(jié)構(gòu)如圖4-17所示。 數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)二、電解成形加工二、電解成形加工 1型孔加工 對于四方、六方、橢圓、半圓等形狀的

42、通孔和不通孔來說，采用機械加工是很困難的，而采用電解加工則比較方便，不僅生產(chǎn)率高而且加工質(zhì)量也能保證。型孔的加工一般采用端面進給法，如圖4-18所示。為避免錐度的產(chǎn)生，陰極3側(cè)面要用絕緣層4絕緣。為了提高加工速度，可適當(dāng)增加端面工作面積，使陰極內(nèi)圓錐面的高度為1.53.5mm，工作端及側(cè)成形環(huán)面的寬度一般取0.30.5mm。出水孔的截面積應(yīng)大于加工間隙的截面積。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)2型腔加工 型腔加工一般采用的是電火花加工，其特點是加工精度比電化學(xué)加工易于控制，但其生產(chǎn)率相對較低。因此，對于煤礦機械、汽車拖拉機制造中的各類鍛模，因消耗量較大且精度要求

43、不高，近年來已逐漸采用電解加工。 圖4-19所示為電解加工連桿鍛模的示意圖，陰極端面上開有兩孔，孔間有一長槽貫通，電解液從孔及長槽中噴出。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)3型面加工 對于圖4-20a所示的二維空間曲面（即橫截面在縱向不變）零件來說，采用機械加工將非常麻煩，而用套料法電解加工則比較方便。采用的工具陰極如圖4-20b所示，由陰極體1和陰極片2組成。陰極體為黃銅，側(cè)面用0.10.3mm厚的一層環(huán)氧樹脂絕緣。陰極片為0.5mm厚的紫銅片，用錫焊焊在陰極體上，零件尺寸精度由陰極片內(nèi)腔口保證。 數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)456aaaa321（b）（a）

44、（c）圖4-20 套料法電解加工二維空間曲面（a）異形零件 （b）陰極工具 （c）套料加工1陰極體 2增液孔 3陰極片 4工件 5型槽墊板 6工作臺數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)葉片是噴氣發(fā)動機、汽輪機中的重要零件，采用傳統(tǒng)加工方法一般需經(jīng)精密鍛造、機械加工、拋光等工序，然后鑲到葉輪輪緣的榫槽中，再焊接而成，加工量大、周期長，而且質(zhì)量不易保證。而采用套料法電解加工，如圖4-21所示，只要把葉輪坯加工好后，直接在輪坯上加工葉片，加工周期大大縮短，葉輪強度高，質(zhì)量好。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)三、電解去毛刺三、電解去毛刺 機械加工中，去毛刺的工作量很大，不僅

45、占用較大的人力物力，還易造成工件表面的損傷。而采用電解加工去毛刺則可解決這一問題。圖4-22所示是齒輪的電解去毛刺裝置。齒輪3套在絕緣柱2上，陰極工具1也靠絕緣柱定位安放在齒輪上面，保持約35mm間隙（根據(jù)毛刺大小而定），電解液在陰極端部和齒輪的端面齒面間流過，陰極和工件間通上20v以上的電壓（電壓高些，間隙可大些），約l分鐘就可去除毛刺。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)四、電解拋光四、電解拋光電解拋光用于減小工件的表面粗糙度值和改善表面物理力學(xué)性能，不改變工件形狀和尺寸。與一般電解加工相比，電解拋光時的材料去除量很少，因此，工件和工具的加工間隙大，電流密度?。浑娊庖阂话悴涣鲃?，不需要電解液流

46、動和過濾系統(tǒng)，但必要時應(yīng)加以攪拌；電解拋光設(shè)備及陰極結(jié)構(gòu)簡單。影響電解拋光質(zhì)量的因素較多，采用合適質(zhì)量分數(shù)、成分的電解液、控制合適的陽極電位、控制合適的電解液溫度并適當(dāng)攪拌都有利于提高電解拋光質(zhì)量。此外，金屬的原始條件包括金屬的成分、金相組織和表面狀態(tài)，電解拋光的持續(xù)時間、陰極材料、陰極形狀、極間距離等因素都對拋光質(zhì)量有一定的影響。與機械拋光相比，電解拋光的效率較高，并且拋光后的表面生成致密牢固的氧化膜，提高了工件的耐腐蝕能力，不產(chǎn)生加工變質(zhì)層和表面應(yīng)力，不受被加工材料的強度和硬度限制，因而在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)五、數(shù)控展成電解加工五、數(shù)控展成電解加工 傳統(tǒng)的

47、電解加工都是采用成形陰極對工件進行“拷貝式” 的加工，其優(yōu)點是生產(chǎn)率高。但是對于復(fù)雜的型腔型面，由于陰極設(shè)計、制造困難，往往無法加工，特別是當(dāng)加工帶有變截面扭曲葉片的整體葉輪時，傳統(tǒng)的電解加工更是無能為力。 人們從數(shù)控銑床那里得到啟發(fā)，利用數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)必要的展成運動，就可用簡單形狀的工具電極電解加工型腔、型面。工具電極可以做成簡單的棒狀、球狀、條狀，電解加工時，電極參與電解加工的部分可以是點、直線或曲線。人們可以利用成熟的數(shù)控技術(shù)，利用這些簡單形狀的工具去合成加工復(fù)雜的曲面，從而免去了傳統(tǒng)電解加工時復(fù)雜工具電極的設(shè)計與制造過程。同時，利用電解加工技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的結(jié)合，擴大了電解加工的應(yīng)用范圍。

48、數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)4.5 電化學(xué)陰極沉積加工電化學(xué)陰極沉積加工與去除材料的電解加工不同，電化學(xué)陰極沉積加工是利用電化學(xué)反應(yīng)中的陰極沉積作用在工件上添加材料的加工方法，有電鍍、電鑄、涂鍍、復(fù)合鍍等。電化學(xué)陰極沉積加工主要用于表面裝飾、表面改性、零件修復(fù)、工具制造及精確復(fù)制等方面。一、電鍍一、電鍍電鍍又稱槽鍍，它是通過在工件表面沉積一層極薄的金屬鍍層（0.010.05mm），起到裝飾、防腐、提高耐磨性等作用。電鍍也可用來修復(fù)零件、作熱處理的局部保護等。常用的鍍層金屬有銀、鎳、鉻、銅等。鍍銀常用于家庭用具及各種工藝品的表面裝飾，在電子工業(yè)、儀器、儀表及化學(xué)工業(yè)中也有著廣泛的應(yīng)用。鍍鎳層

49、結(jié)晶細小，容易拋光，在鍍液中加入適當(dāng)添加劑，可直接鍍出鏡面光亮的鍍層，從而廣泛地應(yīng)用于汽車、自行車、各種機械、儀器、儀表等的裝飾和保護層。鍍鉻用于儀器及量具，起到美觀和防蝕作用；鍍鉻層硬度可達55hrc以上，所以能提高零件的耐磨性，有時甚至可用鍍鉻層代替表面淬火處理，也可用作刀、量具及精密耦合件的修復(fù)。鍍銅層的化學(xué)穩(wěn)定性較差，一般不用作表面鍍層，而是作為中間層使用，以提高表面鍍層與基體的結(jié)合力，也常用作滲碳處理時非滲碳部位的保護層。二、電鑄二、電鑄1電鑄加工的原理、特點及應(yīng)用電鑄加工主要用于精確復(fù)制及成形加工，鍍層厚度為0.055mm或更高。電鑄加工的原理如圖4-23所示，用可導(dǎo)電的原模5作陰

50、極，電鑄材料作陽極2，電鑄材料的金屬鹽溶液作電鑄液7（例如電鑄銅時常采用硫酸銅溶液作電鑄液），在直流電源3的作用下，溶液中的金屬離子在陰極上獲得電子成為金屬原子而沉積鍍覆在陰極原模表面，陽極上的金屬原子交出電子成為正金屬離子進入鍍液，對金屬離子進行補充，以保持其質(zhì)量分數(shù)基本不變。隨著時間的推移，陰極原模上電鑄層4逐漸加厚，當(dāng)達到預(yù)定厚度時即可取出，設(shè)法與原模分離，即可獲得與原模型面凹凸相反的電鑄件。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)電鑄加工的特點是能夠?qū)崿F(xiàn)精確復(fù)制，使用同一永久性原模時的重復(fù)精度高，在各項加工參數(shù)得到良好控制時，同一原模的鑄件尺寸誤差可控制在微米數(shù)

51、量級，而且電鑄件具有良好的表面狀況。電鑄加工的缺點是時間長、效率低，原模制造困難，有時脫模不便。電鑄加工常用來制取具有復(fù)雜曲面輪廓或精細形貌的工件，在航空、儀表及塑料行業(yè)中，已成為制造精密、異形產(chǎn)品的重要手段之一。2電鑄加工的工藝過程電鑄加工的主要工藝過程為：原模表面處理電鑄至規(guī)定厚度襯背處理脫模清洗干燥成品。（1）原模表面處理制造原模的材料有金屬材料和非金屬材料兩種。金屬材料原模一般在電鑄前要進行表面鈍化處理，以形成不太牢固的鈍化膜，以便電鑄加工后脫模；對于非金屬材料原模，需對表面進行導(dǎo)電化處理，否則不導(dǎo)電無法電鑄。導(dǎo)電化處理的常用方法有涂敷導(dǎo)電液薄層或鍍覆金、銀、銅或鎳的薄層。（2）電鑄加

52、工工藝（電鑄過程）電鑄過程中，要嚴格控制電鑄液的成分、質(zhì)量分數(shù)、酸堿度、溫度、電流密度等。如果電流密度過大，易使沉積金屬的結(jié)晶粗大，強度低。因此，一般電鑄的電流密度不會太大，生產(chǎn)率也較低。要避免電鑄過程中停電，否則會出現(xiàn)分層，使鑄件內(nèi)應(yīng)力過大而導(dǎo)致變形。為了使鑄層的厚薄均勻，凸出部分有時要加屏蔽，凹入部分要加裝輔助陽極。電鑄過程中，為降低濃差極化，加大電流密度，提高電鑄質(zhì)量，需對電鑄液進行攪拌。攪拌的方法有循環(huán)過濾法、壓縮空氣法、超聲振動法和機械法。最簡單的機械法是用漿葉攪拌。循環(huán)過濾系統(tǒng)不僅對溶液進行攪拌，而且在溶液反復(fù)流動的同時對溶液進行過濾，以除去溶液中的固體雜質(zhì)微粒，常用玻璃棉、丙綸絲

53、、泡沫塑料或濾紙芯筒等過濾材料，過濾速度以每小時能更換循環(huán)24次鍍液為宜。此外，由于電鑄加工的時間較長，為保持電鑄液溫度的恒定，需采取加熱和冷卻措施。常用的加熱方法為蒸汽加熱和電加熱，常用的冷卻方法為用吹風(fēng)或自來水冷卻。（3）襯背和脫模有些電鑄件如塑料模具和翻制印刷電路板等，電鑄成形之后需要進行襯背處理，以便于機械加工。塑料模具電鑄件的襯背方法常為澆鑄鋁或鉛錫低熔點合金；印刷電路板則常用熱固性塑料等。 數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù) 脫模是指將電鑄件與原模分離。不同的原模其脫模方法亦不同。永久性的原模可反復(fù)使用，其脫模方法有敲擊錘打、加熱或冷卻脹縮分離、用壓機或螺旋緩慢推拉分離、用薄刀刃撕剝

54、分離等；消耗性原模屬于一次性使用，可采取加熱融化、化學(xué)溶解、原模破碎等方法脫模。 三、涂鍍?nèi)?、涂?1涂鍍加工的原理、特點及應(yīng)用 涂鍍加工的原理如圖4-24所示，轉(zhuǎn)動的工件1接直流電源5的負極，鍍筆4接電源的正極，鍍筆端部的脫脂棉3飽蘸鍍液或進行澆注，并與工件接觸。在電場作用下，鍍液中的金屬正離子在陰極表面獲得電子而沉積涂鍍在陰極表面。隨著工件的旋轉(zhuǎn)，即可在工件表面形成一層0.00l0.5mm或以上厚度的鍍層。殘液流入盛液器6中。 數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù) 與電鍍相比，涂鍍無需鍍槽，設(shè)備簡單，體積小，重量輕，便于現(xiàn)場使用，一套設(shè)備可以完成多種金屬的涂鍍。

55、而且鍍層牢固，鍍層厚薄可控性強，可涂鍍的金屬種類多，選用更改方便，易于實現(xiàn)復(fù)合鍍層，涂鍍速度快。涂鍍采用手工操作，方便靈活，凡是鍍筆能觸及的地方均可涂鍍，適用于復(fù)雜型面、大設(shè)備不解體現(xiàn)場修理。涂鍍技術(shù)主要用于修復(fù)零件磨損表面，實施超差品補救，大型、復(fù)雜、單個小批工件的表面局部鍍層處理等。數(shù)控特種加工技術(shù)數(shù)控特種加工技術(shù)2涂鍍加工的工藝過程涂鍍加工的主要工藝過程為：工件表面處理涂鍍至規(guī)定厚度清洗干燥。（1）工件表面處理涂鍍前需對工件表面進行仔細的處理，去除表面上的毛刺、不平度、錐度及疲勞層，去除油污、銹蝕。大多數(shù)金屬都需用電凈液對工件表面進行電凈處理，以進一步除去微觀上的油污。電凈處理后還要進行活化處理，以除去工件表面的氧化膜、鈍化膜或析出的碳元素微粒黑膜。（2）涂鍍過程涂鍍層一般由底層、尺寸鍍層和工作鍍層三層組成。鍍底層的目的是提高涂鍍層與基體金屬的結(jié)合強度，底層材料有特殊鎳、堿銅或低氫脆鎘，厚度約為0.0010.002mm。如果待鍍工件的金屬添加量（磨損量）較大（如當(dāng)修補磨損量較大工件或尺寸偏小的超差品時），則需先涂鍍“尺寸鍍層”來增加尺寸。為避免單一金屬的鍍層過厚出現(xiàn)的內(nèi)應(yīng)力大、結(jié)晶粗大、強度降低、容易引起裂紋或自然脫落等問題，尺寸鍍層應(yīng)采用不同鍍層交替疊加