第18次課第六章電化學(xué)加工(二)

1、江蘇省惠山中等專業(yè)學(xué)校 教 案執(zhí)教者科 目特種加工班 級課 題第6章 電化學(xué)加工(2)課 型講授時(shí) 間地 點(diǎn)教室教學(xué)目標(biāo)熟練掌握電解加工過程、特點(diǎn)和基本規(guī)律；了解電解加工的加工設(shè)備和應(yīng)用。熟練掌握電鑄、電刷鍍加工過程、特點(diǎn)及應(yīng)用；教學(xué)重點(diǎn)電解加工的基本規(guī)律、應(yīng)用。電鑄、電刷鍍加工過程教學(xué)難點(diǎn)電解加工的基本規(guī)律；電鑄、電刷鍍應(yīng)用學(xué)情分析教學(xué)環(huán)節(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容師生雙邊活動(dòng)導(dǎo) 入新 授電解加工是特種加工技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，尤其適合于難加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工。 6.3 電解 加 工一、電解加工過程及其特點(diǎn)與其他加工方法相比，電解加工具有如下特點(diǎn)。1. 電解加工的特點(diǎn)(1) 加工范圍

2、廣(2) 生產(chǎn)率高，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)量好(4) 可用于加工薄壁和易變形零件(5) 工具陰極無損耗電解加工也具有一定的局限性，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。(1) 加工精度和加工穩(wěn)定性不高(2) 由于陰極和夾具的設(shè)計(jì)、制造及修正困難，周期較長，因而單件小批量生產(chǎn)的成本較高。(3) 電解液和電解產(chǎn)物需專門處理，否則將污染環(huán)境。2. 電解加工機(jī)理電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加工方法。電解加工機(jī)理如圖6.7 所示。加工時(shí)，工件接直流電源的正極，工具接負(fù)極，兩極之間保持較小的間隙。電解液從極間間隙中流過，使兩極之間形

3、成導(dǎo)電通路，并在電源電壓下產(chǎn)生電流，從而形成電化學(xué)陽極溶解。隨著工具相對工件不斷進(jìn)給，工件金屬不斷被電解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，最終兩極間各處的間隙趨于一致，工件表面形成與工具工作面基本相似的形狀。 圖 6.7 電解加工系統(tǒng)示意圖1 直流電源；2工件陽極；3工具陰極；4機(jī)床主軸；5電解液泵；6電解液槽二、電解加工的基本規(guī)律1. 電解加工生產(chǎn)率2. 電流效率3. 電解加工速度4. 加工間隙三、電解液1. 電解液的作用、要求及分類1) 電解液的作用(1) 與工件陽極及工具陰極組成進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的電極體系，實(shí)現(xiàn)所要求的電解加工過程，同時(shí)所含導(dǎo)電離子也是電解池中傳送電流的介質(zhì)，這是其最基本的作用。

4、(2) 排除電解產(chǎn)物，控制極化，使陽極溶解能正常連續(xù)進(jìn)行。(3) 及時(shí)帶走電解加工過程中所產(chǎn)生的熱量，使加工區(qū)不致過熱而引起沸騰、蒸發(fā)，以確保正常的加工。2) 對電解液的要求(1) 電化學(xué)特性方面。(2) 物理特性方面。(3) 穩(wěn)定性方面。(4) 實(shí)用性方面。2、常用電解液及其選擇原則1) 電解液選擇的原則對粗加工，電解液的選擇，側(cè)重于解決加工效率問題；對精加工，則是側(cè)重于解決加工精度和表面質(zhì)量問題。材料上，高溫合金葉片側(cè)重確保加工精度，而鈦合金葉片則是側(cè)重于解決表面質(zhì)量。2) 常用電解液目前生產(chǎn)實(shí)踐中常用的電解液為中性電解液中的NaCl、NaNO3 及NaClO3 三種。3、電解液的流動(dòng)形式

5、電解液流動(dòng)形式可分為正向流動(dòng)、反向流動(dòng)和側(cè)向流動(dòng)三種，又稱為正流式、反流式和側(cè)流式(見圖6.12)。四、電解加工設(shè)備1. 電解加工設(shè)備的組成及基本要求1) 電解加工設(shè)備的組成電解加工設(shè)備包括機(jī)床本體、整流電源、電解液系統(tǒng)三個(gè)主要實(shí)體以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)。2) 電解加工設(shè)備的基本要求(1) 機(jī)床剛性強(qiáng)(2) 進(jìn)給速度穩(wěn)定性高(3) 設(shè)備耐腐蝕性好(4) 電氣系統(tǒng)抗干擾性強(qiáng)(5) 大電流傳導(dǎo)性好(6) 安全措施完備2、電解加工機(jī)床電解加工機(jī)床的主要有以下主要部分(見圖6.14)：床身、工作箱、主軸頭、進(jìn)給系統(tǒng)和導(dǎo)電系統(tǒng)。3、電解加工電源直流電源一直是電解加工電源的主力軍，一般普通的電解加工均采用直流

6、電源進(jìn)行加工。4、電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)的作用是向加工區(qū)供應(yīng)一定壓力、足夠流量和適宜溫度的干凈電解液。它主要由泵、電解液槽、過濾器、管道、閥、流量計(jì)、熱交換器等組成。5、控制系統(tǒng) 6.4 電鑄及電刷鍍加工 電解加工是利用電化學(xué)陽極溶解的原理去除工件材料的減材加工。與此相反的是利用電化學(xué)陰極沉積的原理進(jìn)行的鍍覆加工(增材加工)，主要包括電鍍、電鑄及電刷鍍?nèi)?。其中，電鍍只用于表面加工、裝飾。一、電鑄1. 電鑄的原理 將電鑄材料作為陽極，原模作為陰極，電鑄材料的金屬鹽溶液做電鑄液。在直流電源的作用下，陽極發(fā)生電解作用，金屬材料電解成金屬陽離子進(jìn)入電鑄液，再被吸引至陰極獲得電子還原而沉積于原模上。當(dāng)陰

7、極原模上電鑄層逐漸增厚達(dá)到預(yù)定厚度時(shí)，將其與原模分離，即可獲得與原模型面凹凸相反的電鑄件。2、電鑄的特性與應(yīng)用優(yōu)勢特性(1) 高復(fù)制精度。電鑄是一種精(1) 高復(fù)制精度(2) 原?？捎谰眯灾貜?fù)使用(3) 借助石膏、石蠟、環(huán)氧樹脂等作為原模材料，可把復(fù)雜零件的內(nèi)表面復(fù)制為外表面，或外表面復(fù)制為內(nèi)表面，然后再電鑄復(fù)制。局限性(1) 生產(chǎn)率低(2) 原模制造技術(shù)要求高(3) 有時(shí)存在一定的脫模困難3. 電鑄的基本設(shè)備(1) 電鑄槽(2) 直流電源(3) 攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng)(4) 加熱和冷卻裝置二、電刷鍍加工1. 電刷鍍技術(shù)的原理及特點(diǎn)電刷鍍技術(shù)簡稱刷鍍，又稱涂鍍或選擇鍍技術(shù)，是在金屬工件表面局部快速

8、電化學(xué)沉積金屬的工藝技術(shù)。電刷鍍加工時(shí)，工件接電源的負(fù)極，刷鍍筆接電源的正極。裹有絕緣包套，浸漬特種鍍液的刷鍍筆“貼合”在工件的被鍍部位并作相對運(yùn)動(dòng)。在陰極工件上，鍍液中的金屬離子在電場作用下與電子結(jié)合，還原為金屬原子而沉積形成鍍層。與有槽電鍍相比，電刷鍍加工有以下特點(diǎn)。(1) 不需要鍍槽，可對局部表面直接刷鍍，設(shè)備簡單，操作方便，現(xiàn)場使用，不易受工件大小、形狀的限制。(2) 刷鍍液的種類及可刷鍍的金屬多，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)合鍍層，一套設(shè)備可刷鍍金、銀、銅、鐵、錫、鎳、鎢、銦等多種金屬。(3) 目前可以使用電刷鍍技術(shù)的基體材料幾乎包括了所有的金屬結(jié)構(gòu)材料，如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、不銹鋼、鎳基合金、銅基合

9、金、鋁基合金等，鍍層與基體金屬的結(jié)合牢固，刷鍍速度快。(4) 刷鍍筆與工件之間必須保持一定的相對運(yùn)動(dòng)，因而一般都須人工操作，難以實(shí)現(xiàn)大批量及自動(dòng)化生產(chǎn)。2. 電刷鍍基本設(shè)備電刷鍍基本設(shè)備包括刷鍍電源、刷鍍筆、刷鍍液。3. 電刷鍍加工工藝過程(1) 表面預(yù)加工，去除表面的毛刺、平面度等，使表面粗糙度達(dá)到 Ra2.5m。(2) 除油、除銹。(3) 電凈處理，對零件表面進(jìn)行電化學(xué)脫脂。(4) 活化處理，對零件進(jìn)行電化學(xué)浸蝕，將零件表面的銹蝕、氧化皮、污物等清除干凈，使表面呈活化狀態(tài)。(5) 鍍底層，目的是為了提高鍍層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。(6) 鍍尺寸鍍層和夾心鍍層。(7) 鍍工作層(8) 鍍后清洗及防銹處理4. 電刷鍍