電化學(xué)加工精簡版

1、電化學(xué)加工技術(shù) 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù) 一、電化學(xué)加工的概述 二、電化學(xué)加工的原理 三、電化學(xué)加工的設(shè)備及組成 四、電化學(xué)加工的分類介紹 五、電化學(xué)加工的發(fā)展前景第一章第一章 電化學(xué)加工概述電化學(xué)加工概述n 電化學(xué)加工（電化學(xué)加工（Electro-chemical Machining, Electro-chemical Machining, 簡稱簡稱ECMECM）是利用電極在電解液中發(fā)生的電化學(xué)）是利用電極在電解液中發(fā)生的電化學(xué)作用對金屬材料進(jìn)行成形加工，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于作用對金屬材料進(jìn)行成形加工，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于渦輪、齒輪、異型孔等復(fù)雜型面、型孔的加工以渦輪、齒輪、異型孔等復(fù)雜型面、型孔的

2、加工以及炮管內(nèi)膛線加工和去毛刺等工藝過程。及炮管內(nèi)膛線加工和去毛刺等工藝過程。 1.1 1.1 電化學(xué)加工的特點(diǎn)電化學(xué)加工的特點(diǎn) （1）優(yōu)點(diǎn)：電化學(xué)加工可以加工復(fù)雜的三維優(yōu)點(diǎn)：電化學(xué)加工可以加工復(fù)雜的三維曲面，且不留下條紋痕跡。采用不銹鋼制造的陰曲面，且不留下條紋痕跡。采用不銹鋼制造的陰極工具，可以把許多初步形成的零件加工到具有極工具，可以把許多初步形成的零件加工到具有極高的外形尺寸要求。因此在加工燃?xì)夂驼羝笜O高的外形尺寸要求。因此在加工燃?xì)夂驼羝钙降娜~片及膛線的基礎(chǔ)上逐漸迅速發(fā)展起來，其平的葉片及膛線的基礎(chǔ)上逐漸迅速發(fā)展起來，其特點(diǎn)有無應(yīng)力加工、無毛刺加工、工具和工件不特點(diǎn)有無應(yīng)力加工、

3、無毛刺加工、工具和工件不接觸，工具無磨損。接觸，工具無磨損。 （2）缺點(diǎn)：電化學(xué)加工不能加工）缺點(diǎn)：電化學(xué)加工不能加工 非導(dǎo)電材料非導(dǎo)電材料以及有尖銳的內(nèi)角（以及有尖銳的內(nèi)角（r0.2）、在實(shí)心材料上不能）、在實(shí)心材料上不能一步加工出盲孔、電化學(xué)加工設(shè)備容易腐蝕和生一步加工出盲孔、電化學(xué)加工設(shè)備容易腐蝕和生銹。銹。 n 1.2 1.2 提高電化學(xué)加工精度的途徑提高電化學(xué)加工精度的途徑n 1.2.1 1.2.1 脈沖電流電化學(xué)加工脈沖電流電化學(xué)加工n 脈沖電流電化學(xué)加工具有如下特點(diǎn)脈沖電流電化學(xué)加工具有如下特點(diǎn)n （1 1）脈沖電流加工時(shí)在陽極金屬表面形成的）脈沖電流加工時(shí)在陽極金屬表面形成的鈍

4、化膜不同與直流加工。表面為堅(jiān)固的藍(lán)黑色光鈍化膜不同與直流加工。表面為堅(jiān)固的藍(lán)黑色光亮表面。亮表面。n （2 2）脈沖電流加工為間歇加工，使電蝕物有）脈沖電流加工為間歇加工，使電蝕物有足夠的時(shí)間排除，電解液流動通暢，改善流場，足夠的時(shí)間排除，電解液流動通暢，改善流場，提高加工的穩(wěn)定性。提高加工的穩(wěn)定性。n （3 3）脈沖電流加工可以采用小間隙進(jìn)行加工，）脈沖電流加工可以采用小間隙進(jìn)行加工，充分發(fā)揮小間隙加工工藝的優(yōu)越性。充分發(fā)揮小間隙加工工藝的優(yōu)越性。n n （4 4）脈沖電流加工速度低于直流加工。）脈沖電流加工速度低于直流加工。n 1.2.2 1.2.2 小間隙電化學(xué)加工小間隙電化學(xué)加工n 常

5、用于家用余量分布不均勻，及零件表面微常用于家用余量分布不均勻，及零件表面微觀不平，各處加工間隙不均勻的零件加工。觀不平，各處加工間隙不均勻的零件加工。n 采用小間隙加工，對提高加工精度、生產(chǎn)率采用小間隙加工，對提高加工精度、生產(chǎn)率是有力的。但對液流阻力增大，電流密度大，使是有力的。但對液流阻力增大，電流密度大，使電解液溫升快、壓力高，還易發(fā)生短路。電解液溫升快、壓力高，還易發(fā)生短路。n 1.2.3 1.2.3 混氣電化學(xué)加工混氣電化學(xué)加工n 混氣電化學(xué)加工是將一定壓力的氣體與電解混氣電化學(xué)加工是將一定壓力的氣體與電解液混合在一起，然后進(jìn)入加工區(qū)進(jìn)行電化學(xué)加工。液混合在一起，然后進(jìn)入加工區(qū)進(jìn)行電

6、化學(xué)加工。 n 混氣電化學(xué)加工主要特點(diǎn)是提高了加工精度，混氣電化學(xué)加工主要特點(diǎn)是提高了加工精度，尤其是成型精度；簡化了陰極的設(shè)計(jì)與制造。尤其是成型精度；簡化了陰極的設(shè)計(jì)與制造。n 電解液混入氣體之后增加了電解液的電阻率，電解液混入氣體之后增加了電解液的電阻率，減少了雜散腐蝕，降低了電解液的密度和粘度，減少了雜散腐蝕，降低了電解液的密度和粘度，增加流速，均勻流場。增加流速，均勻流場。n 混氣電解液的主要缺點(diǎn)是，由于其電流密度混氣電解液的主要缺點(diǎn)是，由于其電流密度的下降，使生產(chǎn)率比不混氣下降了的下降，使生產(chǎn)率比不混氣下降了1/31/31/21/2。第二章第二章 電化學(xué)加工基本原理電化學(xué)加工基本原理

7、 在陰、陽極表面發(fā)生得失電子的化學(xué)反應(yīng)即稱為在陰、陽極表面發(fā)生得失電子的化學(xué)反應(yīng)即稱為電化學(xué)反應(yīng)，利用這種電化學(xué)反應(yīng)作用加工金屬電化學(xué)反應(yīng)，利用這種電化學(xué)反應(yīng)作用加工金屬的方法就是電化學(xué)加工。其中，陽極上為電化學(xué)的方法就是電化學(xué)加工。其中，陽極上為電化學(xué)溶解，陰極上為電化學(xué)沉積。溶解，陰極上為電化學(xué)沉積。第三章第三章 電化學(xué)加工的設(shè)備及組成電化學(xué)加工的設(shè)備及組成n 電化學(xué)加電化學(xué)加工的設(shè)備主要包括直流電源、機(jī)床、工的設(shè)備主要包括直流電源、機(jī)床、及電解液系統(tǒng)三大部分。及電解液系統(tǒng)三大部分。n 3.1 3.1 直流電源直流電源n 電解加工中常用的直流電源為硅整流電源及電解加工中常用的直流電源為硅整

8、流電源及晶閘管電源。硅整流電源先用變壓器把晶閘管電源。硅整流電源先用變壓器把380V380V的交的交流電變?yōu)榈碗妷旱牧麟娮優(yōu)榈碗妷旱慕唤涣麟姡笤儆么蠊β使瓒麟?，而后再用大功率硅二極管將交流電整成直流。為了能無級調(diào)壓，目前極管將交流電整成直流。為了能無級調(diào)壓，目前生產(chǎn)中采用有：扼流式飽和電抗器調(diào)壓生產(chǎn)中采用有：扼流式飽和電抗器調(diào)壓、自飽和自飽和式電抗器調(diào)壓式電抗器調(diào)壓、晶閘管調(diào)壓。晶閘管調(diào)壓。n 3.2 3.2 機(jī)床機(jī)床 電化學(xué)加工機(jī)床的任務(wù)是安裝夾具、工件和電化學(xué)加工機(jī)床的任務(wù)是安裝夾具、工件和陰極工具，并實(shí)現(xiàn)其相對運(yùn)動，傳送直流電和電陰極工具，并實(shí)現(xiàn)其相對運(yùn)動，傳送直流電和電解液，它與

9、一般金屬切削機(jī)床的主要區(qū)別是：解液，它與一般金屬切削機(jī)床的主要區(qū)別是： （1 1）機(jī)床的剛性）機(jī)床的剛性：電化學(xué)加工機(jī)床的工具和：電化學(xué)加工機(jī)床的工具和工件系統(tǒng)必須有足夠的剛度，否則會引起機(jī)床部工件系統(tǒng)必須有足夠的剛度，否則會引起機(jī)床部件的過大變形，改變工具和工件之間的相互位置，件的過大變形，改變工具和工件之間的相互位置，造成短路燒傷。造成短路燒傷。n （2 2）進(jìn)給速度的穩(wěn)定性）進(jìn)給速度的穩(wěn)定性：金屬的陽極溶解量：金屬的陽極溶解量隨時(shí)間的增加而增大，進(jìn)給速度不穩(wěn)定，陰極相隨時(shí)間的增加而增大，進(jìn)給速度不穩(wěn)定，陰極相對工件的各個(gè)截面的電解時(shí)間就不同，影響加工對工件的各個(gè)截面的電解時(shí)間就不同，影響

10、加工精度，這時(shí)內(nèi)孔、膛線、花鍵等的截面零件的影精度，這時(shí)內(nèi)孔、膛線、花鍵等的截面零件的影 n 響更為嚴(yán)重。響更為嚴(yán)重。 （3 3）安全與防腐：電化學(xué)加工過程中產(chǎn)生大）安全與防腐：電化學(xué)加工過程中產(chǎn)生大量的氫氣，如不及時(shí)排除，可能因短路而引起爆量的氫氣，如不及時(shí)排除，可能因短路而引起爆炸，必須采取排氫防爆措施。另外，電解液及其炸，必須采取排氫防爆措施。另外，電解液及其他電化學(xué)產(chǎn)生的物質(zhì)具有一定的腐蝕性，所以電他電化學(xué)產(chǎn)生的物質(zhì)具有一定的腐蝕性，所以電解液、機(jī)床部件等系統(tǒng)應(yīng)密封良好，防止?jié)B漏。解液、機(jī)床部件等系統(tǒng)應(yīng)密封良好，防止?jié)B漏。 3.3 3.3 工具、工件及電解液工具、工件及電解液 (1)

11、(1)陰極工具陰極工具 電化學(xué)加工中，廣泛用于制電化學(xué)加工中，廣泛用于制造工具的材料是鋁、黃銅、青銅、銅、石墨、不造工具的材料是鋁、黃銅、青銅、銅、石墨、不銹鋼、鎳銅合金等。銹鋼、鎳銅合金等。 n (2) (2)陽極工件陽極工件 工件材料的性質(zhì)，必須是良工件材料的性質(zhì)，必須是良導(dǎo)體。裝夾工件的夾具由絕緣材料制成，環(huán)氧樹導(dǎo)體。裝夾工件的夾具由絕緣材料制成，環(huán)氧樹脂或玻璃纖維是電化學(xué)加工理想的夾具材料。這脂或玻璃纖維是電化學(xué)加工理想的夾具材料。這些材料具有良好的熱穩(wěn)定性和低濕性。些材料具有良好的熱穩(wěn)定性和低濕性。n (3) (3)電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng) 電解液系統(tǒng)主要有泵、電解液系統(tǒng)主要有泵、電解液

12、槽、過濾器、管道及閥等。電解液槽、過濾器、管道及閥等。n 電化學(xué)加工的泵一般都是離心泵，它的軸承電化學(xué)加工的泵一般都是離心泵，它的軸承與泵腔是分開的。與泵腔是分開的。n 電化學(xué)加工對電解液的要求：電化學(xué)加工對電解液的要求：(1)(1)具有足夠具有足夠的蝕除速度，即生產(chǎn)效要高，要求電解質(zhì)在溶液的蝕除速度，即生產(chǎn)效要高，要求電解質(zhì)在溶液中有較強(qiáng)的溶解度和離解度，具有很高的電導(dǎo)率。中有較強(qiáng)的溶解度和離解度，具有很高的電導(dǎo)率。 n (2) (2)具有較高的加工精度和表面質(zhì)量具有較高的加工精度和表面質(zhì)量 ，電解，電解液中的金屬陽離子不應(yīng)在陰極上產(chǎn)生放電反應(yīng)而液中的金屬陽離子不應(yīng)在陰極上產(chǎn)生放電反應(yīng)而沉積

13、到陰極工具上，以免改變工具的形狀尺寸。沉積到陰極工具上，以免改變工具的形狀尺寸。n (3) (3)陽極反應(yīng)的最終產(chǎn)物是不溶性的化合物，陽極反應(yīng)的最終產(chǎn)物是不溶性的化合物，這主要是便于處理，不會影響到陰極的工具尺寸。這主要是便于處理，不會影響到陰極的工具尺寸。第四章第四章 電化學(xué)加工的分類電化學(xué)加工的分類n 電化學(xué)加工有三種不同的類型。第電化學(xué)加工有三種不同的類型。第類是利類是利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陽極溶解來進(jìn)行加工，主用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陽極溶解來進(jìn)行加工，主要有電解加工和電要有電解加工和電解解拋光等；第拋光等；第類是利用電化類是利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陰極沉積來進(jìn)行加工，主要有電學(xué)反應(yīng)過程中的

14、陰極沉積來進(jìn)行加工，主要有電鍍、電鑄等；第鍍、電鑄等；第 類是利用電化學(xué)加工與其他類是利用電化學(xué)加工與其他加工方法相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合加工工藝進(jìn)行加工，加工方法相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合加工工藝進(jìn)行加工，目前主要有電解磨削、電化學(xué)陽極機(jī)械加工目前主要有電解磨削、電化學(xué)陽極機(jī)械加工( (其其中還含有電火花放電作用中還含有電火花放電作用) )。 4.1 4.1 電解加工電解加工 4.1.1 4.1.1 電解加工的原理電解加工的原理 電解加工的基本原理就是將電鍍中陽極金屬電解加工的基本原理就是將電鍍中陽極金屬的溶解現(xiàn)象應(yīng)用于金屬加工。的溶解現(xiàn)象應(yīng)用于金屬加工。 電解加工使用具有一定形狀的工具或電極，電解加工使

15、用具有一定形狀的工具或電極，工具接陰極，工件接陽極。電解液由泵送到工件工具接陰極，工件接陽極。電解液由泵送到工件和工具的狹小間隙，該間隙為初始間隙，工具電和工具的狹小間隙，該間隙為初始間隙，工具電極按規(guī)定的形狀尺寸制定，與工件表面對置。當(dāng)極按規(guī)定的形狀尺寸制定，與工件表面對置。當(dāng)電解液以電解液以5 520m/s20m/s的速度流經(jīng)它們的初始間隙時(shí)，的速度流經(jīng)它們的初始間隙時(shí)，在工具陰極和工件陽極間接通一定的直流電壓，在工具陰極和工件陽極間接通一定的直流電壓，就有電流經(jīng)電解液流過，使工件與陰極接近的部就有電流經(jīng)電解液流過，使工件與陰極接近的部分開始電解。同時(shí)陰極以一定的速度向工件進(jìn)給，分開始電解

16、。同時(shí)陰極以一定的速度向工件進(jìn)給，達(dá)到預(yù)定的加工深度時(shí)，就獲得所需要的加工形達(dá)到預(yù)定的加工深度時(shí)，就獲得所需要的加工形狀。狀。 4.1.2 4.1.2 電解加工的特點(diǎn)電解加工的特點(diǎn) (1)(1)能以簡單的直線進(jìn)給運(yùn)動一次加工出復(fù)雜的能以簡單的直線進(jìn)給運(yùn)動一次加工出復(fù)雜的型面和型腔，如鍛模、葉片等，設(shè)備構(gòu)成簡單；型面和型腔，如鍛模、葉片等，設(shè)備構(gòu)成簡單； (2) (2)可以加工高硬度、高強(qiáng)度和高韌性等難可以加工高硬度、高強(qiáng)度和高韌性等難以切削加工的金屬材料，如淬火鋼、鈦合金、不以切削加工的金屬材料，如淬火鋼、鈦合金、不銹鋼、硬質(zhì)合金等；銹鋼、硬質(zhì)合金等； (3) (3) 加工過程中無切削力和切削

17、熱，工件不加工過程中無切削力和切削熱，工件不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形，適合于加工易變形和薄壁類產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形，適合于加工易變形和薄壁類零件；零件； (4)(4)加工后的零件無毛刺和殘余應(yīng)力，加工加工后的零件無毛刺和殘余應(yīng)力，加工表面粗糙度表面粗糙度R Ra a可以達(dá)到可以達(dá)到0.20.21.6m1.6m，尺寸精度：，尺寸精度：內(nèi)孔可以達(dá)到內(nèi)孔可以達(dá)到0.030.030.05mm0.05mm、型腔可以達(dá)到、型腔可以達(dá)到0.50.50.20mm0.20mm； (5) (5)與其它加工方法相比，生產(chǎn)率較高；與其它加工方法相比，生產(chǎn)率較高； (6) (6)加工過程中工具電極（陰極）基本不損加工過程中工具電極

18、（陰極）基本不損耗耗。 4.1.3 4.1.3 電解液電解液n 電解液對電解加工的各項(xiàng)工藝指標(biāo)有很大的電解液對電解加工的各項(xiàng)工藝指標(biāo)有很大的影響，在電解加工過程中作為導(dǎo)電介質(zhì)傳遞電流，影響，在電解加工過程中作為導(dǎo)電介質(zhì)傳遞電流，使金屬工件在電場作用下能夠進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，使金屬工件在電場作用下能夠進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，不斷地被溶解蝕除，通過電解液的流動，及時(shí)把不斷地被溶解蝕除，通過電解液的流動，及時(shí)把電解產(chǎn)物和熱量帶走。電解液影響加工生產(chǎn)率、電解產(chǎn)物和熱量帶走。電解液影響加工生產(chǎn)率、加工精度和加工表面質(zhì)量，是電解加工的重要條加工精度和加工表面質(zhì)量，是電解加工的重要條件。件。n 常用的電解液：常用的電解

19、液：nNaClNaCl 蝕除效率高，有雜散腐蝕蝕除效率高，有雜散腐蝕nNaNONaNO3 3 鈍化型電解液鈍化型電解液nNaClONaClO3 3 鈍化型電解液鈍化型電解液 n 4.1.4 4.1.4 電解加工的應(yīng)用電解加工的應(yīng)用n 電解去毛刺電解去毛刺 機(jī)機(jī)械加工后的金屬零件都可能產(chǎn)生毛刺，大械加工后的金屬零件都可能產(chǎn)生毛刺，大批量生產(chǎn)時(shí)，去毛刺的工作量也很大，特別是硬批量生產(chǎn)時(shí)，去毛刺的工作量也很大，特別是硬而韌工件上的毛刺，需要占用很多的人力，耗費(fèi)而韌工件上的毛刺，需要占用很多的人力，耗費(fèi)許多時(shí)間。電解去毛刺可以大大提高工效，還可許多時(shí)間。電解去毛刺可以大大提高工效，還可以避免機(jī)械方式或

20、手工方式去毛刺對已加工表面以避免機(jī)械方式或手工方式去毛刺對已加工表面產(chǎn)生的損壞。產(chǎn)生的損壞。 電解去毛刺是通過電化學(xué)原理使得毛刺表面電解去毛刺是通過電化學(xué)原理使得毛刺表面( (陽極陽極) )的電流極大從而溶解，并通過一定壓力的的電流極大從而溶解，并通過一定壓力的電解液帶走。電解液帶走。 n 去去毛刺時(shí)，工具陰極與工件一般是相對靜止毛刺時(shí)，工具陰極與工件一般是相對靜止的，去毛刺的時(shí)間與陰極和工件間的間隙、施加的，去毛刺的時(shí)間與陰極和工件間的間隙、施加在兩者上的電壓和電解液種類及濃度有關(guān)。為了在兩者上的電壓和電解液種類及濃度有關(guān)。為了減少雜散腐蝕，電解液濃度要比電解加工時(shí)低，減少雜散腐蝕，電解液濃

21、度要比電解加工時(shí)低，壓力也小。壓力也小。 用用NaCINaCI電解液去毛刺電解液去毛刺，電解液濃度一般用電解液濃度一般用6%6%，電解液壓力取電解液壓力取0.40.40.3 MP0.3 MPa a；間隙選擇的范圍是；間隙選擇的范圍是0.10.10.8 mm0.8 mm；電壓；電壓15V15V左右；電解液的流向應(yīng)便左右；電解液的流向應(yīng)便于將毛刺沖離工件和陰極，以免毛刺引起的短路。于將毛刺沖離工件和陰極，以免毛刺引起的短路。 n 齒輪電解去毛刺 1-電解液 2-工具 3-齒輪 n 電解加工型孔電解加工型孔 四方孔、六方孔及多邊孔、橢圓、半圓等異四方孔、六方孔及多邊孔、橢圓、半圓等異形孔無論是通孔還

22、是盲孔，都不便采用常規(guī)的機(jī)形孔無論是通孔還是盲孔，都不便采用常規(guī)的機(jī)械加工方法加工，如果采用電解加工、則是很容械加工方法加工，如果采用電解加工、則是很容易實(shí)現(xiàn)的，既可保證型孔的形狀精度，又能滿足易實(shí)現(xiàn)的，既可保證型孔的形狀精度，又能滿足生產(chǎn)率的要求。生產(chǎn)率的要求。 型孔的加工一般采用端面進(jìn)給方式，為了避型孔的加工一般采用端面進(jìn)給方式，為了避免孔壁錐度可以將陰極工具的側(cè)面絕緣。絕緣層免孔壁錐度可以將陰極工具的側(cè)面絕緣。絕緣層與陰極要粘結(jié)牢固，以防止電解液的沖刷力將絕與陰極要粘結(jié)牢固，以防止電解液的沖刷力將絕緣層沖壞。緣層沖壞。 n 絕緣層的厚度，絕緣層的厚度，工作部分工作部分0.150.150.

23、2mm0.2mm；非；非工作部分工作部分0.30.30.5mm0.5mm。當(dāng)電解液正向流動時(shí)，絕。當(dāng)電解液正向流動時(shí)，絕緣層與陰極工具刃邊的間隙必須大于緣層與陰極工具刃邊的間隙必須大于0.250.252mm2mm，如果刃邊的間隙等于零，電解液排出阻力大，容如果刃邊的間隙等于零，電解液排出阻力大，容易造成底部間隙突然擴(kuò)大，這種現(xiàn)象會隨著加工易造成底部間隙突然擴(kuò)大，這種現(xiàn)象會隨著加工深度的增加而更加突出。深度的增加而更加突出。 電解加工實(shí)例：切斷電解加工實(shí)例：切斷 n電解穿孔電解穿孔 n電解加工整體葉輪電解加工整體葉輪 4.2 4.2 電解拋光電解拋光 電解拋光是一種表面光整加工方法，利用金電解拋

24、光是一種表面光整加工方法，利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解作用使陽極凸起作用使陽極凸起部分發(fā)生選擇性溶解以形成平滑表面的方法部分發(fā)生選擇性溶解以形成平滑表面的方法。電。電解拋光不改變工件形狀和尺寸，只降低工件的表解拋光不改變工件形狀和尺寸，只降低工件的表面粗糙度和改善表面物理機(jī)械性能。面粗糙度和改善表面物理機(jī)械性能。 電解拋光的特點(diǎn)電解拋光的特點(diǎn) （1 1）拋光的表面不會產(chǎn)生變質(zhì)層無附加應(yīng)）拋光的表面不會產(chǎn)生變質(zhì)層無附加應(yīng)力并可去除或減小原有的應(yīng)力層力并可去除或減小原有的應(yīng)力層 （2 2）對難于用機(jī)械拋光的硬質(zhì)材料軟質(zhì)材）對難于用機(jī)械拋光的硬質(zhì)材料軟質(zhì)材料以及薄壁

25、形狀復(fù)雜細(xì)小的零件和制品都能料以及薄壁形狀復(fù)雜細(xì)小的零件和制品都能加工加工 （3 3）拋光時(shí)間短而且可以多件同時(shí)拋光）拋光時(shí)間短而且可以多件同時(shí)拋光生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 （4 4）電解拋光所能達(dá)到的表面粗糙度與原始）電解拋光所能達(dá)到的表面粗糙度與原始表面粗糙度有關(guān)一般可提高兩級。表面粗糙度有關(guān)一般可提高兩級。 n 4.3 4.3 電鑄電鑄 n 4.3.1 4.3.1 電鑄加工的原理電鑄加工的原理 電鑄的基本加工原理如下圖所示，將電鑄材料電鑄的基本加工原理如下圖所示，將電鑄材料作為陽極，原模作為陰極，電鑄材料的金屬鹽溶作為陽極，原模作為陰極，電鑄材料的金屬鹽溶液做電鑄液。在電源的作用下，電鑄溶液

26、中的金液做電鑄液。在電源的作用下，電鑄溶液中的金屬離子在陰極導(dǎo)電原模上還原成金屬，沉積于導(dǎo)屬離子在陰極導(dǎo)電原模上還原成金屬，沉積于導(dǎo)電原模表面，同時(shí)陽極金屬源源不斷地電原模表面，同時(shí)陽極金屬源源不斷地電解電解變成變成離子溶解到電鑄液中進(jìn)行補(bǔ)充，使電鑄液中金屬離子溶解到電鑄液中進(jìn)行補(bǔ)充，使電鑄液中金屬離子的濃度保持不變，當(dāng)陰極導(dǎo)電原模上的電鑄離子的濃度保持不變，當(dāng)陰極導(dǎo)電原模上的電鑄層逐漸增加，達(dá)到要求厚度時(shí)，停止電鑄，將電層逐漸增加，達(dá)到要求厚度時(shí)，停止電鑄，將電鑄件與原模分離，獲得與原模型面相反的電鑄件，鑄件與原模分離，獲得與原模型面相反的電鑄件，這種電鑄件的形狀和表面粗糙度與原模相似。這種

27、電鑄件的形狀和表面粗糙度與原模相似。 電鑄加工原理示意圖 1電鑄槽；2陽極；3沉積層；4原模；5電源；6攪拌器；7電鑄液；8過濾器；9泵；10加熱器 n 4.3.2 4.3.2 電鑄加工的特點(diǎn)電鑄加工的特點(diǎn)n (1) (1) 高復(fù)制精度。電鑄是一種精密的金屬零高復(fù)制精度。電鑄是一種精密的金屬零件制造技術(shù)，能獲得到其他制造難以達(dá)到的復(fù)制件制造技術(shù)，能獲得到其他制造難以達(dá)到的復(fù)制精度。電鑄產(chǎn)生的鑄件可以成為其他制造所需要精度。電鑄產(chǎn)生的鑄件可以成為其他制造所需要的原模，并且表面精度極佳。的原模，并且表面精度極佳。 (2) (2) 原?？捎谰眯灾貜?fù)使用。電鑄加工過程原?？捎谰眯灾貜?fù)使用。電鑄加工過程

28、對原模無任何損傷，所以原?？捎谰眯灾貜?fù)使用，對原模無任何損傷，所以原?？捎谰眯灾貜?fù)使用，而同一原模生產(chǎn)的電鑄件重復(fù)精度極高。而同一原模生產(chǎn)的電鑄件重復(fù)精度極高。 (3) (3) 借助石膏、石蠟、環(huán)氧樹脂等作為原模借助石膏、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。外表面復(fù)制為內(nèi)表面，然后再電鑄復(fù)制。 電鑄加工也存在一定局限性電鑄加工也存在一定局限性n (1) (1) 生產(chǎn)率低。由于電流密度過大易導(dǎo)致沉生產(chǎn)率低。由于電流密度過大易導(dǎo)致沉積金屬的結(jié)晶粗大，強(qiáng)度低。一般每小時(shí)電鑄金積金屬的結(jié)晶粗大，

29、強(qiáng)度低。一般每小時(shí)電鑄金屬層為屬層為0.020.020.5 mm0.5 mm，加工時(shí)間長。，加工時(shí)間長。 (2) (2) 原模制造技術(shù)要求高。原模制造技術(shù)要求高。 (3) (3) 有時(shí)存在一定的脫模困難。有時(shí)存在一定的脫模困難。 4.3.3 4.3.3 電鑄加工應(yīng)用電鑄加工應(yīng)用 （1 1）激光視盤）激光視盤 目前，電鑄加工是唯一能滿足生產(chǎn)光盤原模目前，電鑄加工是唯一能滿足生產(chǎn)光盤原模所需復(fù)制精度的工藝技術(shù)。所需復(fù)制精度的工藝技術(shù)。 （2 2）電鑄薄膜電鑄薄膜 電鑄薄膜是生產(chǎn)厚度薄、面積廣并且要求尺寸電鑄薄膜是生產(chǎn)厚度薄、面積廣并且要求尺寸精度高元件的最經(jīng)濟(jì)的制造方法。電鑄鎳薄膜主精度高元件的最

30、經(jīng)濟(jì)的制造方法。電鑄鎳薄膜主要應(yīng)用在抗腐蝕元件、要應(yīng)用在抗腐蝕元件、PCB PCB 板的焊接點(diǎn)、無石棉板的焊接點(diǎn)、無石棉襯墊及防火薄膜。另外，一種電鑄的墨化鎳薄膜襯墊及防火薄膜。另外，一種電鑄的墨化鎳薄膜被用作太陽能吸收元件。被用作太陽能吸收元件。 (3) (3)電鑄網(wǎng)狀元件電鑄網(wǎng)狀元件 電鑄網(wǎng)狀元件是指包含規(guī)則孔洞圖案的薄膜電鑄網(wǎng)狀元件是指包含規(guī)則孔洞圖案的薄膜元件。這種電鑄制造被廣泛的用在咖啡及糖的濾元件。這種電鑄制造被廣泛的用在咖啡及糖的濾網(wǎng)、電動刮胡刀具和篩子。此外，電鑄網(wǎng)狀元件網(wǎng)、電動刮胡刀具和篩子。此外，電鑄網(wǎng)狀元件還常用在印刷業(yè)。還常用在印刷業(yè)。 (4) (4)微型電鑄件微型電鑄

31、件 LIGALIGA（光刻、電鑄和注塑）制造可以利用電（光刻、電鑄和注塑）制造可以利用電鑄制造生產(chǎn)原模，再以微成形技術(shù)大量翻制微型鑄制造生產(chǎn)原模，再以微成形技術(shù)大量翻制微型構(gòu)件。也可以直接電鑄微型構(gòu)件，包括微齒輪、構(gòu)件。也可以直接電鑄微型構(gòu)件，包括微齒輪、微懸臂梁、薄膜等各式各樣的元件，進(jìn)一步組裝微懸臂梁、薄膜等各式各樣的元件，進(jìn)一步組裝微電機(jī)、微機(jī)械臂、微型閥等。微電機(jī)、微機(jī)械臂、微型閥等。 n 4.4 4.4 涂鍍加工涂鍍加工n 4.4.1 4.4.1 涂鍍加工的原理涂鍍加工的原理n 涂鍍又稱刷鍍或無槽電鍍，是在金屬工件表涂鍍又稱刷鍍或無槽電鍍，是在金屬工件表面局部快速電化學(xué)沉積金屬的新技

32、術(shù)。面局部快速電化學(xué)沉積金屬的新技術(shù)。n 轉(zhuǎn)動的工件接直流電源的負(fù)極，正極與鍍筆轉(zhuǎn)動的工件接直流電源的負(fù)極，正極與鍍筆相接，鍍筆端部的不溶性石墨電極用脫脂棉套包相接，鍍筆端部的不溶性石墨電極用脫脂棉套包住，鍍液飽蘸在脫脂棉中或另再澆注，多余的鍍住，鍍液飽蘸在脫脂棉中或另再澆注，多余的鍍液流回容器。鍍液中的金屬正離子在電場的作用液流回容器。鍍液中的金屬正離子在電場的作用下在陰極表面獲得電子而沉積涂鍍在陰極表面可下在陰極表面獲得電子而沉積涂鍍在陰極表面可達(dá)到自達(dá)到自0.001mm0.001mm直至直至0.5mm0.5mm以上的厚度。以上的厚度。 n 4.4.2 4.4.2 涂鍍技術(shù)的應(yīng)用范圍涂鍍技

33、術(shù)的應(yīng)用范圍 （1 1）修復(fù)失效的零部件表面，恢復(fù)尺寸和幾何修復(fù)失效的零部件表面，恢復(fù)尺寸和幾何形狀，設(shè)施超差品補(bǔ)救。形狀，設(shè)施超差品補(bǔ)救。例如各種軸、軸瓦、套例如各種軸、軸瓦、套類零件磨損后，以及加工中尺寸超差報(bào)廢時(shí)，可類零件磨損后，以及加工中尺寸超差報(bào)廢時(shí)，可用表面涂鍍以恢復(fù)尺寸。用表面涂鍍以恢復(fù)尺寸。 (2) (2) 填補(bǔ)零件表面上的劃傷、凹坑、點(diǎn)蝕等填補(bǔ)零件表面上的劃傷、凹坑、點(diǎn)蝕等缺陷，例如機(jī)床導(dǎo)軌、活塞缺陷，例如機(jī)床導(dǎo)軌、活塞油缸、印刷電路板的油缸、印刷電路板的修補(bǔ)。修補(bǔ)。 (3) (3) 大型、復(fù)雜、單件小批量工件的表面局大型、復(fù)雜、單件小批量工件的表面局部鍍鎳、銅、鋅、鎘、鎢等

34、防部鍍鎳、銅、鋅、鎘、鎢等防腐腐層層、耐腐層，、耐腐層，改改善表面性能善表面性能。例如各類塑料模具表面涂鍍鎳層后，。例如各類塑料模具表面涂鍍鎳層后，很容易拋光至很容易拋光至R Ra a=0.1m=0.1m甚至更好的表面粗糙度。甚至更好的表面粗糙度。aRaRaR n 4.5 4.5 電解磨削電解磨削n 4.5.1 4.5.1 電解磨削的加工原理電解磨削的加工原理n 電解磨削是電電解磨削是電化學(xué)化學(xué)加工的加工的種特殊形式，是種特殊形式，是電解與機(jī)械的復(fù)合加工方法。它是靠金屬的溶解電解與機(jī)械的復(fù)合加工方法。它是靠金屬的溶解( (占占95%95%98%)98%)和機(jī)械磨削和機(jī)械磨削( (占占2%2%5

35、%)5%)的綜合作用的綜合作用來實(shí)現(xiàn)加工的。來實(shí)現(xiàn)加工的。n 加工原理如加工原理如下圖所示，下圖所示，加工過程中，磨輪加工過程中，磨輪( (砂輪砂輪) )不斷旋轉(zhuǎn)，磨輪上凸出的砂粒與工件接觸，不斷旋轉(zhuǎn)，磨輪上凸出的砂粒與工件接觸，形成磨輪與工件間的電解間隙。電解液不斷供給，形成磨輪與工件間的電解間隙。電解液不斷供給，磨輪在旋轉(zhuǎn)中，將工件表面由電化學(xué)反應(yīng)生成的磨輪在旋轉(zhuǎn)中，將工件表面由電化學(xué)反應(yīng)生成的鈍化膜除去，繼續(xù)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，如此反復(fù)不鈍化膜除去，繼續(xù)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，如此反復(fù)不斷，直到加工完畢。斷，直到加工完畢。 7685432191251311101直流電源；2絕緣主軸；3磨輪；4電解液

36、噴嘴；5工件；6電解液泵；7電解液箱；8機(jī)床本體；9工作臺；10磨料；11結(jié)合劑；12電解間隙；13電解液 n 電解磨削的陽極溶解機(jī)理與普通電解加工的電解磨削的陽極溶解機(jī)理與普通電解加工的陽極溶解機(jī)理是相同的。不同之處在于：電解磨陽極溶解機(jī)理是相同的。不同之處在于：電解磨削中，陽極鈍化膜的去除是靠磨輪的機(jī)械加工去削中，陽極鈍化膜的去除是靠磨輪的機(jī)械加工去除的，電解液腐蝕力較弱；而一般電解加工中的除的，電解液腐蝕力較弱；而一般電解加工中的陽極鈍化膜的去除，是靠高電流密度去破壞陽極鈍化膜的去除，是靠高電流密度去破壞( (不不斷溶解斷溶解) )或靠活性離子或靠活性離子( (如氯離子如氯離子) )進(jìn)行

37、活化，再進(jìn)行活化，再由高速流動的電解液沖刷帶走的。由高速流動的電解液沖刷帶走的。 n 4.5.2 4.5.2 電解磨削的特點(diǎn)電解磨削的特點(diǎn)n (1) (1) 磨削力小，生產(chǎn)率高。這是由于電解磨磨削力小，生產(chǎn)率高。這是由于電解磨削具有電解加工和機(jī)械磨削加工的優(yōu)點(diǎn)。削具有電解加工和機(jī)械磨削加工的優(yōu)點(diǎn)。n (2) (2) 加工精度高，表面加工質(zhì)量好。因?yàn)殡娂庸ぞ雀撸砻婕庸べ|(zhì)量好。因?yàn)殡娊饽ハ骷庸ぶ?，一方面工件尺寸或形狀是靠磨輪解磨削加工中，一方面工件尺寸或形狀是靠磨輪刮除鈍化膜得到的，故能獲得比電解加工好的加刮除鈍化膜得到的，故能獲得比電解加工好的加工精度；另一方面，材料的去除主要靠電解加工，工

38、精度；另一方面，材料的去除主要靠電解加工，加工中產(chǎn)生的磨削力較小，不會產(chǎn)生磨削毛刺、加工中產(chǎn)生的磨削力較小，不會產(chǎn)生磨削毛刺、裂紋等現(xiàn)象，故加工工件的表面質(zhì)量好。裂紋等現(xiàn)象，故加工工件的表面質(zhì)量好。n (3) (3) 設(shè)備投資較高。其原因是電解磨削機(jī)床設(shè)備投資較高。其原因是電解磨削機(jī)床需加電解液過濾裝置、抽風(fēng)裝置、防腐處理設(shè)備需加電解液過濾裝置、抽風(fēng)裝置、防腐處理設(shè)備等。等。 n 4.5.3 4.5.3 電解磨削的應(yīng)用電解磨削的應(yīng)用n 電解磨削廣泛應(yīng)用于平面磨削、成型磨削和電解磨削廣泛應(yīng)用于平面磨削、成型磨削和內(nèi)外圓磨削。圖內(nèi)外圓磨削。圖4-7(a)4-7(a)、(b)(b)分別為立軸矩臺平分

39、別為立軸矩臺平面磨削、臥軸矩臺平面磨削的示意圖。圖面磨削、臥軸矩臺平面磨削的示意圖。圖4-84-8為為電解成型磨削示意圖，其磨削原理是將導(dǎo)電磨輪電解成型磨削示意圖，其磨削原理是將導(dǎo)電磨輪的外圓圓周按需要的形狀進(jìn)行預(yù)先成型，然后進(jìn)的外圓圓周按需要的形狀進(jìn)行預(yù)先成型，然后進(jìn)行電解磨削。行電解磨削。 n 圖圖4-7 4-7 平面磨削示意圖平面磨削示意圖(a)(b) n 圖圖4-8 4-8 電解磨削成型原理圖電解磨削成型原理圖213451絕緣層；2磨輪；3噴嘴；4工件；5加工電源 n 4.6 4.6 電解超聲復(fù)合加工電解超聲復(fù)合加工n 電解超聲加工是指輔以超聲振動的復(fù)合電解電解超聲加工是指輔以超聲振動

40、的復(fù)合電解加工。目前多用于難加工材料的深小孔及表面光加工。目前多用于難加工材料的深小孔及表面光整。整。n 右圖為電解超聲復(fù)右圖為電解超聲復(fù)n 合加工小孔的示意圖。合加工小孔的示意圖。n 工件接電源正極，工具工件接電源正極，工具n 接負(fù)極（鋼絲、鎢絲），接負(fù)極（鋼絲、鎢絲），n 直流電壓直流電壓6 618V18V，電解，電解n 液由液由20%20%鹽水溶液加磨料鹽水溶液加磨料n 混合而成?；旌隙?。 n 加工時(shí)，工件表面在電解液中產(chǎn)生陽極溶解，加工時(shí)，工件表面在電解液中產(chǎn)生陽極溶解，電解產(chǎn)物陽極鈍化膜被超聲振動的工具及磨料蝕電解產(chǎn)物陽極鈍化膜被超聲振動的工具及磨料蝕除，由于超聲振動引起的空化作用，加快了陽極除，由于超聲振動引起的空化作用，加快了陽極溶解過程的進(jìn)行，使加工速度和加工質(zhì)量大大提溶解過程的進(jìn)行，使加工速度和加工質(zhì)量大大提高。高。第五章第五章 電化學(xué)加工的技術(shù)前景電化學(xué)加工的技術(shù)前景 n 電化學(xué)是物理化學(xué)的重要組成部分，它不僅電化學(xué)是物理化學(xué)的重要組成部分，它不僅與無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科有關(guān)，與無機(jī)化