電解磨削電化學(xué)特種加工

電解磨削電化學(xué)特種加工第一頁，共十六頁，2022年，8月28日

電解加工與機(jī)械磨削相結(jié)合的特種加工，又稱電化學(xué)磨削，英文簡稱ECG。電解磨削是20世紀(jì)50年代初美國人研究發(fā)明的為電解磨削的原理。工件作為陽極與直流電源的正極相連；導(dǎo)電磨輪作為陰極與直流電源的負(fù)極相連。

定義第二頁，共十六頁，2022年，8月28日

磨削時(shí)，兩者之間保持一定的磨削壓力，凸出于磨輪表面的非導(dǎo)電性磨料使工件表面與磨輪導(dǎo)電基體之間形成一定的電解間隙（約0.02～0.05毫米），同時(shí)向間隙中供給電解液。在直流電的作用下，工件表面金屬由于電解作用生成離子化合物和陽極膜。這些電解產(chǎn)物不斷地被旋轉(zhuǎn)的磨輪所刮除，使新的金屬表面露出，繼續(xù)產(chǎn)生電解作用，工件材料遂不斷地被去除，從而達(dá)到磨削的目的。

電解磨削簡介第三頁，共十六頁，2022年，8月28日工件作為陽極與直流電源的正極相連；導(dǎo)電磨輪作為陰極與直流電源的負(fù)極相連

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圖所示為電解磨削加工過程原理圖，圖中1為磨粒，2為導(dǎo)電砂輪的結(jié)合劑（銅或石墨），3為被加工工件，4為電解產(chǎn)物（陽極鈍化薄膜），間隙被電解液5充滿。電流從工件3通過電解液5而流向磨輪，形成通路，于是工件（陽極）表面的金屬在電流與電解液的作用下發(fā)生電解作用（電化學(xué)腐蝕），被氧化成一層極薄的氧化物或氫氧化物薄膜4，一般稱它為陽極薄膜。但剛形成的陽極薄膜迅速被導(dǎo)電砂輪中的磨料刮除，在陽極工件上又露出新的金屬表面并被繼續(xù)電解。這樣，其電解作用和刮除薄膜的切削作用交替進(jìn)行，使工件連續(xù)的被加工，直至達(dá)到一定的尺寸精度和表面粗糙度。

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導(dǎo)電砂輪1與直流電源的負(fù)極相連，被加工工件2（硬質(zhì)合金車刀）接正極，它在一定壓力下與導(dǎo)電砂輪相接觸。加工區(qū)域中送入電解液3，在電解與機(jī)械磨削的雙重作用下，車刀的后刀面很快就被磨光。

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電解液一般采用硝酸鈉、亞硝酸鈉和硝酸鉀等成分混合的水溶液，不同的工件材料所用電解液的成分也不同。導(dǎo)電磨輪由導(dǎo)電性基體(結(jié)合劑)與磨料結(jié)合而成，主要為金屬結(jié)合劑金剛石磨輪、電鍍金剛石磨輪、銅基樹脂結(jié)合劑磨輪、陶瓷滲銀磨輪和碳素結(jié)合劑磨輪等，按不同用途選用。

電解液第七頁，共十六頁，2022年，8月28日電解磨削所使用的電解液應(yīng)具有下列特性：1.能使金屬表面生成結(jié)構(gòu)緊密、黏附力強(qiáng)的鈍化膜。2.導(dǎo)電性好，生產(chǎn)效率高。3.機(jī)床及夾具的腐蝕性要小。4.要對(duì)人體無害。

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電解磨削適合于磨削各種高強(qiáng)度、高硬度、熱敏性、脆性等難磨削的金屬材料，如硬質(zhì)合金、高速鋼、鈦合金、不銹鋼、鎳基合金和磁鋼等。用電解磨削可磨削各種硬質(zhì)合金刀具、塞規(guī)、軋輥、耐磨襯套、模具平面和不銹鋼注射針頭等。

適用范圍第九頁，共十六頁，2022年，8月28日

電解磨削的效率一般高于機(jī)械磨削，磨輪損耗較低，加工工件表面產(chǎn)生熱量少，所以不產(chǎn)生磨削燒傷、裂紋、殘余應(yīng)力、加工變質(zhì)層和毛刺等，表面粗糙度一般為R0.63～0.16微米，最高可達(dá)R0.04～0.02微米。

電解磨削的優(yōu)勢(shì)第十頁，共十六頁，2022年，8月28日1.電解液電解液的成分直接影響到陽極表面鈍化膜的性質(zhì)。如果所生成的鈍化膜結(jié)構(gòu)疏松，對(duì)工件表面的保護(hù)能力差，加工精度就低。要獲得高精度的零件，在加工過程中工件表面應(yīng)生成一層結(jié)構(gòu)致密、均勻、保護(hù)性能良好的低價(jià)氧化物。鈍化性電解液形成的陽極鈍化膜不易受到破壞。硼酸鹽、磷酸鹽等弱電解質(zhì)的含氧酸鹽的水溶液都是較好的鈍化性電解液。加工硬質(zhì)合金時(shí)，要適當(dāng)控制電解液的pH值，因?yàn)橛操|(zhì)合金的氧化物易溶于堿性溶液中。要得到較厚的陽極鈍化膜。不應(yīng)采用高pH值的電解液，一般pH=7-9為宜。

影響加工精度的因素第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日2.被加工材料的性質(zhì)對(duì)成分復(fù)雜的材料，由于不同金屬元素的電極電位不同，陽極溶解速度也不同，特別是電解磨削硬質(zhì)合金和鋼料的組合件時(shí)，問題更為嚴(yán)重。因此，要研究適合多種金屬、同時(shí)均勻溶解的電解液配方，這是解決多金屬材料電解磨削的主要途徑。

第十二頁，共十六頁，2022年，8月28日

4.機(jī)械因素電解磨削過程中，陽極表面的活化主要是機(jī)械磨削作用，因此機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)精度、夾具精度、磨輪精度對(duì)加工精度的影響是不可忽略的。其中電解磨輪占有重要地位，它不但直接影響到加工精度，而且影響到加工間隙的穩(wěn)定。電解磨削時(shí)的加工間隙是由電解磨輪保證的，為此，除了精確休整砂輪外，砂輪的磨料應(yīng)該選擇較硬的、耐磨損的材料。第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日電解磨削的設(shè)備主要包括直流電源、電解液系統(tǒng)和電解磨床。電解磨削用的直流電源要求有可調(diào)的電壓（5-20V）和較硬的外特性，最大工作電流視加工面積和所需生產(chǎn)率可自10-1000A不等。只要功率許可，一般可以和電解加工的直流電源設(shè)備通用。供應(yīng)電解液的循環(huán)泵一般用小型離心泵，但最好是耐酸、耐腐蝕的。還應(yīng)該有過濾和沉積電解液雜質(zhì)的裝置。在電解過程中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的氣體，如一氧化碳等，因此在機(jī)床上最好設(shè)有強(qiáng)制抽氣裝置或中和裝置，否則至少要在空氣較流通的地方操作。電解液的噴射一般都用管子和便噴嘴，噴嘴接到砂輪的上方，向工作區(qū)域噴射電解液。電解磨削用設(shè)備

第十四頁，共十六頁，2022年，8月28日電解磨床與一般磨床相似，在沒有專用磨床時(shí)，可以用其它磨床改裝，改裝工作主要有：①增加導(dǎo)電裝置。②將砂輪主軸和床身絕緣，不讓電流有可能