工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)第２講電解加工.pptx

1、二、電解加工,電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解的原 理去除工件上多余的材料將零件加工成形的一種方法。 屬于電化學(xué)加工，是繼電火花加工之后發(fā)展較快、應(yīng)用 較廣泛的一種特種加工方法。目前國內(nèi)外都已將電解加 工作為國防、航空及機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的重要工藝 手段。,電解加工示意圖 1-直流電源 2-工具陰極 3-工件陽極 4-電解液泵5-電解液,（二）電解加工的原理,零件加工時，工件接電源正極（陽極），按一定形狀要求制成的工具接負(fù)極 （陰極），兩極之間保持較小的間隙（通常為0.020.7mm），利用電解液泵在間 隙中間通以高速（550m/s）流動的電解液，在工件與工具之間施加一定電壓。,（二

2、）電解加工的原理,電解加工成型原理 圖中的細(xì)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。電解加工開始時，工件陽極與工具陰極的 形狀不同，工件表面上的各點(diǎn)至工具表面的距離不等，因而各點(diǎn)的電流密 度不等。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。由于工具相對工件不斷進(jìn)給，工件表 面就不斷被溶解，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。,（二）電解加工的特點(diǎn),(1)不受材料本身強(qiáng)度、硬度和韌性的限制，可加工高強(qiáng)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

3、銹鋼、耐熱 合金等。 (2)能以簡單的進(jìn)給運(yùn)動一次加工出形狀復(fù)雜的型面和型腔。 (3)加工中無切削力和切削熱的作用，適合于加工易變形或薄壁零件。 (4)加工過程中工具電極理論上無損耗，可長期使用。 (5)生產(chǎn)率較高，約為電火花加工的510倍以上，在某些情況下比切削 加工的生產(chǎn)率還高。 (6)電解液對機(jī)床有腐蝕作用，電解產(chǎn)物的處理和回收困難。,（三）電解加工的應(yīng)用,型腔加工 在一些對模具消耗較大、精度要求不太高的礦山機(jī)械、農(nóng)機(jī)等所需的鍛模已 逐漸采用電解加工。 2葉片加工 葉片形狀比較復(fù)雜、要求精度高，加工批量大，采用機(jī)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

4、的限制，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，電解加工整體葉 輪在我國已得到普遍應(yīng)用。 3倒棱去毛刺 機(jī)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 的人力，電解倒棱去毛刺可以大大提高工效。 此外，電解加工還可以進(jìn)行深孔的擴(kuò)孔加工、各種形狀復(fù)雜、尺寸較小的四方、 六方、橢圓、半圓等形狀的型孔的不通孔或通孔的加工，以及拋光等。,三、超聲波加工,電火花加工和電解加工都只能加工金屬導(dǎo)電材料，無法加 工不導(dǎo)電的非金屬材料，而超聲波加工不僅能加工硬質(zhì)合金、 淬火鋼等脆硬金屬材料，而且更適合加工玻璃、陶瓷、半導(dǎo) 體和鍺、硅片等不導(dǎo)電的非金屬脆硬材料。,超聲波加

5、工是利用工具端面作超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工 硬脆材料的一種加工方法。,（一）超聲波加工的原理,加工時在工具頭與工件之間加入液體與磨料混合的懸浮液，并在工具頭振動方向 加上一個不大的壓力，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲頻電振蕩通過換能器轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l的 機(jī)械振動，變幅桿將振幅放大到0.010.15mm，再傳給工具，并驅(qū)動工具端面作超 聲振動，迫使懸浮液中的懸浮磨料在工具頭的超聲振動下以很大速度不斷撞擊拋磨被 加工表面，把加工區(qū)域的材料粉碎成很細(xì)的微粒，從材料上被打擊下來。雖然每次打 擊下來的材料不多，但由于每秒鐘打擊16000次以上，所以仍存在一定的加工速度。 工具逐漸伸入到材料中，工具形狀便復(fù)現(xiàn)在

6、工件上。,超聲波加工是磨料在超聲波振動作用下的機(jī)械撞擊和拋磨作 用與超聲波空化作用的綜合結(jié)果，其中磨料的連續(xù)沖擊是主要 的。 所謂空化作用是指當(dāng)工具端面以很大的加速度離開工件表面 時，加工間隙內(nèi)形成負(fù)壓和局部真空，在液體內(nèi)形成很多微空 腔，當(dāng)工具端面以很大的加速度接近工件表面時，空泡閉合引 起極強(qiáng)的液壓沖擊波，可以強(qiáng)化加工過程。,（二）超聲波加工的特點(diǎn),（1）由于去除被加工材料是靠機(jī)械撞擊、拋磨和空化作用，適合于加工 各種硬脆材料，特別是一些不導(dǎo)電的非金屬材料如玻璃、陶瓷、石英、 硅、瑪瑙、寶石、金剛石及各種半導(dǎo)體等，對導(dǎo)電的硬質(zhì)金屬材料如淬 火鋼、硬質(zhì)合金也能加工，但生產(chǎn)率低。 （2）由于超

7、聲波加工主要靠瞬時的局部沖擊作用，故工件表面的宏觀切 削力很小，切削熱更小，因此可獲得較高的加工精度和較低的表面粗糙 度，被加工表面無殘余應(yīng)力、燒傷等現(xiàn)象，適合加工薄壁、窄縫和低剛 度零件。,（二）超聲波加工的特點(diǎn),（3）在加工過程中不需要工具和工件作比較復(fù)雜的相對運(yùn)動，因此易 于加工各種復(fù)雜形狀的型孔、型腔和成型表面等，超聲波加工設(shè)備結(jié)構(gòu)一 般比較簡單，操作維修方便。 （4）工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀。,型孔與型腔加工,（三）超聲波加工的應(yīng)用,1.型孔和型腔的加工,超聲波目前主要應(yīng)用在 脆硬材料的圓孔、型孔、 型腔、套料、微細(xì)孔等的 加工。,2.切割加工 對于難以用普通加工方法切割的

8、脆硬材料如陶瓷、石英、硅、寶石等 用超聲波加工具有切片薄、切口窄、精度高、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu) 點(diǎn)。 3.超聲波清洗 主要用于幾何形狀復(fù)雜、清洗質(zhì)量要求高而用其它方法清洗效果差 的中小精密零件，特別是工件上的深小孔、微孔、彎孔、盲孔、溝槽、 窄縫等部位的清洗，生產(chǎn)率和凈化率都很高。目前在半導(dǎo)體和集成電路 元件、儀器儀表零件、電真空器件、光學(xué)零件、醫(yī)療器械等的清洗中應(yīng) 用。 4.超聲波焊接 可以焊接尼龍、塑料及表面易生成氧化膜的鋁制品，還可以在陶瓷等 非金屬表面掛錫、掛銀，從而改善這些材料的可焊性。,5.復(fù)合加工 用超聲波加工硬質(zhì)合金、耐熱合金等硬質(zhì)金屬材料時，加工速度低， 工具損耗大，為了提高加工速度和降低工具損耗，采用超聲波、電解加 工或電火花加工相結(jié)合來加工，如噴油嘴、噴絲板上的孔或窄縫，也能 夠大大提高加工質(zhì)量。另外在切削加工中引入超聲波振動（例如對耐熱 鋼、不銹鋼等硬韌材料進(jìn)行車削、鉆孔、攻螺紋時），可以降低切削力， 降低表面粗糙度值、延長刀