電解加工技術(shù)

1、林洋8153025電解加工技術(shù)電解加工技術(shù)電化學加工電化學加工電化學加工電化學加工(Electrochemical Machining(Electrochemical Machining，ECM)ECM)是特是特種加工的一個重要分支，目前已成為一種較為成熟的種加工的一個重要分支，目前已成為一種較為成熟的特種加工工藝，被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域特種加工工藝，被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。根據(jù)加工原理，電化學加工可分為以下三大類：根據(jù)加工原理，電化學加工可分為以下三大類：(1) (1) 利用電化學陽極溶解的原理去除工件材料（電解利用電化學陽極溶解的原理去除工件材料（電解加工）。加工）。 (2) (2) 利用電化

2、學陰極沉積的原理進行鍍覆加工。利用電化學陰極沉積的原理進行鍍覆加工。 (3) (3) 利用電化學加工與其他加工方法相結(jié)合的電化學利用電化學加工與其他加工方法相結(jié)合的電化學復合加工。復合加工。電化學加工分類電化學加工分類電解加工電解加工電解加工（electrochemical machining，ECM）是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解反應(yīng)而去除工件上多余的材料、將零件加工成形的一種方法。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、形狀復雜或薄壁零件的加工。電解加工的基本設(shè)備電解加工的基本設(shè)備1.直流電源為提高電解加工精度，生產(chǎn)中采用脈沖電源加工。2.機床 要求：足夠的剛

3、性；進給速度的穩(wěn)定性；防腐絕緣；安全措施。3.電解液系統(tǒng)主要由泵、電解液槽、過濾裝置、管道和閥組成。電解加工原理圖電解加工原理圖1-1-直流電源直流電源 2-2-工具陰極工具陰極 3-3-工件陽極工件陽極4-4-電解液泵電解液泵 5-5-電解液電解液 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極（陰極），工具電極向工件緩慢進給，并使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，陽極工件的金屬被逐漸電解蝕除，電解產(chǎn)物被電解液帶走，直至工件表面形成與工具表面基本相似的形狀為止。圖中的

4、細豎線表示通過陽極（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。加工開始時，工件陽極與工具陰極的形狀不同，工件表面上的各點至工具表面的距離不等，因而各點的電流密度不等。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，而距離較遠的地方，電流密度就小，陽極溶解就慢。由于工具相對工件不斷進給，工件表面上各點就以不同的溶解速度進行溶解，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。電解加工特點電解加工特點（）加工范圍廣 不受材料本身強度、硬度和韌性的限制，可加工高強度、高硬度和高韌性等難切削的金屬材料，如淬火鋼、鈦合

5、金、硬質(zhì)合金、不銹鋼、耐熱合金，可加工葉片、花鍵孔、炮管膛線、鍛模等各種復雜的三維型面，以及薄壁、異形零件等。（）能以簡單的進給運動一次加工出形狀復雜的型面和型腔，進給速度可快達0.315mm/min。 （）表面質(zhì)量好（）表面質(zhì)量好 加工中無切削力和切削熱的作用，所以不產(chǎn)生由此引起的變形和殘余應(yīng)力、加工硬化、毛刺、飛邊 、 刀 痕 等 ， 可 以 達 到 較 低 的 表 面 粗 糙 度（Ra1.250.2m）和0.1mm左右的平均加工精度。電解微細加工鋼材的精度可達1070m。適合于加工易變形或薄壁零件。（）加工過程中工具電極理論上無損耗，（）加工過程中工具電極理論上無損耗，可長期使用?？砷L期

6、使用。因為工具陰極材料本身不參與電極反應(yīng)，其表面僅產(chǎn)生析氫反應(yīng)，同時工具材料又是抗腐蝕性良好的不銹鋼或黃銅等，所以除產(chǎn)生火花短路等特殊情況外，工具陰極基本上沒有損耗。（）加工生產(chǎn)率高（）加工生產(chǎn)率高 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。且加工生產(chǎn)率不直接受加工質(zhì)量的限制，故一般適宜于大批量零件的加工。電解加工缺點電解加工缺點 電解加工影響因素多，技術(shù)難度高，不易實現(xiàn)穩(wěn)定加工和保證較高的加工精度。 工具電極的設(shè)計、制造和修正較麻煩，因而很難適用于單件生產(chǎn)。 電解加工設(shè)備投資較高，占地面積較大。 電解液對設(shè)備、工裝有腐蝕作用，電解產(chǎn)物的處理和回收困難。提高電解加工精度

7、地途徑提高電解加工精度地途徑1.1.脈沖電流電解加工脈沖電流電解加工 1）消除加工間隙內(nèi)電解液電導率地不均勻化。 2）脈沖電流電解加工使陰極在電化學反應(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，提高電解加工精度。2.2.小間隙加工小間隙加工蝕除速度與加工間隙成反比關(guān)系。加工間隙小，突出部分的去除速度將大大高于低凹處，提高了整平效果。加工間隙越小，越能提高加工精度。3.3.改進電解液改進電解液鈍化型電解液、復合電解液、低質(zhì)量分數(shù)的電解液4.4.混氣電解加工混氣電解加工將一定壓力的氣體（主要是壓縮空氣）用混氣裝置使它與電解液混合在一起，使電解液成分包含無數(shù)氣泡

8、的氣液混合物，然后送入加工區(qū)進行電解加工 電解液電解液電解液的作用電解液的作用 電解液是電解池的基本組成部分，是產(chǎn)生電解加工陽極溶解的載體。電解液的主要作用是： (1) 與工件陽極及工具陰極組成進行電化學反應(yīng)的電極體系，實現(xiàn)所要求的電解加工過程，同時所含導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。 (2) 排除電解產(chǎn)物，控制極化，使陽極溶解能正常連續(xù)進行。 (3) 及時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。 對電解液的要求對電解液的要求 對電解液總的要求是加工精度和效率高、表面質(zhì)量好、實用性強。 對電解液的基本要求包括以下四個主要方面(

9、1) 電化學特性方面（正負離子并存，只有可逆反應(yīng)不相互影響）。 (2) 物理特性方面（高溶解度、大離解度、低粘度等）。 (3) 穩(wěn)定性方面（消耗性組分盡量少等）。 (4) 實用性方面（價格低廉、無毒安全，壽命長等）。常用電解液及其選擇原則常用電解液及其選擇原則1）電解液選擇的原則電解液選擇的原則粗加工重點解決效率；精加工側(cè)重加工精度和表面質(zhì)量； 高溫合金葉片側(cè)重保加工精度；鈦合金則側(cè)重表面質(zhì)量。 2) 常用電解液常用電解液 常用的電解液為中性電解液中的NaCl、NaNO3及NaClO3三種。 3) 低濃度復合電解液 近年開發(fā)的低濃度復合電解液在改善鈦合金加工及鎳基鑄造合金的表面質(zhì)量以及提高鐵基

10、合金或金屬的加工精度上有顯著的效果。1.NaCl電解液蝕除速度高，但雜散腐蝕也嚴重，故復制精度較差。濃度為20以內(nèi)，一般為1418。電解液溫度為2535C。2.NaNO3電解液鈍化型電解液。NaNO3電解液在濃度為30以下時，有較好的非線形性能，成形精度高，而且對機床腐蝕性小，價格也不高。主要缺點是電流效率低，生產(chǎn)率也低，另外加工時陰極有氨氣析出，所以NaNO3會被消耗。3.NaClO3電解液散蝕能力小，加工精度高；具有很高的溶解度；導電能力強，可達到與NaCl相近的生產(chǎn)率；腐蝕作用小。缺點：價格較貴，強氧化劑，使用時注意安全防火。電解加工的應(yīng)用電解加工的應(yīng)用（1 1）模具型腔加工）模具型腔加

11、工電解加工適應(yīng)難加工材料（高鎳合金鋼、粉末合金）、復電解加工適應(yīng)難加工材料（高鎳合金鋼、粉末合金）、復雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。電解加工在模具制造領(lǐng)域中已占據(jù)了重要雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。電解加工在模具制造領(lǐng)域中已占據(jù)了重要地位。地位。（2 2） 葉片型面加工葉片型面加工這類加工效率高，生產(chǎn)周期短；加工質(zhì)量好；但設(shè)備、陰這類加工效率高，生產(chǎn)周期短；加工質(zhì)量好；但設(shè)備、陰極均較復雜，須采用三頭或斜向進給機床、復合雙動陰極。極均較復雜，須采用三頭或斜向進給機床、復合雙動陰極。國外自動生產(chǎn)線上已采用此方案，國內(nèi)開始試制。國外自動生產(chǎn)線上已采用此方案，國內(nèi)開始試制。（3 3）型孔及小孔加工）型孔及小孔加工4. 槍、炮管膛線

12、加工傳統(tǒng)的槍管膛線制造工藝為擠線法，該法生產(chǎn)效率高，但擠線沖頭制造困難，毛坯材料損耗嚴重，且校正、電鍍、回火等輔助工序較多。5. 整體葉輪加工通常整體葉輪多為不銹鋼、鈦合金或高溫耐熱合金等難切削材料；再加之其為整體結(jié)構(gòu)且葉片型面復雜，使得其制造非常困難。6. 電解去毛刺電解去毛刺的加工間隙較大，加工時間又很短，因而工具陰極不需要相對工件進給運動，即可采用固定陰極加工方式，機床不需要工作進給系統(tǒng)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)。7. 7. 數(shù)控展成電解加工數(shù)控展成電解加工 數(shù)控展成電解加工工具陰極形狀簡單(棒狀、球狀及條狀)，設(shè)計制造方便，且適用范圍廣，大大縮短了生產(chǎn)準備周期，因而可適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)趨勢，彌補電解加工在小量、單件加工時經(jīng)濟性差的缺點。 8. 8. 微精電解加工微精電解加工 目前微精電解加工還處于研究和試驗階段，其應(yīng)用還局限于一些特殊的場合，如電子工業(yè)中微小零件的電化學蝕刻加工(美國IBM公司)、微米級淺槽加工(荷蘭飛利浦公司)、微型軸電解拋光(日本東京大學)已取得了很好的加工效果，精度已可達微米級。