17-模具零件的电化学加工.ppt

《模具制造技术》精品课程 电化学加工基本原理 电解质溶液（介质） 直流电源（电场） 阳极（失电子）溶解进入电解液 阴极（得电子）金属离子沉积或气体产生 阳极比阴极活泼 电解加工的基本原理 钢在NaCl水溶液中电解加工的化学反应 电解加工的特点 能加工各种硬度和强度的材料。只要是金属，不管其硬度和强度多大，都可加工。 生产率高，约为电火花加工的5～10倍，在某些情况下，比切削加工的生产率还高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。 表面质量好，电解加工不产生残余应力和变质层，又没有飞边、刀痕和毛刺。在正常情况下，表面粗糙度Ra可达0.2～1.25 μm。 不存在电极损耗，没有热变形，无表面变质。 电解加工举例 电解加工举例 电解抛光基本原理 电解抛光是利用金属表面微观凸点在特定电解液中和适当电流密度下首先发生阳极溶解的原理进行抛光的一种电解加工，又称电抛光。 被抛光工件为阳极。 不溶性金属为阴极。 直流电源 电解质溶液： NaCl、NaNO3、NaClO3 电解抛光特点 表面不变质。 弥补机械抛光的不足。 效率高、成本低、表面光洁。 工艺简单、设备投资小。 电铸成型原理 通过电解使金属离子沉积在电铸模具表面，来复制金属制品的过程。它是利用金属的电解沉积原理来精确复制某些复杂或特殊形状工件的特种加工方法，是电镀的特殊应用。 电铸产品 电铸产品 电铸的特点 对模具的完全复制，产品的一致性很好。 加工精度高，适用范围广。 母模可以是非金属。 生产效率低。 只能生产薄壁零件。 有较大内应力，需热处理。 电铸生产过程 电铸材料 电镀加工 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。 电镀与电铸同属于电沉积技术 ，主要区别是电镀是研究在工件上镀覆防护装饰与功能性金属镀层的工艺，要求镀层和产品良好附着，而电铸是研究电沉积拷贝的工艺以及拷贝与芯模的分离方法、厚层金属与合金层的使用性能与结构，要镀层和模具易分离。 电镀产品展示 电解磨削原理 电解磨削是电解加工的—种特殊形式，是电解与机械的复合加工方法。它是靠金属的溶解(占95%～98%)和机械磨削(占2%～5%)的综合作用来实现加工的。 电解磨削过程 加工过程中，磨轮(砂轮)不断旋，磨轮上凸出的砂粒与工件接触，形成磨轮与工件间的电解间隙。电解液不断供给，磨轮在旋转中，将工件表面由电化学反应生成的钝化膜除去，继续进行电化学反应，如此反复不断，直到加工完毕。 电解磨削的阳极溶解机理与普通电解加工的阳极溶解机理是相同的。不同之处在于：电解磨削中，阳极钝化膜的去除是靠磨轮的机械加工去除的，电解液腐蚀力较弱；而一般电解加工中的阳极钝化膜的去除，是靠高电流密度去破坏(不断溶解)或靠活性离子(如氯离子)进行活化，再由高速流动的电解液冲刷带走的。 电解磨削的特点及应用 加工范围广，效率高。 加工精度高，表面质量好。 电解磨轮磨损小。 电解磨削适合于磨削各种高强度、高硬度、热敏性、脆性等难磨削的金属材料，如硬质合金、高速钢、钛合金、不锈钢、镍基合金和磁钢等。 用电解磨削可磨削各种硬质合金刀具、塞规、轧辊、耐磨衬套、模具平面和不锈钢注射针头等。 * 电化学加工(Electrochemical Machining，ECM)是特种加工的一个重要分支，目前已成为一种较为成熟的特种加工工艺，被广泛应用于众多领域。 根据加工原理，电化学加工可分为以下三大类： (1) 利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料（电解加工）。 (2) 利用电化学阴极沉积的原理进行镀覆加工（电铸或电镀）。 (3) 利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工（电解磨削）。 Na+ H+ Cl- OH- Fe 工件 Cu 工具 H2 Fe(OH)2 2H++2e→H2↑ Fe-2e→Fe++ Fe+++2[OH]- →Fe(OH)2↓ ③ 阴极反应: NaCl ? Na + +Cl- H2O ? H+ +[OH]- ① 水溶液中: ② 阳极反应: Fe—2e Fe+2 Fe—3e Fe+3 4OH-—4e O2↑+2H2O Fe+2+2OH- Fe(OH)2↓（墨绿色的絮状物 ） 4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3↓（黄褐色沉淀） 2CL-—2e CL2 ↑ 阳极 阴极 按可能性为 2H++2e H2↑ Na++e Na↓ 按照电极反应的基本原理，电极电位最正的粒子将首先在阴极反应。因此，在阴极上只会