2012秋电化学加工.ppt

第四章 电化学加工 1 电化学加工原理及分类 2 电解加工 3 电解磨削 4 电铸 涂镀及复合镀加工 第四章 电化学加工 概论： 电化学加工——ECM (Electrochemical Machining) 第一节 电化学加工的原理及分类 1.1电化学反应概念（原理图） 在金属电极和溶液的界面上，必定有交换电子的反应（在阴、阳两电极表面发生电子的得失的化学反应)。 还原 还原2 1.2电化学反应的原理 图1-1所示为电化学加工的原理。两片金属铜(Cu)板浸在导电溶液，例如氯化铜(CuCl2)的水溶液中，此时水(H2O)离解为氢氧根负离子OH－和氢正离子H+，CuCl2离解为两个氯负离子2Cl－和二价铜正离子Cu+2。当两个铜片接上直流电形成导电通路时，导线和溶液中均有电流流过，在金属片(电极)和溶液的界面上就会有交换电子的反应，即电化学反应。溶液中的离子将作定向移动，Cu+2正离子移向阴极，在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积出铜。 在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu+2正离子进入溶液。溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。在阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应。这种利用电化学反应原理对金属进行加工(图1-1中阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀沉积，常用以提炼纯铜)的方法即电化学加工。 1.3电化学加工的分类 （三大类） 1. 利用阳极金属的溶解作用去除材料。主要有电解加工、电解抛光、电解倒棱、电解去毛刺等，用于内外表面形状、尺寸以及去毛刺等加工，例如型腔和异型孔加工、模具以及三维锻模制造、涡轮发动机叶片、齿轮等零件的去毛刺等等。 2. 利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工。主要有电铸、电镀、电刷镀，用于表面加工、装饰、尺寸修复、磨具制造、精密图案及印刷板复制等加工。例如复制印刷板、修复有缺陷或已磨损的零件、镀装饰层和保护层等等。 电化学加工的分类表 1.4电化学加工的主要特点 1. 适应范围广。凡是能够导电的材料都可以加工，并且不受材料机械性能的限制。 2. 加工质量高。因为在加工过程中没有机械切削力的存在，工件表面一般无残余应力、无变质层，也没有毛刺及棱角。 3. 加工过程不分阶段。可以同时进行大面积加工，生产效率高。 4. 电化学加工对环境有一定程度的污染。 1.5. 电化学加工的适用范围 电化学加工的适用范围，因电解和电镀两大类工艺的不同而不同。 电解加工可以加工复杂成型模具和零件，例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模，航空、航天发动机的扭曲叶片，汽轮机定子、转子的扭曲叶片，齿轮、液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、抛光等。 电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。 第四章 电化学加工 1 电化学加工原理及分类 2 电解加工 3 电解磨削 4 电铸 涂镀及复合镀加工 第二节 电解加工 2.1电解加工的原理 电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解”来将工件成型的。如图2-1所示，在工件(阳极)与工具(阴极)之间接上直流电源，使工具阴极与工件阳极间保持较小的加工间隙(0.1～0.8 mm)，间隙中通过高速流动的电解液。这时，工件阳极开始溶解。开始时，两极之间的间隙大小不等，间隙小处电流密度大，阳极金属去除速度快；而间隙大处电流密度小，去除速度慢。 还原 加工过程中，工具阴极的凸出部分与工件阳极的电极间隙最小，此处的电流密度最大，单位时间内消耗的电量最多。根据法拉第定律，金属阳极的溶解量与通过的电量成正比。因此，工件上与工具阴极凸起部位的对应处比其它部位溶解更快。 随着工件表面金属材料的不断溶解，工具阴极不断地向工件进给，溶解的电解产物不断地被电解液冲走，工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状，如此下去直至将工具的形状复制到工件上。 2.2电解加工的特点 电解加工与其他加工方法相比较，它具有下列优点: (1) 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。 (2)