电化学加工在模具制造技术.ppt

* * 模具制造工艺讨论课汇报 项目内容 一、电化学加工的原理及分类 二、电解加工 三、电解磨削 四、电铸、涂镀及复合镀 五、加工实例 一、电化学加工的原理及分类 在阴、阳极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应，利 用这种电化学反应为基础对金属进行加工的方法即电化学加工。阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀沉积。 分类 按照作用原理分类： I阳极溶解——电解加工、电化学抛光； II阴极沉积——电镀、电铸； III电化学复合加工工艺——电解磨削、电解放电加工、电化学阳极机械加工 二、电解加工 一、电解加工工程及其特点 电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形地。最早应用是电解抛光。图4－6为电解加工过程地示意图。加工时，工件接直流电源（10～20V）的正极，工具接电源的负极。工具向工件缓慢进给，使两极之间保持较小的间隙（0.1～1mm），具有一定压力（0.5～2MPa）的氯化钠电解液从间隙中流过，这时阳极工件的金属被逐渐电解腐蚀，电解产物高速（5～50m/s）的电解液带走。 电解加工的成形原理如图4－7所示，图中的细竖线表示通过阴极与阳极间的电流，竖线的疏密程度表示电流密度的大小。在加工刚开始时，阴极与阳极距离较近的地方通过的电流密度较大，电解液的流速也非常高，阳极溶解也就较快，见图4－7a。由于工具相对工件不断进给，工件表面就不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，直至工件表面形成与阴极工作面相似的形状为止，如图4－7b。 机床及产品 电解加工的特点 1）加工范围广，可以加工硬质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等高硬度、及韧性金属材料，并可以加工叶片、锻模等各种复杂型面。 2）电解加工的生产率较高，约为电火花加工的5～10倍。 3）表面粗糙度较好（Ra1.25～0.2μm）和±0.1mm左右的平均加工精度。 4）没有机械切削力，所以不会有残余应力和变形，没有飞边毛刺。 5）加工过程中阴极工具理论上不会损耗，可长期使用。 电解加工的主要缺点和局限性： 1）不易达到较高的加工精度和加工稳定性。 2）电极工具的设计和修正较麻烦，难适用于单件生产。 （二）电解加工过程中的电能利用 电解加工时，加工电压U是使阳极不断溶解的总能源，如图4－8所示。Ua－阳极压降 UR－欧姆压降 Uc－阴极压降 电解加工时的浓差极化一般不大，所以Ua 、Uc主要取决于电化学极化和钝化。 电解液 （一）对电解液的基本要求 （1）具有足够的蚀除速度 （2）具有较高的加工精度和表面质量 （3）阳极反应的最终产物应是不溶性的化合物 还有性能稳定、操作安全，对设备的腐蚀性小以及价格便宜。 （二）三种常用电解液 中性盐溶液腐蚀性小，使用时较安全，应用普遍，常用NaCl、NaNO3、NaClO3三种电解液。 1.NaCl电解液 蚀除速度高，但杂散腐蚀也严重，故复制精度较差。浓度为20％以内，一般为14％～18％。电解液温度为25～35°C。 2.NaNO3电解液 钝化型电解液，阳极极化曲线如图4－9。成形精度对比情况如图 4－10。NaNO3电解液在浓度为30％以下时，有较好的非线形性能，成形精度高，而且对机床腐蚀性小，价格也不高。主要缺点是电流效率低，生产率也低，另外加工时阴极有氨气析出，所以NaNO3会被消耗。 3.NaClO3电解液 散蚀能力小，加工精度高；具有很高的溶解度；导电能力强，可达到与NaCl相近的生产率；腐蚀作用小。缺点：价格较贵，强氧化剂，使用时注意安全防火。 4.电解液中加添加剂 为减少NaCl电解液的散蚀能力，可加入少量磷酸盐等，提高成形精度。 NaNO3电解液加入少量NaCl，使其加工精度和生产率均较高。为改善加工表面质量，可添加络合剂、光亮剂等。如添加NaF，可改善表面粗糙度。减轻腐蚀性，用缓蚀添加剂等。 三、电解磨削 1、电解磨削的基本原理和特点 电解磨削属电化学机械加工范畴。 图4－41为电解磨削原理图。 导电砂轮与直流电源相连， 被加工工件接阳极，它在一 定压力下与导电砂轮相接触 加工区域中送入电解液，在 电解和机械磨削的双重作用 下，车刀的后刀面很快被磨 光。 特点 （1）加工范围广，加工效率高 （2）可以提高加工精度及表面质量  （3）砂轮的磨损量小不足：刃口不易磨得非常锋利；防腐措施；增加吸气、排气装置；需要直流电源、电解液过滤循环装置等。  二、影响电解磨削生产率和加工质量的因素 （一）影响生产率的主要因素 1.电化学当量 2.增大电流密度（工作电压↑、电极间隙↓、电阻率↓、温度↑） 3.磨轮与工件的导电面积 （图4－43） 4.磨削压力↑ 四、电