第六章 电化学加工.ppt

第六章 电化学加工 第一节 电化学加工原理及分类 电化学加工(Electrochemical Machining， ECM)利用电极在电解液中发生的电化学作用对金属材料进行加工的方法。 1）利用阳极金属的溶解去除材料的电解加工； 2）利用阴极金属的沉积作用进行的镀覆加工； 3）利用电化学方法与其他加工方法结合的电化学复合加工。 第二节　电解加工 1.工作原理 图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具）间的电流。竖线的疏密程度表示电流密度的大小 加工开始时，工件阳极与工具阴极的形状不同，工件表面上的各点至工具表面的距离不等，因而各点的电流密度不等。 阳极与阴极距离较近的地方通过的电流密度较大，电解液的流速也较高，阳极溶解的速度也就较快，而距离较远的地方，电流密度就小，阳极溶解就慢。由于工具相对工件不断进给，工件表面上各点就以不同的溶解速度进行溶解，电解产物不断被电解液冲走，直至工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。 2. 电解加工的特点? 二、电解加工时的电极反应 电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、碱性溶液三大类。 中性盐溶液的腐蚀性小，使用时较安全，故应用最普遍。最常用的有NaCl、NaNO3和NaClO3三种电解液。 例：钢在NaCl水溶液中电解加工的电极反应 ① 阳极反应 Fe-2e Fe+2 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）  1．生产率及其影响因素 （１）电化学当量对生产率的影响 电化学当量愈大，生产率愈高。 实际电蚀量为 （２）电流密度对生产率的影响 电流密度越高，生产率越高，但在增加电流密度的同时，电压也随着增高，因此应以不击穿加工间隙、引起火花放电、造成局部短路为度。 （３）加工间隙对生产率的影响 加工间隙越小，电解液的电阻越小，电流密度越大，蚀除速度也就越高。 但间隙太小会引起火花放电或间隙通道内电解液流动受阻、蚀除物排除不畅，以至产生局部短路，反而使生产率下降，因此间隙较小时应加大电解液的流速和压力。 此外电源电压、电解液种类、工件材料的化学成分和组织结构都对生产率有影响。 2．加工精度及其影响因素 不仅与加工间隙有关，还与机床、工艺装备、工具阴极、工件、工艺参数等诸多因素有关。 提高加工精度的主要措施如下： （１）脉冲电流电解加工 （２）小间隙电解加工 （３）改进电解液 （４）混气电解加工 3．表面质量及其影响因素 （１）工件材料的合金成分、金相组织和热处理状态 （２）工艺参数：电流密度、电解液的流速大小和温度高低 （３）工具阴极的表面质量 （4）工件表面必须除油去锈 （5）电解液必须经过滤沉淀，不含固体颗粒杂质。 １．型腔加工 对模具消耗较大、精度要求不太高的矿山机械、农机、拖拉机等所需的锻模已逐渐采用电解加工。 2．型面加工 涡轮发动机、增压器、汽轮机等的叶片，叶身型面形状比较复杂、要求精度高，加工批量大，采用机械加工难度大，生产率低，加工周期长，而采用电解加工则不受叶片材料硬度和韧性的限制，在一次行程中就可加工出复杂的叶身型面，生产率高，表面粗糙度小，电解加工整体叶轮在我国已得到普遍应用。 3．电解倒棱去毛刺 机械加工中去毛刺的工作量很大，尤其是去除硬而韧的金属毛刺，需要很多的人力，电解倒棱去毛刺可以大大提高工效。 4. 型孔加工 对一些形状复杂、尺寸较小的四方、六方、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔，机械加工很困难，可采用电解加工。 5.套料加工 用套料加工方法可以加工等截面的大面积异形孔或用于等截面薄形零件的下料。 套料阴极工具 1—阴极片； 2—阴极体 (3) 有许多因素能够破坏金属的钝态，使金属活化。 这些因素包括：活性离子(特别是氯离子)和还原性气体(如氢)、非氧化性酸(如盐酸)、碱溶液(能破坏两性金属如铝的钝态)、机械磨损。 第三节 复合电解磨削 复合电解磨削是利用电解作用与机械磨削作用相结合而进行加工的复合加工。 一、复合电解磨削的基本原理 导电砂轮1与直流电源的阴极相联，被加工工件2（硬质合金车刀）接阳极，它在一定的压力下与导电砂轮相接触，加工区域中送入电解液3，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。 电流从工件3通过电解液5而流向磨轮，形成通路，于是工件（阳极）表面的金属在电流和电解液的作用下发生电解作用（电化学腐蚀），被氧化成为一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜4（阳极薄膜）。但阳极薄膜迅速被导电砂轮中磨粒刮除，在阳极工件上又露出新的金属表面并被继续电解。这样电解作用和刮除薄膜的磨削作用交替运行，工件被连续