电火花加工与电解加工的异同

电火花加工与电解加工的异同
摘要
随着现代科技的不断发展，对技术的要求越来越严格，而特种加工技术的发展工业上的要求提供了极大的帮助，所以特种加工技术对工业的发展起到举足轻重的作用，本文揭示了特种加工的背景和对工业发展的影响。

介绍了特种加工技术；比较了电火花加工和电解加工的异同，总结了两种加工的异同点；分析了产生不同点的原因。

同时提出了两种方法的机床和技术发展方向。

从而提高特种加工技术。

关键词：电火花加工；电解加工；发展趋势
ABSTRACT
the background and special processing to the influence of the industrial development are announces. the special processing technology are introduced; The difference and the same of EDM and eletrochemical mahining are compared; The difference and the same of EDM and eletrochemical mahining make a summary;The different point of causes is analyzed. Describes two methods of development.
Keywords：EDM; electrochemical machining; development trends
1 概论
制造技术的发展已经有几千年的历史，从石器时代，铜器时代，铁器时代到现代的高分子塑料时代；从手工制作、机器制作到现代的智能控制自动化制作；同时，从一般的精度加工、精密加工到现代的超精密加工及纳米加工，代表了当前先进制造技术发展的重要方向。

由于现代科学技术的迅猛发展，机械工业、电子工业、航空航天工业、化学工业等。

尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品的高精度、高速度、大功率、小型化的发展，以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠地工作。

为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现，其结构和形状越来越复杂，材料的性能越来越强韧，对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，所以特种加工的发展对工业的发展的影响越来越重要。

我国对精密与特种加工技术及由广大的社会需求，又有巨大的发展潜力，目前，我国静谧与特种加工的这题技术水平与发达国家还存在着较大的差距，需要我们不断地拼搏和努力，加速开展在这些方面的研究开发和推广应用等工作。

2 特种加工技术
特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。

特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是对传统加工工艺方法的重要补充与发展,目前仍在继续研究开发和改进。

直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。

特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广，泛称电加工。

3 电火花加工与电解加工的比较
3.1两种加工的机理
电火花加工和电解加工都属于特种加工。

虽然都是以采用电能为主，但其机理不同电火花加工是基于正负电极间脉冲放电式的电腐蚀现象对材料进行加工，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM，而电解加工是基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法，称为电解加工，英文简称ECM。

3.2两种加工原理
电火花加工的工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。

在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。

电解加工的工具电极在理论上不损耗，基本上可长期使用。

电火花的工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。

这个与电解加工液的作用基本相同，常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定解加工过程中，电解液的选择和被加工材料有密切的关系，常用的电解液是14%-18%的氯化钠溶液，它适用于大多数黑色金属或合金的电解加工。

电解液在槽中是不流动的
从两种加工的工作原理可以看出：
两种加工方法虽然都是利用电能对工件进行加工但两种加工所使用电源的形式不同，电火花加工使用的是脉冲电源而电解加工使用直流电源。

两种加工的加工过程也是不同的。

当进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。

通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。

在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。

这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。

这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，从而加工出件的形状。

当电解加工时,工件与工具之间保持狭窄的间隙(一般不超过 0.02～1毫米)，两极之间有高速电解液通过。

当工具阴极不断向工件推进时,由于两表面之间间隙不等,间隙最小的地方，电流密度最大，工件阳极在此处溶解得最快。

因此，金属材料按工具阴极型面的形状不断溶解，同时电解产物被电解液冲走，直至工件表面形成与阴极型面近似相反的形状为止，此时即加工出所需的零件表面。

电解加工采用低压直流电源（6～24伏）,大工作电流。

为了能保持连续而平稳地向电解区供给足够流量和适宜温度的电解液，加工过程一般在密封装置中进行。

两种电极反应中的气体产物不同：电火花加工加工过程中不发生电极反应。

而电解加工加工过程中发生电极反应且阴极电极反应中产生氢气。

3.3两种加工的工艺特点
在许多零件的加工中，两种加工工艺已占有重要甚至不可替代的作用。

其具有以下几个特点：
⑴加工范围
相同点：两种加工都可以加工任何硬、硬、脆、韧和软的导电材料。

还可加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难加工材料、也适合加工复发界面的异型孔。

不同点：电火花加工受最小角部半径有限制，一般电火花加工能得到的最小角部半径等于加工间隙（通常为0.02-0.3mm）。

而电解加工没有电极损耗则不受此限制。

⑵生产效率
电火花加工一般加工速度较慢，而电解加工生产率高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。

而且加工速度可以和电流密度成比例地增加。

据统计，电解加工的生产率约为电火花加工的５至 10 倍，在某些情况下，甚至可以超过机械切削加工。

⑶加工质量
两种加工的加工精度都不高，但其影响因素不同，电火花加工存在电极损耗和二次放电，电极损耗多集中在尖角或底面，最近的机床产品已能将电极相对损耗比降至0.1％，甚至更小；电蚀产物在排除过程中与工具电极距离太小时会引起二次放电，形成加工斜度，影响成型精度。

但加工时不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷。

而电解加工的加工精度取决于阴极的精度和加工间隙的控制。

而阴极的设计、制造和修正都比较困难，阴极的精度难以保证。

此外，影响电解加工间隙的因素很多，且规律难以掌握，加工间隙的控制比较困难。

(4)可用于加工的零件
相同点：两种加工加工时动无切削应力，都可用于加工薄壁零件。

不同点：电火花加工时无切削力，有利于小孔、空槽以及各种复杂截面的型孔、曲线孔和型腔等零件的加工，也适于精密细微加工。

电解加工易变形零件。

电解加工过程中工具和工件不接触，不仅不存在机械切削力，而且不产生残余应力和变形，没有飞边毛刺。

(5)工具电极损耗
电火花加工的工具电极存在电极损耗而电解加工的工具电极不存在损耗，前者的工具电极材料无须比工件材料硬，但后者的工具电极材料必须用超硬材料且比工件材料硬。

(6)设备费用和废料处理
电火花机加工的工作液对机床的作用不大，所以设备费用不高。

但电解加工的电解液对机床有腐蚀作用，设备费用高，前者在产生碳渣和排除碳渣平衡的条件下才能顺利进行。

实际中往往以牺牲加工速度去排除碳渣，但回收容易但后者电解产物的处理和回收较困难，污染较严重
4 两种加工的发展趋势
随着科技快速发展，传统加工方法已经不能满足我们加工的需要，所以特种加工成为加工的重要方法，它利用多种能源对工件进行加工，其中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用最广，但就现状是特种加工技术不成熟，并且有很多问题要解决。

所以对两种加工方法的发展方向应给于重视，只有把先锋做好才能更好带动整体发展。

两种加工的发展趋势
（1）机床发展趋势
加工机床在提高精度和自动化程度同时，也在向结构的小型化方向发展。

为提高零件加工精度，类似于加工中心的精密多功能加工机床受到青眯，在这种机床上，从微细电极的制作到微细零件的加工，电极只需一次装夹，因此减小了多次装夹电极所带来的误差，从而提高了零件加工精度。

在这种机床上，可实现多种功能
（2）技术发展趋势
①电极材料
电火花加工加工过程中，其工具电极损耗较大，但电解加工的工具电极在加工过程中几乎无损耗，所以可根据此区别对电火花加工的工具电极进行改进，应研究一种能减小电火花工具电极的损耗的新型材料和方法。

②加工精度
电火花加工适用于精密细微加工，但电解加工的精度不高，可以把两者结合作为研究对象，以改善电解加工精度不高的现象。

③生产效率
电火花加工由于在产生碳渣和排除碳渣平衡的条件下才能顺利进行。

实际中往往以牺牲加工速度去排除碳渣，可以对排渣技术进行改进，从而提高效率。

⑤废料处理
电解加工的电解液有腐蚀作用，如果处理不好会对环境造成污染，我们必须发展废料处理技术，才能有利于特种加工的发展。

无论是电火花加工还是电解加工，都大大提高了生产的重量以及应用范围，随着特种加工技术不断提高，相信不久将来，多种能源都会被合理利用。

参考文献
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