电解加工及基本原理

（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 工件材料的合金成分、 和热处理状态 （２）工艺参数 ：电流密度、电解液 电流密度、 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 电解液必须经过滤沉淀， （5）电解液必须经过滤沉淀，不含固体 颗粒杂质。 颗粒杂质。
二、电解加工的特点 （１） 加工范围广 不受材料本身强度、硬度和韧性的限制， 不受材料本身强度、硬度和韧性的限制，可 加工高强度、 加工高强度、高硬度和高韧性等难切削的金 属材料，如淬火钢、钛合金、硬质合金、 属材料，如淬火钢、钛合金、硬质合金、不 锈钢、耐热合金， 锈钢、耐热合金， 可加工叶片、花键孔、炮管膛线、锻模等各 可加工叶片、花键孔、炮管膛线、 种复杂的三维型面，以及薄壁、异形零件等。 种复杂的三维型面，以及薄壁、异形零件等。
（２）能以简单的进给运动一次加工出 形状复杂的型面和型腔， 形状复杂的型面和型腔，进给速度可快 0.3～15mm/min。 达0.3～15mm/min。
（３）表面质量好 加工中无切削力和切削热的作用， 加工中无切削力和切削热的作用，所以不产生 由此引起的变形和残余应力、加工硬化、毛刺、 由此引起的变形和残余应力、加工硬化、毛刺、 飞边、刀痕等， 飞边、刀痕等，可以达到较低的表面粗糙度 （Ra1.25～0.2μm）和±0.1mm左右的平均加 Ra1.25～0.2μm） 0.1mm左右的平均加 工精度。电解微细加工钢材的精度可达±10～ 工精度。电解微细加工钢材的精度可达±10～ 70μm。 70μm。 适合于加工易变形或薄壁零件。 适合于加工易变形或薄壁零件。
1磨料砂轮，2导电砂轮 结合剂铜或石墨，3工 件，4电解产物（阳极 钝化薄膜），5电解液
3．电解倒棱去毛刺 机械加工中去毛刺的工作量很大， 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， 是去除硬而韧的金属毛刺，需要很多的 人力， 人力，电解倒棱去毛刺可以大大提高工 效。
4. 深孔扩孔加工 深径比大于5的深孔， 深径比大于5的深孔，用传统切削加工方法加 刀具磨损严重，表面质量差，加工效率低。 工，刀具磨损严重，表面质量差，加工效率低。 2000mm、 目前采用电解加工方法加工φ4×2000mm、 φ100×8000mm的深孔，加工精度高，表面粗 100×8000mm的深孔，加工精度高， 的深孔 糙度低，生产率高。 糙度低，生产率高。 电解加工深孔， 电解加工深孔，按工具阴极的运动方式可分为 固定式和移动式两种。 固定式和移动式两种。
（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， 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。 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， 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， 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。 压力。
钢在NaCl水溶液中电解加工的 钢在NaCl水溶液中电解加工的 NaCl 电极反应
① 阳极反应 Fe—2e Fe 2e Fe+2 Fe—3e Fe 3e Fe+3 4OH-—4e 4e O2↑+2H2O 2CL-—2e 2e CL2 ↑ Fe（OH） Fe+2+2OHFe（OH）2↓ （墨绿色 的絮状物 ） 4Fe（OH） 沉淀为 4Fe（OH）2+2H2O+O2 4Fe OH） 黄褐色沉淀） （OH）3↓ （黄褐色沉淀）
第二节 电解加工
一、电解加工的原理
电解加工（ machining， 电解加工（electrochemical machining， ECM） ECM）是利用金属在电解液中发生阳极溶 解反应而去除工件上多余的材料、 解反应而去除工件上多余的材料、将零 件加工成形的一种方法。 件加工成形的一种方法。
1-直流电源 2-工具阴极 3-工件阳极 4-电解液泵 5-电解液
7.套料加工 7.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。 积异形孔或用于等截面薄形零件的下料。
异形零件
套料阴极工具 1—阴极片； 阴极片； 阴极片 2—阴极体 阴极体
五、 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。 削作用相结合而进行加工的复合加工。
② 阴极反应 按可能性为 2H++2e H 2↑ Na++e Na↓ 按照电极反应的基本原理， 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， 正的粒子将首先在阴极反应。因此，在 阴极上只会析出氢气， 阴极上只会析出氢气，而不可能沉淀出 钠。
电解加工过程中，由于水的分解消耗， 电解加工过程中，由于水的分解消耗， 电解液的浓度逐渐变大， 电解液的浓度逐渐变大，而电解液中的 仅起导电作用，本身并不消耗， Cl-和Na+仅起导电作用，本身并不消耗， 因此对于NaCl电解液，只要过滤干净， NaCl电解液 因此对于NaCl电解液，只要过滤干净， 适当添加水分，就可长期使用。 适当添加水分，就可长期使用。 工具也可长期使用。 工具也可长期使用。
5.深小孔加工 5.深小孔加工 加工深小孔有两种方法， 加工深小孔有两种方法，即普通电解加 工和电液束加工。 工和电液束加工。
6. 型孔加工 对一些形状复杂、尺寸较小的四方、 对一些形状复杂、尺寸较小的四方、六 椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔， 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。 机械加工很困难，可采用电解加工。
导电砂轮1 导电砂轮1与直流电源 的阴极相联， 的阴极相联，被加工 工件2（硬质合金车刀） 工件2 硬质合金车刀） 接阳极， 接阳极，它在一定的 压力下与导电砂轮相 接触， 接触，加工区域中送 入电解液3 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。 快被磨光。
电解磨削原理图
电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、 电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、 碱性溶液三大类。 碱性溶液三大类。 中性盐溶液的腐蚀性小，使用时较安全， 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 NaCl、 故应用最普遍。最常用的有NaCl、NaNO3 三种电解液， 和NaClO3三种电解液，
三、电解加工的基本工艺规律
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。 电化学当量愈大，生产率愈高。 实际电蚀量为
m = ηKIt V = ηω It
（２）电流密度对生产率的影响 电流密度越高，生产率越高， 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， 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、 此应以不击穿加工间隙、引起火花放电、 造成局部短路为度。 造成局部短路为度。
电解加工影响因素多，技术难度高， ① 电解加工影响因素多，技术难度高，不易 实现稳定加工和保证较高的加工精度。 实现稳定加工和保证较高的加工精度。 工具电极的设计、制造和修正较麻烦， ② 工具电极的设计、制造和修正较麻烦，因 而很难适用于单件生产。 而很难适用于单件生产。 电解加工设备投资较高，占地面积较大。 ③ 电解加工设备投资较高，占地面积较大。 电解液对设备、工装有腐蚀作用， ④ 电解液对设备、工装有腐蚀作用，电解产 物的处理和回收困难。 物的处理和回收困难。
（５）加工生产率高 约为电火花加工的5 10倍以上 倍以上， 约为电火花加工的5～10倍以上，在某些情况 下比切削加工的生产率还高。 下比切削加工的生产率还高。 且加工生产率不直接受加工质量的限制， 且加工生产率不直接受加工质量的限制，故一 般适宜于大批量零件的加工。 般适宜于大批量零解磨削的基本原理 1.复合电解磨削的基本原理
复合电解磨削所用的阴极工具是含有磨 粒的导电砂轮。 粒的导电砂轮。 电解磨削过程中， 电解磨削过程中，金属主要是靠电化学 作用腐蚀下来， 作用腐蚀下来，导电砂轮起磨去电解产 物阳极钝化膜和整平工件表面的作用。 物阳极钝化膜和整平工件表面的作用。
四、电解加工的应用
１．型腔加工 对模具消耗较大、 对模具消耗较大、精度要求不太高的矿 山机械、农机、 山机械、农机、拖拉机等所需的锻模已 逐渐采用电解加工。 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， 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， 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， 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， 限制，在一次行程中就可加工出复杂的叶身型 生产率高，表面粗糙度小， 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。 叶轮在我国已得到普遍应用。
图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具） 图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具） 间的电流。 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， 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， 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。 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， 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， 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。 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， 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。 至工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。