齿轮电化学去毛刺的电解液选择

文章编号:1001-3849(2003)03-0010-03　¹　

齿轮电化学去毛刺的电解液选择

张海岩,　沈　健

(合肥工业大学机械与汽车工艺学院,安徽合肥　230009)　

摘要:大批量生产的齿轮去毛刺可以采用电化学方法。针对去毛刺零件的材料,选择合适的电解液配方和工艺参数是电化学去毛刺的关键问题。介绍了电化学去毛刺的原理,提出了三种齿轮去毛刺的电解液配方以及相应的工艺参数,并分析了这三种电解液的性能特点。

关　键　词:去毛刺;电解液;电化学

中图分类号:T Q153 文献标识码:A

Choice of Electrolyte for Gear Teeth

Electrochemical Deburring

ZHA NG Hai-yan,SHEN Jian

(Hefei U niversity of T echno logy,Hefei　230009,China)　

Abstract:Debur ring for mass-pr oduced g ears can adopt electrochem ical(ECM)technique.How to choo se a prescription of electrolyte and technolog y par am eters suitable for materials to be machined,is a key pro blem in electrochemical deburring.Fundam entals of ECM is introduced.

Three prescr iptions and corr espo nding technolo gy parameters are proposed and used in deburring of g ears.In addition,the function and the characteristics of the electro lyte are analyzed.

Keywords:deburring;electrolyte;electro chem istry

1　引　言

切削加工的金属零件一般采用手工的方法去除加工产生的毛刺。对于形状复杂,批量大的零件,手工去毛刺生产率低,去除效果差,而且无法做到去毛刺后的倒角均匀一致。例如大批量切削加工生产的齿轮。此时,若采用电化学去毛刺的方法,可以使所有的毛刺一次去除干净,去除效率很高。当采用合适的电解液和相应的加工工艺参数时,可以使去毛刺和倒圆角一次完成,并且可使圆角半径均匀一致,圆角表面粗糙度Ra可达1.6L m,完全满足齿轮去毛刺的质量要求。

2　电化学去毛刺原理

电化学去毛刺是依据金属零件在电解液中会发生阳极溶解这个原理而进行的。在对金属进行阳极溶解的过程中,金属的去除量服从法拉第定律,金属零件的体积去除量为:

・

10

・ M ay2003 Plating and Finishing V ol.25N o.3

¹收稿日期:2002-10-28

作者简介:张海岩(1955-),女,山东莱芜人,合肥工业大学高级工程师,理学学士.　

V =G X I t (1)

……………………………………深度去除速度为:

C 1=G X J (2)……………………………………式中:X 为体积电化当量,mm 3/A ・s ;I 为电

流,A;J 为电流密度,A/mm 2

;t 为通电时间,s;G 为电流效率。

G =金属实际去除量金属理论去除量

×100%

由公式(2)式可以看出,金属的去除速度与电流密度有关。由于工件阳极的形状以及工件阳极上各点与工具阴极之间的距离不同,在电场的作用下工件阳极上各点的电流密度不同。当工具阴极与工件毛刺根部靠近、并在工件与工具阴极之间通过高速流动的电解液时,由于毛刺根部的电流密度大,去除速度快,因而可以使毛刺从根部被迅速溶解,并被高速流动的电解液带走,其加工原理如图1所示。由于去毛刺是采用阳极溶解的方式,所以去除毛刺后的部位会形成光滑的圆角。通过采用不同的电解液配方以及合适的加工工艺参数、控制工具阴极与工件毛刺根部的距离,就可以控制去毛刺后形成的圆角半径的大小,

并且不影响零件原来的形状。

图1　电化学去毛刺原理图

3　电解液配方和工艺参数的选择

在电化学去毛刺的工艺中,电解液配方和工艺参数的选择是实现去毛刺时效率高、质量好的关键。

经过多次的试验及筛选,我们选配出三种适合于钢制齿轮电化学去毛刺的电解液配方[1,2],其电流效率曲线见图2。对去毛刺的电解液的要求是:1)去除毛刺后的部位光滑;2)电解液杂散腐蚀小,寿命长,成

本低;3)基本上不造成环境污染。上述三种电解液均能满足这些要求。经过多次工艺试验,摸索出了与之相配的工艺参数(见表1)

。

1——N aCl 150g /L ;2——NaN O 3180g /L ;3——N aN O 3120g /L +N a 2SO 460g /L.

图2　三种电解液的电流效率曲线

4　结果与讨论

在表1的三种电解液中,第一种NaCl 溶液的电流效率最高,成本最低,去毛刺效果好,但有少量

的杂散腐蚀,比较适合于去毛刺后容许有较大圆角的零件,不适合于精度要求较高的零件;第二种NaNO 3溶液的电流效率虽然低于NaCl 溶液,成本也比NaCl 溶液高,但其去除选择性好,杂散腐蚀很小,适合于高精度零件的去毛刺要求;第三种由NaNO 3和Na 2SO 4组成的复合电解液,其性能低于纯NaNO 3溶液而高于NaCl 溶液,但是其成本要低于纯NaNO 3溶液,比较适宜于中等精度要求的零

件的去毛刺。以上三种溶液均无毒、无副作用,对环境无污染。所以我们认为:

1)利用电化学方法去除齿轮毛刺是一种有效的工艺方法。

表1　钢制齿轮电化学去毛刺的工艺参数

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11・2003年5月 电镀与精饰 第25卷第3期(总150期)