特种加工电化学加工讲述PPT课件

国内生产现场占 一定比例
1．灵敏度高，稳压精度高； 国外 生产中普 遍
2．效率高，节省金属材料； 采用，也占相当比
3．稳定性、可靠性较差 例
2) 机床
电解加工机床的任务是安装夹具、工件和 阴极工具，并实现其相对运动，传送电和电 解液。电解加工过程中虽没有机械切削力， 但电解液对机床主轴和工作台的作用力是很 大的，因此要求机床要有足够的刚性；要保 证进给系统的稳定性，如果进给速度不稳定， 阴极相对工件的各个截面的电解时间就不同， 影响加工精度；电解加工机床经常与具有腐 蚀性的工作液接触，因此机床要有好的防腐 措施和安全措施。
随着工件表面金属材料的不断溶解，工具阴 极不断地向工件进给，溶解的电解产物不断 地被电解液冲走，工件表面也就逐渐被加工 成接近于工具电极的形状，如此下去直至将 工具的形状复制到工件上。
2) 电解加工的特点
(1) 能加工各种硬度和强度的材料。只要是 金属，不管其硬度和强度多大，都可加工。 (2) 生产率高，约为电火花加工的5～10倍， 且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度 的限制。
NaCl 电解液价廉易得，对大多数金属而言，其电 流效率均很高，加工过程中损耗小并可在低浓度下使 用，应用很广。其缺点是电解能力强，使得离阴极工 具较远的工件表面也被电解，成型精度难于控制，复 制精度差，故适用于加工速度快而精度要求不高的工 件加工。
NaNO3电解液在浓度低于30%时，对设备、机床 腐蚀性很小，使用安全。但生产效率低，需较大电源 功率，故适用于成型精度要求较高的工件加工。
第一节 电解加工的机理和基本规律
一．电解加工的原理及特点
1基本原理
电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳 极溶解”来将工件成型的。如图所示，在工件 (阳极)与工具(阴极)之间接上直流电源，使工 具阴极与工件阳极间保持较小的加工间隙 (0.1～0.8 mm)，间隙中通过高速流动的电解 液。这时工件阳极开始溶解。开始时两极之间 的间隙大小不等，间隙小处电流密度大，阳极 金属去除速度快；而间隙大处电流密度小，去 除速度慢。
表1 电化学加工分类
类别
加工方法及原理
应用
Ⅰ
电解加工(阳极溶解) 电化学抛光(阳极溶解)
用于形状尺寸加工 用于表面加工
Ⅱ
电镀(阴极沉积) 电铸(阴极沉积)
用于表面加工 用于形状尺寸加工
Ⅲ
电极磨削(阳极溶解、机械磨削) 电解电火花加工复合(阳极溶解蚀 除)
用于形状尺寸加工 用于形状尺寸加工
3.电化学加工的适用范围源自文库
NaClO3电解液的散蚀能力小，故加工精度高，对 机床、设备等的腐蚀很小，广泛地应用于高精度零件 的成型加工。然而，NaClO3是一种强氧化剂，虽不 自燃，但遇热分解的氧气能助燃，因此使用时要注意 防火安全。
(3) 表面质量好，电解加工不产生残余应力 和变质层，又没有飞边、刀痕和毛刺。在正常 情况下，表面粗糙度Ra可达0.2～1.25 μm。
(4) 阴极工具在理论上不损耗，基本上 可长期使用。
电解加工当前存在的主要问题是加工精 度难以严格控制，尺寸精度一般只能达到 0.15～0.30 mm。此外，电解液对设备有 腐蚀作用，电解液的处理也较困难。
第二节 电解加工设备
电解加工的基本设备包括 直流电源、机床及电解液系统三大部分。
1)直流电源
电解加工常用的直流电源为硅整流电 源和晶闸管整流电源，其主要特点及应用 见表2。
表2 直流电源的特点及应用
分类 硅整流电源
晶闸管电源
特点
应用场合
1．可靠性、稳定性好； 2．调节灵敏度较低； 3．稳压精度不高
电化学加工的适用范围，因电解和电镀两大 类工艺的不同而不同。
电解加工可以加工复杂成型模具和零件， 例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模，航 空、航天发动机的扭曲叶片，汽轮机定子、 转子的扭曲叶片，炮筒内管的螺旋“膛 线”(来复线)，齿轮、液压件内孔的电解去毛 刺及扩孔、抛光等。
电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。
③ 阴极反应: 2H++2e→H2↑
2. 电化学加工的分类
分为三大类：阳极溶解、阴极沉积和复合加工等。
第一类是利用电化学阳极溶解来进行加工，主要 有电解加工、电解抛光等；
第二类是利用电化学阴极沉积、涂覆进行加工， 主要有电镀、涂镀、电铸等；
第三类是利用电化学加工与其它加工方法相结合 的电化学复合加工工艺，目前主要有电化学加工 与机械加工相结合，如电解磨削、电化学阳极机 械加工（还包含电火花放电作用）。
电化学加工
陆新
电化学加工
一、电化学加工的原理与特点 1. 电化学加工的原理
当两个铜片接上直流电形成导电回路时，导线 和溶液中均有电流流过，在金属片(电极)和溶液的 界面上就会有交换电子的反应，即电化学反应。溶 液中的离子将作定向移动，Cu2+正离子移向阴极， 在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积出铜。
1— 阳 极 ； 2— 阴 极
纯铜)的方法即电化学加工。 图1 电化学反应
当用10％～20％氯化钠作电解液，以 铜为工具加工碳钢时，电化学反应式如下：
① 水溶液中: NaCl Na + +ClH2O H+ +[OH]-
② 阳极反应: Fe-2e→Fe2+ Fe2++2[OH]- →Fe(OH)2↓
3) 电解液系统
在电解加工过程中，电解液不仅作为导电 介质传递电流，而且在电场的作用下进行化 学反应，使阳极溶解能顺利而有效地进行， 这一点与电火花加工的工作液的作用是不同 的。同时电解液也担负着及时把加工间隙内 产生的电解产物和热量带走的任务，起到更 新和冷却的作用。
电解液可分为中性盐溶液、酸性盐溶液和 碱性盐溶液三大类。其中中性盐溶液的腐蚀 性较小，使用时较为安全，故应用最广。常 用的电解液有NaCl、NaNO3、NaClO3 三种。
在 阳 极 表 面 Cu 原 子 失 掉 电
子而成为Cu2+正离子进入 1
溶液。溶液中正、负离子的
ie
2 ei
定向移动称为电荷迁移。在
阳、阴电极表面发生得失电 子的化学反应称为电化学反 应。这种利用电化学反应原 理对金属进行加工(图1)中,
C u2＋
Cu
H＋
Cu
C l－
O H－
阳极上为电解蚀除，阴极上 为电镀沉积，(常用以提炼