电解磨削电化学特种加工
特种加工
10.1 概 述
特种加工不是主要依靠机械能，而是主要利用电能、热能、声能、光能、电化
学能等能量或其复合以实现材料去除的加工方法。 1.特种加工的特点 （1）加工范围不受材料的物理、机械性能的限制，能加工任何软、硬、脆、耐 热或高熔点金属以及非金属材料，适应性强，范围广。 （2）易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。 （3）易获得良好的表面质量，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区以及毛 刺等均比较小。 （4）两种或两种以上不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工。 2.特种加工的分类 （1）电火花加工 分为电火花成型加工和电火花线切割加工等。 （2）电化学加工 分为电解加工、电解磨削、电镀、涂镀等。 （3）激光加工 分为激光切割、打孔、打标记和激光表面处理等。 （4）电子束加工 分为切割、打孔、焊接等。 （5）离子束加工 分为蚀刻、镀覆、注入等。 （6）等离子加工 主要为等离子切割。
电火花线切割加工与电火花成形加工都是直接利用电能对金属材料进行加工 的，同属蚀除加工，其加工原理相似。线切割加工是利用不断运动的电极丝与工 件之间产生火花放电，从而将金属蚀除下来，实现轮廓切割，如图10.3所示。
2．电火花线切割加工的特点 与电火花成形加工相比，电火花线切割加工有如下特点： （1）不需要单独制造电极。 （2）一般不需考虑电极损耗。 （3）能加工精密细小、形状复杂的通孔零件或零件外形。 （4）不能加工盲孔。 3．线切割机床的分类 1）按切割的轨迹分类 按线切割加工的轨迹可以将其分为直壁切割、锥度切割和上下异形面线切割加工。 （1）直壁切割 是指电极丝运行到切割段时，其走丝方向与工作台保持垂直关系。 （2）锥度切割 锥度切割又分为圆锥面切割和斜（平）面切割。（3）上下异形 面切割 在前两种切割中，工件的上下表面的轮廓是相似的，而在上下异形面切 割中，工件的上下表面的轮廓不是相似的。
特种加工复习资料
概论特种加工和切削加工的不同本质和特电是：①不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（如电，化学，光，声，热等）去除金属材料。
②工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光，电子束等加工时甚至没有成形的工具。
③加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花，线切割，电解加工时工具与工件不接触。
第二章电火花加工Ⅰ电火花加工的原理是基于工具和工件（正负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸，形状及表面质量预定的加工要求。
★电火花加工条件：①必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，这一间隙随加工条件而定，通常约为0.02-0.1mm。
如果过大不能击穿工作介质不会产生火花放电，太小形成短路也不能放电②火花放电必须是瞬时的脉冲放电③火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如煤油皂化液或去离子水。
Ⅰ极性效应(为什么用单向脉冲直流电源）在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。
即使是相同材料，例如钢加工钢，正负电极的电蚀量也是不停的。
这种单纯由于正负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。
如果两电极材料不同，则极性效应更加复杂。
在生产中，我国通常把工件接脉冲电源的正极（工具电极接负极）时，称“正极性加工，反之工件接脉冲电源的负极（工具电极接正极）时，称“负极性加工，又称“反极性”加工。
②工具相对损耗原理Ⅰ正确选择极性和脉宽Ⅱ利用吸附效应Ⅲ利用传热效应Ⅳ减少工具电极损耗★RC线路脉冲电源：工作原理是利用电容充电储存电能，而后瞬时放出，形成火花放电来蚀除金属。
因为电容时而充电，时而放电，一弛一张；故又称“弛张式”脉冲电源。
★电火花穿孔成形加工：电火花穿孔加工是利用火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法。
电火花穿孔成形加工：｛穿孔加工-冲模，粉末冶金模，挤压模，型孔零件，小孔，小异形孔，深孔｛型腔加工-型腔模（锻模，压铸模，塑料模，胶木模等），型腔零件。
特种加工
第一章概论1特种加工又称非传统加工（NTM）或非常规机械加工（NCM）2特种加工与切削加工的不同点：不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（电、光、声、热、化学）去处金属材料；工具硬度可以低于被加工材料硬度；加工过程中工具与工件之间不存在显著的机械切削力。
3特种加工的分类缩写：电火花加工：电火花成形加工EDM;电火花线切割加工WEDM；电化学加工：电解加工ECM；电解磨削EGM；电解研磨ECH;电铸EFM；涂镀EPM。
激光加工:激光切割、打孔LBM；激光打标记LBM；激光处理、表面改性LBT。
电子束加工：切割焊接打孔EBM离子束加工：蚀刻、镀覆、注入IBM。
等离子弧加工：切割（喷镀）PAM超声加工：切割打孔雕刻USM化学加工：化学铣削CHM；化学抛光CHP；光刻PCM快速成形：液相固化法SL；粉末烧结法SLS；纸片叠层法LOM；熔丝堆积法FDM4特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响：1提高了材料的可加工性；2改变了零件的典型工艺路线；3改变了试制新产品的模式；4对产品零件的结构设计带来很大影响；5对传统结构工艺性好坏需要重新衡量；6已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。
第二章电火花加工一：定义：EDM，又称放电加工。
它是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。
二：原理：在一定介质（煤油或水）基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量预定的加工要求。
三：电火花加工的条件：必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，通常约为0.02~0.1mm；火花放电必须是瞬时的脉冲性放电；火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化液或去离子水。
四：优点1适合于任何难切削导电材料的加工2可以加工特殊及复杂形状的表面和零件局限性1主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料2一般加工速度较慢3存在电极损耗五：电火花加工的机理：1极间介质的电离、击穿，形成放电通道2介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀（5000度以上）3电极材料的抛出（通道中心的压力最高）4极间介质的消电离六：影响材料放电腐蚀的主要因素1极性效应：在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。
特种加工论文电化学加工
目录摘要： (2)前言 (2)1电化学加工的特点 (2)2电化学加工的分类 (3)2.1电解加工 (3)2.2电解磨削 (3)3电化学加工的设备 (4)3.1电解液 (4)3.2机床 (4)3.3直流电源 (5)4电化学加工的现状及发展前景 (5)参考文献 (5)电化学加工论文摘要：本文通过对电化学的各种加工方法的研究，以及分析电化学加工的各种特点，对电化学加工的前景发展趋势进行分析总结。
电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆、电铸加工两大类。
虽然有关的基本理论在19世纪末已经建立，但真正在工业上得到大规模应用，还是20世纪30~50年代以后的事。
目前，电化学加工已经成为我国民用和国防工业中一个不可或缺的加工手段。
关键词：电火花加工特点发展趋势前言电化学加工的基本理论建立与19世纪末，但在工业上的大规模应用，还应该是在20世纪30~50年代。
目前，电化学加工已经成为我国民用、国防工业中的一个不可或缺的加工手段。
电化学加工是一种重要的特种加工方法,已被广泛应用于难加工金属材料、复杂形状零件的批量加工中。
它利用金属的电解现象，在通电的电解液中，使离子从一个电极移向另一个电极，从而实现对工件材料的双向加工，即阳极溶解去除(如电解、电化学抛光)和阴极沉积生长(如电镀、电铸)。
无论材料的减少或增加，加工过程都是以离子的形式进行的，而金属离子的尺寸非常微小，因此，从原理上讲，电化学加工可以实现加工精度和微细程度在微米级甚至更小尺度的微加工。
只要采取措施精确地控制电流密度和电化学反应发生的区域，就能实现电化学微加工，达到对金属表面进行微量“去除”或“生长”加工的目的。
电化学是一门古老而又年轻的学科，一般公认电化学起源于1791年意大利解剖学家伽伐尼发现解剖刀或金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象。
1800年伏特制成了第一个实用电池，开始了电化学研究的新时代。
在经历了一个多世纪以后，电化学科学的发展和成就举世瞩目，无论是基础研究还是技术应用，从理论到方法，都有许多重大突破。
特种加工技术第4章电化学加工
局限性：1）加工稳定性和加工精度难以控制。2 ）杂散腐蚀严重。3）工具电极的设计和制造要求 高。4）设备投资大，设备的防腐、密封等要求较 高。5）电解产物处理困难，而且有许多影响环保 的因素。
图4-1 电化学加工原理
电化学加工原理
加工过程 活化和钝化 电极电位 电极极化 电解质溶液
将两片铜片作为电极，接上约12 V的直流电 ，并浸入CuCl2的水溶液中，电解质中的离子将 作定向运动，Cu2+离子将向阴极（负极）移动 ，并在阴极得到电子，还原成铜原子而沉积 在阴极表面。相反，在阳极表面不断有铜原 子失去电子，变成Cu2+离子而进入溶液（溶 解）。其实，任何两种不同的金属放入任何 导电的水溶液作，在电场的作用下都会有类 似的情况发生。阳极表面失去电子（氧化反 应）产生阳极溶解、蚀除，称为电解；阴极 得到电子（还原反应）金属离子还原成为原 子，沉积到阴极表面，称为电镀。
择加工参数的重要基础。 绝对精度是指工件的形状和尺寸相对其 设计图纸要求的偏差量。它取决于阴极
型面精度和加工间隙大小及均匀性。
重复精度是指用同一阴极加工出来的一
批零件的形状和尺寸的偏差量。它取决于 加工间隙的稳定性，工件和工具的安装误 差也有影响。
对粗糙度的影响：工件材料、工具电极、电 解液等。一般可达Ra1.25-0.016 mm。 1）工件材料成分越复杂、组织越疏松、晶 粒越粗大，则加工表面粗糙度越差。
一种金属与其盐溶液之间的电极 电位无法直接测量，但是盐桥法 可以测量出两种不同电极电位的 差。元素在25℃时的标准电极电 位，把金属放在此金属离子的有 效质量浓度为1 g/L的溶液中，此 电极的电位与标准氢电极的电位 差，作为标准电极电位，用U0表
特种加工__11第四章 电化学加工(3)
六 电解加工的基本设备
电解加工的基本设备有三大部分:直流 直流 电源, 电源,机床和电解液系统
电解加工的基本设备-电解电源
直流电源(电解电源) 直流电源(电解电源)
功率大,电流大,电压低(20V 功率大,电流大,电压低(20V) 要求其稳定性好, 要求其稳定性好,电压可调
微细加工时需要
脉冲电源 微能电源
电镀,电铸,涂镀及复合镀加工的不同
电镀
用于表面装饰,防锈,镀层 用于表面装饰,防锈,镀层1~50m,无精度要求 ,
电铸
复制,成型加工;镀层 以上, 复制,成型加工;镀层50 m以上,有精度要求 以上
涂镀
增加尺寸,改善表面性能;镀层 以上, 增加尺寸,改善表面性能;镀层1 m以上,有精度要 以上 求
电解加工工艺及应用
4. 套料加工
电解加工工艺及应用
5. 叶片加工
电解加工工艺及应用
其它应用
6. 7. 8. 9.
电解倒棱去毛刺 电解刻字 电解抛光 数控展成电解加工
第三节
电解磨削
电解磨削
属于电化学机械加工的范畴,电解作用和机械 属于电化学机械加工的范畴 电解作用和机械 磨削作用相结合的一种加工方法
�
复合镀加工
电镀耐磨层制造超硬零件;镀层 以上, 电镀耐磨层制造超硬零件;镀层50 m以上,有精度 以上 要求
电铸加工原理与工艺
原模表面 处理
电铸至指 定厚度
衬背 处理
脱 模
清洗 干燥
成 品
涂镀加工原理
复合镀加工原理
原理:在金属表面镀覆镍或钴的同时, 原理 : 在金属表面镀覆镍或钴的同时 , 将 磨料作为镀层的一部分也一起镀到 磨料 作为镀层的一部分也一起镀到 金属表面上. 金属表面上. 用途: 用途: 1 生成耐磨层 2 制作刀具
电化学加工
徐益 114件材料或在 其上镀覆金属材料等的特种加工，主要利用电 化学反应（或称电化学腐蚀）对金属材料进行 加工的方法。近几十年来，借助高新科学技术， 在精密电铸、复合电解加工、电化学微细加工 等发展较快。目前电化学加工已成为一种不可 缺少的微细加工方法。与机械加工相比，电化 学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用 于工业生产中。常用的电化学加工有电解加工、 电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶 炼等。
电化学加工特点：
电化学反映具有很高的反应速度，反应速率远远高于其他的制造工艺, 其电流密度达到10～500安/厘米；两电极的距离很小，约为0.1～1毫米， 且阴极对阳极被加工工件作相对运动；电解液在电极间隙高速通过,具 有高液压、高流速，带走反应中产生的大量金属溶解产物和气体以及热 量。其流体动力学状态至为复杂。 电解加工工艺与一般的机制工艺相 比较，具有以下特点： 能同时进行三维的加工，一次加工出形状复杂 的型面、型腔、异形孔；由于加工中工件与刀具（阴极）不接触,不会 产生切削力和切削热,不生成毛刺；与材料的机械性能(如硬度、韧性、 强度)无关，因此可加工一般机制工艺难以加工的高硬度、高韧性、高 强度材料，如硬质合金、淬火钢、耐热合金、钛合金，但与材料的电化 学性质、化学性质、金相组织密切有关。
电化学加工的电源：
电化学加工使用硅整流的稳压电源，并以全波整流取代了过去的半波 整流,保持5％以内的纹波，不仅提高了加工速度，而且还遏制了间隙 内的电弧和防止污物沉积于阴极。在调压方面，使用了饱和感抗器调 压和晶闸管调压两种方式。前者更适应目前电化学加工的水平。电源 规格分为3档：小型电源,电流为50～500安,用于加工小孔、去除毛刺、 抛光和用于中小型的阴极进行电解车削；中型电源,电流为1000～ 5000安,用于加工中等面积(50～150厘米2)的型孔和型腔；大型电源， 电流为10000～40000安，用于加工大型零件，加工面积可达200～ 1000厘米2或更大一些。通常使用的电压范围为12～20伏。对硬质合 金、钨、铜、铜锌合金等材料进行电解加工时，要求使用特殊电源。
第六章 特种加工 电化学
（2）电解研磨的应用
•抛光模具及 不锈钢容器
3、电解珩磨
电解珩磨适合普通珩磨难以加工的高硬度、高 强度和容易变形的精密零件的孔及精修内表面
第八节、阴极沉积加工
利用电解液中的金属正离子在外加电场的作用下沉积到阴极的 过程对工件进行加工的方法，属于电镀工艺范畴。 一、电镀
1.镀铬
62HRC
2.镀铜
电化学机械复合加工是由电化学阳极溶解作用和机械加 工作用结合起来对金属工件表面进行加工的复合工艺技术
一、电化学机械复合加工的分类 从机械工艺角度分： 电解磨削、电解研磨、电解珩磨、电化学超声加工、 电化学砂带磨削、电化学复合抛光、高精度化学机械工。 按电极设置方式分： 复合法 中间电极法
二、电化学机械复合加工的特点
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第一节、电解加工的机理和基本规律
一、电解加工的特点和应用 1）以简单的直线运动一次加工出复杂的形腔 2）可以加工高硬度、高强度和高韧性的材料 3）加工过程中无切削力和切削热 4）加工后零件无毛刺和残余应力 5）生产率较高 6）电极基本不损耗
工件精度及表面质量一般； 电解产物可能产生污染； 单件成本高；不适合单件小批量生产 工件为导电材料。
作 业 题
① 简述电化学加工时的“阳极过程”和“阴极过程”。 ② 什么是5/10/6
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-- 特点： （1）加工范围广；生产效率高，比机械磨削高的加工 速度。（效率3-5倍） （2）比电解加工高的加工精度和表面粗糙度（切削力、 热影响小，高原型表面）（Ra0.16um）， （3）较小的砂轮磨损（1/5-1/10)； （4）控制条件好 （5）成本低 • 难以获得锋利的工件刃口； • 设备需要防腐措施、排气装置。
二、重复精度与加工参数的关系 1、电解液的导电率 2、间隙电压对重复精度的影响
《先进制造技术》 第六讲：特种加工系列,电化学加工(二)
三.电解磨削
4.电解磨削的应用 电解磨削的应用 （1）硬质合金刀具的电解磨削 ） （2）硬质合金轧辊的电解磨削 ）
三.电解磨削
4.电解磨削的应用 电解磨削的应用 （3）电解研磨 ）
电铸、 四.电铸、涂镀及复合镀加工
1.电铸加工 电铸加工 （1）电铸加工的原理、特点和应用范围 ）电铸加工的原理、
动画
电铸、 四.电铸、涂镀及复合镀加工
1.电铸加工 电铸加工 （1）电铸加工的原理、特点和应用范围 ）电铸加工的原理、 2）电铸加工的特点 ） 能准确精密地复制复杂型面和细微纹路 能获得尺寸精度高表面粗糙度小于Ra0.1µm 能获得尺寸精度高表面粗糙度小于 的复制品， 的复制品，同一原模生产的电铸件一致性极好
借助石膏石蜡做原模材料， 借助石膏石蜡做原模工
1.电铸加工 电铸加工 （1）电铸加工的原理、特点和应用范围 ）电铸加工的原理、 3）电铸加工主要用于 ） 复制精细的表面轮廓花纹 复制注塑用的模具、电火花型腔加工用的电 复制注塑用的模具、 极材料 制造复杂、 制造复杂、高精度的空心零件和薄壁零件 制造表面粗糙度标准样块、 制造表面粗糙度标准样块、反光镜等特殊零件
3.电解磨削用电解液及其设备 电解磨削用电解液及其设备 （2）电解磨削用设备 ） 1）直流电源（5-20V） ）直流电源（ ） 2）电解液系统 （小型离心泵，过滤， ） 小型离心泵，过滤， 沉淀装置） 沉淀装置） 3）电解磨床 （与一般磨床相似，需专门制 ） 与一般磨床相似， 造的导电砂轮） 造的导电砂轮）
先进制造技术
第六讲：特种加工系列
——电化学加工（二）
E-mail: jhzhang@
目录
三.电解磨削 电解磨削
电铸、 四.电铸、涂镀及复合镀加工 电铸
精密与特种加工技术 _电化学加工
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电刷镀加工
1. 电刷镀技术的原理及特点
电刷镀加工时，工件接电源的负极，刷镀笔接电源的正极。裹有绝 缘包套，浸渍特种镀液的刷镀笔“贴合”在工件的被镀部位并作 相对运动。在阴极工件上，镀液中的金属离子在电场作用下与电 子结合，还原为金属原子而沉积形成镀层。 与有槽电镀相比，电刷镀加工有以下特点。
(1) 不需要镀槽，可以对局部表面直接刷镀，设备简单，操作方便， 可在现场使用，不易受工件大小、形状的限制。
5. 整体叶轮加工 通常整体叶轮都工作在高转速、高压或高温条件下，制造材料多为 不锈钢、钛合金或高温耐热合金等难切削材料；再加之其为整体 结构且叶片型面复杂，使得其制造非常困难，成为生产过程中的 关键。
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三 电铸及电刷镀加工
电解加工是利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料的减材加工。与此相反的是 利用电化学阴极沉积的原理进行的镀覆加工(增材加工)，主要包括电镀、电铸 及电刷镀三类。
(3) 借助石膏、石蜡、环氧树脂等作为原模材料，可把复杂零件的 内表面复制为外表面，或外表面复制为内表面，然后再电铸复制。
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电铸加工也存在一定局限性。
(1) 生产率低。由于电流密度过大易导致沉积金属的结晶粗大，强 度低。一般每小时电铸金属层为0.02~0.5 mm，加工时间长。 (2) 原模制造技术要求高。 (3) 有时存在一定的脱模困难。
(3) 大型、复杂、单件小批量工件的表面局部刷镀镍、铜、锌、镉、 钨、金、银等防护层，改善表面性能。
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3)中性盐溶液腐蚀性小，使用时安全，故应用普遍。 目前生产实践 中常用的电解液为中性电解液中的NaCl、NaNO3及NaClO3三种；
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电解液的流动形式
电解液的流动形式 图
特种加工
第二节 电解加工
特种加工讲稿
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第二节 电解加工
电解加工工艺选用原则
1. 难加工材料的加工 2. 复杂形状零件的加工 3. 批量大的零件加工 以上三项均满足时较合理，锻模的 精度要求不高，需求量大，常选用
特种加工讲稿 12
第二节 电解加工
二、电解加工时电极反应
（一）Fe在NaCl溶液中电解加工
特种加工讲稿 13
第二节 电解加工 （二）电解加工过程的电能利用
使电解加工过程进行的能源——电压U U>=UR+Ua+Uc
电能利用率主要与电解液、工件材料和电 流密度有关。注意与电流效率η有区别。
特种加工讲稿
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第二节 电解加工
三、电解液
电解液的主要作用： 1）导电介质； 2）参与电化学反应； 3）及时带走电解产物及热量。 （一）对电解液的基本要求： 1）有较高的电导率、离解度； 2）阴离子不产生阳极副反应，阳离子不在阴极沉积反应； 3）阳极反应最终产物为不溶性沉淀； 4）性能稳定，对设备腐蚀性小，对人无危害，价格低廉， 容易得到供应。
第二节 电解加工
（一）生产率 1．金属的电化学当量 k，ω
质量
体积
m kQ kIt
V It
k
称为体积电化学当量。引入电流效率η
m kIt
V It
特种加工讲稿
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第二节 电解加工
电流效率
m实际 m理论
100%
100% 时，可能是由于 m实际
生副反应。
特种加工讲稿
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第一节 电化学加工原理及分类
一、电化学加工的基本原理
（一）电化学反应过程 阳极：氧化反应 阴极：还原反应
特种加工题(3)-电化学加工部分
特种加工（电化学加工）1.电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的（电镀）、（涂覆）加工两大类。
2.电解磨削是电化学加工的（）。
①电化学复合加工；②阳极溶解；③化学抛光；④阴极沉积；1. 电解加工型孔过程中，（b ）a、要求工具电极作自动伺服进给；b、要求工具电极作均匀等速进给；c、要求工具电极作均加速进给；d、要求工具电极整体作超声振动。
2. 下列选项中不正确的选项是：（a ）a、电解加工中，加工速度与加工间隙成正比；b、电解加工中，加工速度与电流效率成正比；c、电解加工中，加工速度与工件材料的电化学当量成正比；d、电解加工中，加工速度与电解液的电导率成正比3. 电化学反应时，金属的电极电位越正，越易失去电子变成正离子溶解到溶液中去。
（×）4.电解加工时由于电流的通过，电极的平衡状态被打破，使得阳极电位向正方向增大（代数值增大）。
（√）4．电解磨削时主要靠砂轮的磨削作用来去除金属，电化学作用是为了加速磨削过程。
（×）。
5．阳极钝化现象的存在，会使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿，所以它是有害的现象，在生产中应尽量避免它。
（×）6．电化学反应时，金属的电极电位越负，越易失去电子变成正离子溶解到溶液中去。
（√）7．电解加工是利用金属在电解液中阴极溶解作用去除材料的，电镀是利用阳极沉积作用进行镀覆加工的。
（×）8．氯化钠电解液在使用中，氯化钠成分不会损耗，不必经常添加补充。
（√）9．法拉第电解定律认为电解加工时电极上溶解或析出物质的量与通过的电量成正比，它也适用于电镀。
（√）10．极化（概念）11．复合加工把两种特种加工方法复合在一起，或者把一种或两种特种加工方法和常规机械加工方法复合在一起，使之相辅相成、相得益彰的加工工艺，例如电解电火花加工、电解电火花磨削等。
12．平衡间隙（电解加工中）当电解加工一定时间后，工件的溶解速度和阴极的进给速度相等，加工过程达到动态平衡，此时的加工间隙为平衡间隙。
特种加工电化学加工原理
特种加工电化学加工原理电化学加工是一种利用电化学原理进行金属加工的特种加工方法。
它利用电化学腐蚀的原理，通过在电解液中通电，使阳极金属表面发生电化学反应，从而实现对金属表面的加工和改性。
电化学加工的基本原理是根据金属与电解液之间的化学反应，实现对金属表面的腐蚀或电解。
在电解液中通过外加电压或电流，使阳极金属发生电化学反应，从而改变金属表面的形状、大小和性能。
电化学加工的关键是要确定合适的电解液、电流密度和加工时间，以控制加工过程中产生的化学反应和电化学沉积。
电化学加工可以实现对金属表面的加工和改性，包括腐蚀、电解、电沉积和电刷等。
腐蚀是指通过电解液中的化学反应，使金属表面发生腐蚀，从而改变其形状和尺寸。
电解是指通过电解液中的电流，将金属离子溶解到阴极上，从而实现对金属表面的加工和改性。
电沉积是指通过电解液中的电流，将金属离子沉积到阳极上，从而改变金属表面的形状和尺寸。
电刷是指通过电解液中的电流，使阳极金属表面发生电化学反应，从而改变其表面形态。
电化学加工具有许多优点。
首先，它可以在常温下进行，不需要加热金属工件，从而避免了热加工过程中可能产生的变形和残余应力。
其次，电化学加工可以实现对金属表面的精密加工和微细结构的控制，具有较高的加工精度和表面质量。
另外，电化学加工还可以实现对复杂形状和薄壁结构的加工，具有较强的适应性和灵活性。
此外，电化学加工还可以在一定程度上改善金属表面的性能，如硬度、耐蚀性和耐磨性等。
电化学加工具有广泛的应用领域。
在航空航天、汽车制造和电子器件等领域，电化学加工被广泛应用于金属材料的精密加工和表面改性。
在微电子、光电子和纳米技术等领域，电化学加工被用于制备微细和纳米结构的金属材料。
在环境保护和资源回收等领域，电化学加工被用于废水处理和金属回收等工艺。
电化学加工是一种利用电化学原理进行金属加工的特种加工方法。
它通过控制电解液、电流密度和加工时间等参数，实现对金属表面的精密加工和改性。
电解磨削加工工艺方案
电解磨削加工工艺方案1. 引言电解磨削是一种将化学腐蚀与机械磨削相结合的超精密加工技术，广泛应用于微细加工领域。
本文将介绍电解磨削加工的工艺方案，包括加工原理、设备要求、工艺参数等内容。
2. 加工原理电解磨削加工基于电化学原理，在特定的电解液中，通过施加电压和电流，使工具电极和工件电极之间发生电化学反应，实现去除工件表面的材料。
在磨粒的作用下，工件表面得到磨削和抛光，从而实现高精度加工。
3. 设备要求3.1 电解液供应装置电解液供应装置是电解磨削加工的关键设备之一，它用于提供稳定的电解液流动，并保持电解液的纯净度。
电解液供应装置应具备以下要求：•稳定的供液能力，能够满足加工过程中的电解液需求；•过滤装置，能够有效去除电解液中的杂质；•温度控制装置，能够控制电解液的温度在合适的范围内。
3.2 电源装置电源装置用于提供适当的电压和电流，以控制电解过程中的能量输入。
电源装置应具备以下要求：•稳定的电流和电压输出，能够满足加工的要求；•控制精度高，能够精确控制加工过程中的能量输入。
3.3 电解磨削设备电解磨削设备是实施电解磨削加工的主要设备，它由电解液供应装置、电源装置、工具电极、工件电极和控制系统等组成。
电解磨削设备应具备以下要求：•结构紧凑，便于操作和维护；•具备高精度的电极定位和加工控制能力；•具备安全保护措施，防止意外事故的发生。
4. 工艺参数4.1 电解液电解液是电解磨削加工过程中的重要参数之一，不同的加工任务需要使用不同的电解液。
常用的电解液有硫酸、硝酸、氯化铁等。
选择合适的电解液要考虑以下因素：•工件材料的特性；•加工精度和表面质量的要求；•电解液的成本和环境友好性。
4.2 电解液浓度和温度电解液的浓度和温度对加工质量和效率有重要影响。
一般来说，较高的电解液浓度和适宜的温度可以提高磨削速度和表面质量。
但过高的浓度和温度可能会引起过热和腐蚀问题。
因此，需要根据具体情况选择合适的浓度和温度。
4.3 电压和电流电压和电流是控制电解磨削加工过程的重要参数。
特种加工 - 副本
1．加工是指利用电能、电化学能、化学能、光能、声能、热能为主，不用机械能或以机械能为辅的去除材料的新颖加工方法。
（√）1．电火花加工，粗加工时工件常接（负）极，精加工时工件常接（正）极；线切割加工时，工件接（正）极；电解加工时，工件接（正）极；电解磨削时，工件接（正）极；电铸加工时，工件接（负极）；电子束加工时，工件接（正极）；离子束加工时，工件接（负极）。
1．特种加工答：是指利用电能、电化学能、化学能、光能、声能、热能为主，不用机械能或以机械能为辅的去除材料的新颖加工方法。
3．电火花加工时的自动进给系统和车、钻、磨削时的自动进给系统，在原理上、本质上有何不同？为什么会引起这种不同？答：电火花加工时工具电极和工件间并不接触，火花放电时需通过自动调节系统保持一定的放电间隙，而车、钻、磨削时是接触加工，靠切削力把多余的金属除去，因此进给系统是刚性的、等速的，一般不需要自动调节。
1．电火花加工是非接触加工（指工具和工件不接触），所以加工后的工件表面无残余应力。
（×）1．电火花加工按工件和工具电极相对运动的关系可分为：电火花（穿孔和成形加工），（电火花线切割），（电火花磨削），（电火花同步回转共轭加工），（电火花刻字、强化）等类型。
2．电火花加工时靠火花放电产生（局部、瞬时的高温）将金属蚀除下来的。
3．电火花加工蚀除金属材料的微观物理过程可分为：（介质电离击穿）、（火花放电能量转换）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离恢复绝缘）四个阶段。
4．电火花加工中把（由于正负极接法不同而蚀除量不同）的现象叫极性效应。
电火花型腔加工的工艺方法有：（单电极加平动法）、（多次更换电极法）、（分解电极法）、（简单电极数控创成法）等。
1．一般来说，精密电火花加工时电极是：a、高损耗；b、低损耗；c、零损耗；d、负损耗。
（a ）2．用电火花加工冲模时，若加工间隙与配合间隙相同，可选用哪种工艺方法？a、直接配合法；b、修配冲头法；c、修配电极法。
04-第四章-电化学加工-特种加工课件-gbi
§4.2.3 电解液
Precision Engineering Lab., Xiamen Univ.
常用电解液
NaClO3、NaNO3
钝化型电解液，非线性电解液
B
E
A
C
D
§4.2.3 电解液
Precision Engineering Lab., Xiamen Univ.
NaCl与NaClO3、NaNO3的对比
金属的活化
利用阳极溶解原理的电化学加工时，若阳极溶解 过程缓慢，会影响生产率。
活化：使金属钝化膜破坏的过程称为活化。
影响活化的因素
加热电解液；通入还原性气体或某些活性离子
（Cl-）；采用机械办法破坏钝化膜等。
§4.1 电化学加工原理及分类
Precision Engineering Lab., Xiamen Univ.
电极电位
(a)活泼金属的双电层
(b)不活泼金属的双电层
§4.1 电化学加工原理及分类
Precision Engineering Lab., Xiamen Univ.
双电层的电位分布
Ua U Ub
U-金属与溶液间的双电层电位差；Ua -双电层紧密部分的电位差； Ub -双电层分散部分的电位差；a-紧密层；b-分散层；c-溶液
Precision Eng
当阳极极化严重时，导致电极电位与溶液中某些
阴离子相差不多，除产生阳极溶解外，还产生一 些副反应，使得电流效率降低，例如阳极析氧。 阳极钝化 金属成为高价金属离子溶解
§4.2.3 电解液
Precision Engineering Lab., Xiamen Univ.
§4.1 电化学加工原理及分类
《特种加工技术》课件 项目七 电化学加工
任务一 电解加工
二、电解加工
4.电解加工工艺及其应用 （1）深孔扩孔加工 深孔扩孔加工按阴极的运动形式，可分为固定式和移动式两种
固定式即工件和阴极间没有相对运动
移动式加工通常多采用卧式，阴极在零件内孔作轴向移动
固定式阴极深孔扩孔原理图
移动式阴极深孔扩孔示意图
加工过程中阴极工 具在理论上不会损 耗，可长期使用
二、电解加工
2.电解加工的特点
主要缺点、 局限性
任务一 电解加工
1
不易达到较高的加工 精度和加工稳定性
3
电解加工的附属设备较多 ，占地面积较大，机床要 有足够的刚性和防腐性能 ，造价较高
2
电极工具的设计和修 正比较麻烦，因而很 难适用于单件生产
4
电解产物需进行妥善处 理，否则将污染环境
二、电解加工
1.电解加工过程
（a）
（b）
电解加工成形原理
任务一 电解加工
电解加工成形原理，图中的细竖线表示通过阴极（工具） 与阳极（工件）间的电流，竖线的疏密程度表示电流密度的大 小。在加工开始时，阴极与阳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，阳极溶解速度也就较快，见图 （a）。由于工件相对工件不断进给，工件表面就不断被电解 ，电解产物不断被电解液冲走，直至工件表面形成与阴极工作 面基本相似的形状为止，如图（b）所示。
电解刻字
任务一 电解加工
电解刻字可以在那些常规的机械刻字不能进行的表 面上刻字。电解刻字时，字头接阴极，工件接阳极，二 者保持大约0.1mm的间隙，中间滴注少量的钝化型电解 液，在大约1~2s的时间内完成工件表面的刻字工作。目 前可以做到在金属表面刻出黑色的印记，也可在经过发 蓝处理的表面上刻出白色的印记。
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电解磨削的优势
电解磨削的效率一般高于机械磨削 ，磨轮损耗较低，加工工件表面产生 热量少，所以不产生磨削烧伤、裂纹 、残余应力、加工变质层和毛刺等， 表面粗糙度一般为R 0.63～0.16微米 ，最高可达R 0.04～0.02微米。
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影响加工精度的因素
1. 电解液
▪ 电解液的成分直接影响到阳极表面钝化膜的性质。如果所生成 的钝化膜结构疏松，对工件表面的保护能力差，加工精度就低 。要获得高精度的零件，在加工过程中工件表面应生成一层结 构致密、均匀、保护性能良好的低价氧化物。钝化性电解液形 成的阳极钝化膜不易受到破坏。硼酸盐、磷酸盐等弱电解质的 含氧酸盐的水溶液都是较好的钝化性电解液。
▪ 加工硬质合金时，要适当控制电解液的pH值，因为硬质合金的 氧化物易溶于碱性溶液中。要得到较厚的阳极钝化膜。不应采 用高pH值的电解液，一般pH=7-9为宜。PageΒιβλιοθήκη ▪ 102. 被加工材料的性质
▪对成分复杂的材料，由于不同金属元素的电极电位不 同，阳极溶解速度也不同，特别是电解磨削硬质合金 和钢料的组合件时，问题更为严重。因此，要研究适 合多种金属、同时均匀溶解的电解液配方，这是解决 多金属材料电解磨削的主要途径。
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4. 机械因素
▪电解磨削过程中，阳极表面的活化主要是机械磨削作 用，因此机床的成形运动精度、夹具精度、磨轮精度 对加工精度的影响是不可忽略的。其中电解磨轮占有 重要地位，它不但直接影响到加工精度，而且影响到 加工间隙的稳定。电解磨削时的加工间隙是由电解磨 轮保证的，为此，除了精确休整砂轮外，砂轮的磨料 应该选择较硬的、耐磨损的材料。
定义
电解加工与机械磨削相结合的特种 加工，又称电化学磨削，英文简称 ECG。电解磨削是20世纪50年代初美 国人研究发明的为电解磨削的原理。 工件作为阳极与直流电源的正极相连 ；导电磨轮作为阴极与直流电源的负 极相连。
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电解磨削简介
磨削时，两者之间保持一定的磨削压力，凸出于 磨轮表面的非导电性磨料使工件表面与磨轮导电基体 之间形成一定的电解间隙（约0.02～0.05毫米），同 时向间隙中供给电解液。在直流电的作用下，工件表 面金属由于电解作用生成离子化合物和阳极膜。这些 电解产物不断地被旋转的磨轮所刮除，使新的金属表 面露出，继续产生电解作用，工件材料遂不断地被去 除，从而达到磨削的目的。
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电解磨削用设备
电解磨削的设备主要包括直流电源、电解液系统和电解磨 床。
电解磨削用的直流电源要求有可调的电压（5-20V）和较硬 的外特性，最大工作电流视加工面积和所需生产率可自101000A不等。只要功率许可，一般可以和电解加工的直流电源 设备通用。
供应电解液的循环泵一般用小型离心泵，但最好是耐酸、 耐腐蚀的。还应该有过滤和沉积电解液杂质的装置。在电解过 程中有时会产生对人体有害的气体，如一氧化碳等，因此在机 床上最好设有强制抽气装置或中和装置，否则至少要在空气较 流通的地方操作。电解液的喷射一般都用管子和便喷嘴，喷嘴 接到砂轮的上方，向工作区域喷射电解液。
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电解磨床与一般磨床相似，在没有专用磨床时，可以用其 它磨床改装，改装工作主要有：①增加导电装置。②将砂轮主 轴和床身绝缘，不让电流有可能在轴承的摩擦面间流动。③将 工具、夹具和机床绝缘。④增加机床对电解溶液的防溅防锈装 置。为了减轻和避免机床的腐蚀，机床与电解液接触的部分应 选择耐腐蚀性较好的材料。
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电解磨削所使用的电解液应具有下列特性：
1.能使金属表面生成结构紧密、黏附力强的钝化膜。 2.导电性好，生产效率高。 3.机床及夹具的腐蚀性要小。 4.要对人体无害。
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适用范围
电解磨削适合于磨削各种高强度、 高硬度、热敏性、脆性等难磨削的金 属材料，如硬质合金、高速钢、钛合 金、不锈钢、镍基合金和磁钢等。用 电解磨削可磨削各种硬质合金刀具、 塞规、轧辊、耐磨衬套、模具平面和 不锈钢注射针头等。
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工件作为阳极与直流电源的正极相连；导 电磨轮作为阴极与直流电源的负极相连
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图所示为电解磨削加工过程原理图，图中1为 磨粒，2为导电砂轮的结合剂（铜或石墨），3为 被加工工件，4为电解产物（阳极钝化薄膜），间 隙被电解液5充满。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 在电流与电解液的作用下发生电解作用（电化学腐 蚀），被氧化成一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜4， 一般称它为阳极薄膜。但刚形成的阳极薄膜迅速被 导电砂轮中的磨料刮除，在阳极工件上又露出新的 金属表面并被继续电解。这样，其电解作用和刮除 薄膜的切削作用交替进行，使工件连续的被加工， 直至达到一定的尺寸精度和表面粗糙度。
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导电砂轮1与直流电源的负极相连，被加工工件2（ 硬质合金车刀）接正极，它在一定压力下与导电砂轮 相接触。加工区域中送入电解液3，在电解与机械磨
削的双重作用下，车刀的后刀面很快就被磨光。
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电解液
电解液一般采用硝酸钠、亚硝酸钠 和硝酸钾等成分混合的水溶液，不同 的工件材料所用电解液的成分也不同 。导电磨轮由导电性基体(结合剂)与 磨料结合而成，主要为金属结合剂金 刚石磨轮、电镀金刚石磨轮、铜基树 脂结合剂磨轮、陶瓷渗银磨轮和碳素 结合剂磨轮等，按不同用途选用。