电化学机械加工的原理及其主要应用

《精密与特种加工》

课程大作业

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分数（百分制）：完成时间：年月日题目：电化学机械加工的原理及其主要应用

电化学加工是利用电化学反应对金属材料进行加工的方法。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磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。

电化学加工的原理是：利用电极在电解液中发生的电化学作用对金属材料进行成形加工。其中电流的形成包括金属中自由电子的定向移动，溶液中的正负离子的定向移动。优点：可以加工复杂的三维曲面且不留下条纹痕迹。其特点有无应力加工、无毛刺加工、工具和工件不接触，工具无磨损。缺点：不能加工非导电材料以及有尖锐内角（r<0.2）、电化学加工设备容易腐蚀和生锈。已经广泛应用于涡轮、齿轮、异型孔等复杂型面、型孔的加工以及炮管内膛线加工和去毛刺等工艺过程。

电化学加工有三种不同类型。第一类是利用电化学反应中的阳极溶解：包括电解加工和电解抛光等；第二类是利用电化学反应中的阴极沉积：包括电镀、电铸、涂镀等；第三类是利用电化学加工和其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺：包括电解磨削等。

1.电解抛光

原理：它是一种表面光整加工方法，利用金属在电解液中的电化学阳极溶解作用使阳极凸起部分发生选择性溶解以形成平滑表面的方法。电解抛光可以提高表面耐磨性和耐

腐蚀性，不产生新的变质层、残余应力，不改变工件形状和尺寸，只降低工件的表面粗糙度和改善表面物理机械性能。电解抛光的加工原理与电解加工相比：（1）加工间隙大（2）去除表面材料较均匀（3）加工在钝化区间进行。

应用：电解抛光主要应用于不锈钢制品的自行车配件、门窗、五金配件、复合管、医疗器械、水处理设备等，特别是对于异形件，机械抛光无法操作的工件。

2.电化学机械抛光

原理：将电化学预抛光和机械精抛光有机的结合在一起，发挥了电化学和机械抛光的优点。它不受材料硬度和韧性的限制，可抛光各种复杂形状的工件，与电解磨削类似。导电抛光工具使用金钢石导电锉或石墨油石，接到电源的阴极，被抛光的工件（如模具）接到电源的阳极。

应用：去除不锈钢、耐热合金、复杂形状或薄壁零件机械加工后残剩的毛刺，并将其锐边倒平，提高表面光洁度。

3.电解磨削

原理：阳极为工件，与直流电源正极相连；阴极为导电磨轮，与直流电源负极相连。磨削时，两者间保持一定磨削压力，凸出于磨轮表面的非导电性磨料使工件表面和磨轮基体间形成0.02-0.05mm的电解间隙，同时间隙中供给电解液。在直流电作用下工件表面被电解并被磨轮刮除，新的工件表面露出，达到磨削的目的。

应用：电解磨削可磨削各种硬质合金刀具、塞规、耐磨衬套、模具平面和不锈钢注射针头等。磨削各种高强度、高硬度的金属材料如不锈钢，钛合金等等。

4.电铸

原理：利用金属的电解沉积精确复制形状复杂的工件，是电镀的特殊应用。阳极：金属失去电子溶解；阴极：得到电子还原为金属沉积在阴极。把原模型作为阴极，电铸材料作阳极，置于与阳极材料相同的金属盐溶液中，在电解作用下，原模型表面沉积出电铸层，达到所需厚度取出，电铸层与原模分离，获得与原模形状相对应的复制件。

应用：精确复制较复杂和某些难于用其他方法加工的特殊形状模具及工件，如：玩具、邮票的印刷板、手机按键、数码按键、汽车车灯等。

参考文献：

（1）徐家文《电化学加工技术原理工艺及应用》国防工业出版社2008.5

（2）韦瑶，杜高昌;电化学抛光工艺的研究及应用[J];表面技术;2001年01期

（2）韦瑶，杜高昌;电化学抛光工艺的研究及应用[J];表面技术;2001年01期

（2）韦瑶，杜高昌;电化学抛光工艺的研究及应用[J];表面技术;2001年01期（2）韦瑶，杜高昌;电化学抛光工艺的研究及应用[J];表面技术;2001年01期