电解加工新技术

有利于电蚀产物的去除。
历史
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1970s，国际上开始研究并有部分应用。（苏联等注
重机理、机床、电源及控制系统，日本、西方国家
注重小电流、微秒级在细小零件和抛光中应用） 目前：俄罗斯研制的机床加工出的精密模具精度可 达0.02mm 荷兰菲利普制造技术中心，开发精度可达微米级
在微小间隙的微秒级脉冲电流光整加工中，在一定条件下产
生微火花放电，击穿毛坯误差最高点的阳极钝化膜，使该处 溶解速度加大，切断间隙也相应缩小
理化特性变化对加工结果的影响
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加工精度的提高（集中蚀除能力提高，散蚀能力减低，提高
平整度，减少了遗传误差；加工间隙的减小、均匀化使电解
A. 实现了微小间隙（Δ≤0.05mm）的加工，电流密度得到大幅 度的提高，在型腔、型面加工中可达150A/cm2（若k=1:1 ，电流密度提高的倍数大于1，因此脉冲的平均蚀除速度要 大于直流） B. 反向电流的影响（加速了去极化的过程，平均电流密度较 大幅度的提高，进给速度提高）
加工结果（续）
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随着脉冲占空比的增大，质量逐步提高，表面
为加工间隙均匀性逐渐增强，复制精度逐步提
高，加工表面质量和流场也逐渐改善 加工精度的提高，在直流加工变为脉冲电流时 ，表面明显，而随着占空比的增大，表面越来 越弱
微秒级脉冲电流电解加工
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加工结果
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脉冲电流加工质量远高于直流加工
1. 加工间隙均匀
2. 流场改善（直流：在肋部和大小头的连接处，因流线 相交，局部形成凹陷。型腔上口有明显的喇叭口。脉 冲：消除以上缺陷或明显改善） 3. 表面质量高（直流：Ra0.16μm，大小头的底部和侧
壁有流纹；脉冲：< Ra0.08μm，没有明显的流纹 ）
脉冲电流电解加工的应用
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脉冲电流电解加工在中小叶片型面、模具型
腔、小孔加工中均成功应用。
以连杆锻模为例（批量大、具有代表性）
型腔尺寸较大，形状复杂，肋部为窄槽型，型面中圆
弧面、斜面甚多，且各个部分的型面倾角和曲率半
径不一，电场、流场分布复杂，加工深度较大，且 不同深度时的实际加工面积较大。参数变化频繁，
过程难以控制
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材料：5CrNiMo 加工深度：19.5mm 加工锻模型腔投影面积：152cm2 工具阴极反拷成型，成型后未加修正 电解液：NaNO3 60g/L+NaClO3 20g/L;温度2 0-30oC,压力0.8MPa；流量120-200L/min
成型的复制性改善，使工件与工具的一致性提高，提高了复 制精度。加工精度可达0.05mm内）
表面状况的改善（流速场、温度场趋于均匀，溶解速度趋于
一致，避免了因微观溶解速度不一致而形成的选择性腐蚀。 光整加工的Ra0.20um）
理化特性变化对加工结果的影响
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加工效率提高
电化学加工技术 第三章 电解加工新技术
电解加工新技术
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1. 加工技术实用性的重要指标（加工精度、表 面质量、生产率）
2. 电解加工的特点：
① 生产率高
② 表面质量好
③ 加工精度不够高 新研究、新技术主要针对的提高加工精度的问题
电解加工新技术
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3.1 脉冲电流电解加工
3.2 小间隙电解加工
3.3 振动进给电解加工
பைடு நூலகம்
3.4 数控展成电解加工
3.5 微精电解加工
3.1 脉冲电流电解加工
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脉冲电流电解加工
脉冲间隔时间内，利用电解液的流动和冲刷使加工间
隙内电解液电导率基本均匀； 由于使阴极析氢呈现脉冲状，对电解液起到搅拌作用，
中国：合工大开发出大功率脉冲、直流两用电源（5
000A）；华工开发的微秒级脉冲电解加工，最小加 工间隙达0.05mm，加工精度显著提高
脉冲电流加工原理
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脉冲电流：随时间作周期性脉动变化的单方 向流动的电流，实质上是有规律的间歇加工
优越性：
1. 能有效地影响阳极的电化学反应过程，使电解液的 非线性性能得到加强 2. 改善电场（在间歇内，通道中的电解产物、析气、 析热充分排出，电解液更新，在加工前的各处电解 液的电导率一致） 3. 改善流场（在脉冲电流阶跃的同时，加工间隙中产 生同步的析气压力波，促进电解液的扰动）
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1. 脉冲电流加工比连续电流加工的加工精度高，随着 脉冲占空比K（ton:toff）的减小，加工精度不断提高 ，当K<1：20以后，变化趋缓。 2. 脉冲电流加工还可以降低表面粗糙度、增加表面光
亮度、改善表面质量
3. 占空比越大，切断电流密度越大，加工精度越高， 但由于加工时间太短，加工速度降低，一般来说， 占空比为1:1-1:3，基本上能兼顾精度及生产率
1. 新型快速功率电子开关元件（MOSFET、IGBT）
的出现（1990s），是实现高频（kHZ级）、窄脉
冲（μs级）电流电解加工的基础。
2. 研究结果：提高集中蚀除能力，可实现0.05mm以
下的微小间隙加工，提高加工精度和表面质量， 型腔最高重复精度可达0.05mm，最低粗糙度可达 Ra0.40μm，使得电解加工成为精密加工的技术， 并促使加工过程稳定，简化工艺。
电流参数及间隙分布
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电流模式
占空比
底面间隙及差值/mm
侧面和法 向间隙 /mm 0.6-1.2 0.6-0.9
0.6-0.75 0.6-0.7
1 2
3 4
直流 脉冲电流
脉冲电流 脉冲电流
0.64-0.73 0.09 1:2
1:3 1:4
0.66-0.71 0.05
0.62-0.65 0.03 0.62-0.64 0.02
微秒级脉冲电流电解加工机理
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1. 微秒级脉冲电流引起加工间隙过程物理、化学特
性的新变化
间隙流场进一步改善（直流：0.10-0.15mm，1KHz：0.07m
m，10kHZ：0.04mm）
间隙电流场的改善（斜率加大，i高度集中在毛坯误差最大 出，随着频率提高，切断间隙缩小）