電化學加工(Electrochemical Machiining 簡稱ECM),包括

1、第四章第四章 電化學加工電化學加工1電化學加工（電化學加工（Electrochemical Machiining 簡稱簡稱ECM），包括從工件上去除金屬的），包括從工件上去除金屬的電解加工和向工件上沉積金屬的電鍍、電解加工和向工件上沉積金屬的電鍍、涂覆加工兩大類。涂覆加工兩大類。第四章第四章 電化學加工電化學加工第四章第四章 電化學加工電化學加工24.1 電化學加工原理及分類電化學加工原理及分類4.2 電解加工電解加工4.3 電解磨削電解磨削4.4 電鑄、涂鍍及復合加工電鑄、涂鍍及復合加工第四章第四章 電化學加工電化學加工34.1 電化學加工原理及分類電化學加工原理及分類一、一、 電化學加工的

2、基本原理電化學加工的基本原理（一）. 電化學加工的過程圖1所示為電化學加工的原理。兩片金屬銅(Cu)板浸在導電溶液，例如氯化銅(CuCl2)的水溶液中，此時水(H2O)離解為氫氧根負離子OH和氫正離子H+，CuCl2離解為兩個氯負離子2Cl和二價銅正離子Cu2+。當兩個銅片接上直流電形成導電通路時，導線和溶液中均有電流流過，在金屬片(電極)和溶液的界面上就會有交換電子的反應，即電化學反應。溶液中的離子將作定向移動，Cu2+正離子移向陰極，在陰極上得到電子而進行還原反應，沉積出銅。 第四章第四章 電化學加工電化學加工4在陽極表面Cu原子失掉電子而成為Cu2+正離子進入溶液。溶液中正、負離子的定向

3、移動稱溶液中正、負離子的定向移動稱為電荷遷移。在陽、陰電極表面發(fā)生得為電荷遷移。在陽、陰電極表面發(fā)生得失電子的化學反應稱為電化學反應。失電子的化學反應稱為電化學反應。這種利用電化學反應原理對金屬進行加工(圖4-1中陽極上為電解蝕除，陰極上為電鍍沉積，常用以提煉純銅)的方法即電化學加工。第四章第四章 電化學加工電化學加工5圖4-1 電解(電鍍)液中的電化學反應ieei211陽極；2陰極OHClHCu2第四章第四章 電化學加工電化學加工6（二）（二） 電解質溶液電解質溶液電解質：電解質：溶于水后能導電的物質。分為強電解質和弱電解質。電解液：電解液：電解質的水溶液。溶液中正負離子的電荷相等，所以整個

4、溶液保持電的中性。第四章第四章 電化學加工電化學加工7（三）（三）.電極電位電極電位在電解質溶液中，活潑金屬表面帶負電，溶液帶正電，形成雙電層。由于雙電層的存在，在金屬和它的鹽溶液之間形成電位差，成為金屬的電極電位電極電位，由于它在金屬和其鹽溶液中的溶解和沉積相平衡時的電位差，又稱為平衡電極平衡電極電位。電位。第四章第四章 電化學加工電化學加工8第四章第四章 電化學加工電化學加工9第四章第四章 電化學加工電化學加工10（四） 電極的極化極化現(xiàn)象極化現(xiàn)象：當有電流流過時，電極的平衡狀態(tài)遭到破壞，陽極的電極電位正移，陰極的電極電位負移。 超電位超電位：極化后的極電位和平衡電位的差值。濃差極化濃差極

5、化電化學極化電化學極化第四章第四章 電化學加工電化學加工11（五）（五） 金屬的鈍化和活化金屬的鈍化和活化鈍化使金屬陽極溶解過程的超電位升高，鈍化使金屬陽極溶解過程的超電位升高，使電解速度減慢。使電解速度減慢?；罨菏菇饘倌て茐牡倪^程稱為活化?；罨菏菇饘倌て茐牡倪^程稱為活化。第四章第四章 電化學加工電化學加工12二二. 電化學加工分類電化學加工分類1.利用電化學陽極溶解進行加工：電解加工、電解拋光等；2.利用化學陰極沉積、涂覆進行加工：電鍍、涂鍍、電鑄等；3.利用電化學加工和其他加工方法相結合的電化學復合加工：電解磨削等。第四章第四章 電化學加工電化學加工13表4-1 電化學加工分類類別 加

6、工方法及原理 應 用 電解加工(陽極溶解) 電化學拋光(陽極溶解) 用于形狀尺寸加工 用于表面加工 電鍍(陰極沉積) 電鑄(陰極沉積) 用于表面加工 用于形狀尺寸加工 電極磨削(陽極溶解、機械磨削) 電解放電加工(陽極溶解、電火花蝕除) 用于形狀尺寸加工 用于形狀尺寸加工 電解加工可以加工復雜成型模具和零件，例如汽車、拖拉機連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動機的扭曲葉片，汽輪機定子、轉子的扭曲葉片，炮筒內管的螺旋“膛線”(來復線)，齒輪、液壓件內孔的電解去毛刺及擴孔、拋光等。電鍍、電鑄可以復制復雜、精細的表面第四章第四章 電化學加工電化學加工14一、電解加工過程及其特點一、電解加工過程及其特點

7、電解加工（電解加工（electrochemical machiningelectrochemical machining，ECMECM）是利用）是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解反應而去除工件上多余金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解反應而去除工件上多余的材料、將零件加工成形的一種方法。的材料、將零件加工成形的一種方法。 4.2電解加工電解加工第四章第四章 電化學加工電化學加工151-直流電源 2-工具陰極 3-工件陽極4-電解液泵 5-電解液加工時，工件接電源正極（陽極），按一定形狀要求制成的工具接負極（陰極），工具電極向工件緩慢進給，并使兩極之間保持較小的間隙（通常為0.020.7mm），利用電解液泵

8、在間隙中間通以高速（550m/s）流動的電解液。在工件與工具之間施加一定電壓，陽極工件的金屬被逐漸電解蝕除，電解產(chǎn)物被電解液帶走，直至工件表面形成與工具表面基本相似的形狀為止。第四章第四章 電化學加工電化學加工16圖中的細豎線表示通過陽極（工件）和陰極（工具）間的電圖中的細豎線表示通過陽極（工件）和陰極（工具）間的電流。豎線的疏密程度表示電流密度的大小加工開始時，工流。豎線的疏密程度表示電流密度的大小加工開始時，工件陽極與工具陰極的形狀不同，工件表面上的各點至工具件陽極與工具陰極的形狀不同，工件表面上的各點至工具表面的距離不等，因而各點的電流密度不等。表面的距離不等，因而各點的電流密度不等。陽

9、極與陰極距離較近的地方通過的電流密度較大，電解液的陽極與陰極距離較近的地方通過的電流密度較大，電解液的流速也較高，陽極溶解的速度也就較快，而距離較遠的地流速也較高，陽極溶解的速度也就較快，而距離較遠的地方，電流密度就小，陽極溶解就慢。由于工具相對工件不方，電流密度就小，陽極溶解就慢。由于工具相對工件不斷進給，工件表面上各點就以不同的溶解速度進行溶解，斷進給，工件表面上各點就以不同的溶解速度進行溶解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，直至工件表面形成與工具表電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，直至工件表面形成與工具表面基本相似的形狀為止。面基本相似的形狀為止。第四章第四章 電化學加工電化學加工17） 加工范圍廣加

10、工范圍廣 ： 不受材料本身強度、硬度和韌性的限制，不受材料本身強度、硬度和韌性的限制，可加工高強度、高硬度和高韌性等難切削的金屬材料，如淬火鋼、鈦合金、可加工高強度、高硬度和高韌性等難切削的金屬材料，如淬火鋼、鈦合金、硬質合金、不銹鋼、耐熱合金，可加工葉片、花鍵孔、炮管膛線、鍛模等硬質合金、不銹鋼、耐熱合金，可加工葉片、花鍵孔、炮管膛線、鍛模等各種復雜的三維型面，以及薄壁、異形零件等。各種復雜的三維型面，以及薄壁、異形零件等。2 2）生產(chǎn)效率高：）生產(chǎn)效率高：約為電火花加工的約為電火花加工的5 51010倍以上，在某些情況下比切倍以上，在某些情況下比切削加工的生產(chǎn)率還高。且加工生產(chǎn)率不直接受加

11、工質量的限制，故一般適削加工的生產(chǎn)率還高。且加工生產(chǎn)率不直接受加工質量的限制，故一般適宜于大批量零件的加工。宜于大批量零件的加工。3 3）表面質量好：）表面質量好：加工中無切削力和切削熱的作用，所以不產(chǎn)生由此加工中無切削力和切削熱的作用，所以不產(chǎn)生由此引起的變形和殘余應力、加工硬化、毛刺、飛邊、刀痕等，可以達到較低引起的變形和殘余應力、加工硬化、毛刺、飛邊、刀痕等，可以達到較低的表面粗糙度（的表面粗糙度（Ra1.25Ra1.250.2m0.2m）和）和0.1mm0.1mm左右的平均加工精度。電解微左右的平均加工精度。電解微細加工鋼材的精度可達細加工鋼材的精度可達101070m70m。適合于加工

12、易變形或薄壁零件。適合于加工易變形或薄壁零件。4 4）加工過程中工具電極理論上無損耗，可長期使用加工過程中工具電極理論上無損耗，可長期使用。因為工具陰極材料本身不參與電極反應，其表面僅產(chǎn)生析氫反應，同時工因為工具陰極材料本身不參與電極反應，其表面僅產(chǎn)生析氫反應，同時工具材料又是抗腐蝕性良好的不銹鋼或黃銅等，所以除產(chǎn)生火花短路等特殊具材料又是抗腐蝕性良好的不銹鋼或黃銅等，所以除產(chǎn)生火花短路等特殊情況外，工具陰極基本上沒有損耗。情況外，工具陰極基本上沒有損耗。電解加工的特點電解加工的特點第四章第四章 電化學加工電化學加工18不易達到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性不易達到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性。 原

13、因：影響間隙電場和流場穩(wěn)定性的參數(shù)多，難控制。原因：影響間隙電場和流場穩(wěn)定性的參數(shù)多，難控制。 陰極設計制造困難，精度難保證。陰極設計制造困難，精度難保證。附屬設備多，占地面積大，機床要有足夠的附屬設備多，占地面積大，機床要有足夠的剛度和防腐性能。造價高，一次性投資大剛度和防腐性能。造價高，一次性投資大。電極工具的設計修正比較麻煩，難適于單件電極工具的設計修正比較麻煩，難適于單件生產(chǎn)。生產(chǎn)。電解液要妥善處理。電解液要妥善處理。電解加工缺點和局限性電解加工缺點和局限性第四章第四章 電化學加工電化學加工19電解加工的優(yōu)點和缺點都很突出，關于正確選擇電解加電解加工的優(yōu)點和缺點都很突出，關于正確選擇電

14、解加工工藝，我國專家提出了三原則：工工藝，我國專家提出了三原則： 適于加工難加工材料適于加工難加工材料 適于加工相對復雜零件的加工適于加工相對復雜零件的加工 適于大批量另加加工。適于大批量另加加工。同時滿足，可考慮使用電解加工。同時滿足，可考慮使用電解加工。第四章第四章 電化學加工電化學加工20二、電解加工的電極反應二、電解加工的電極反應陽極處，電極電位最負的先反應。陽極處，電極電位最負的先反應。陰極處，電極電位最正的先反應。陰極處，電極電位最正的先反應。第四章第四章 電化學加工電化學加工21例 鋼在NaCl水溶液中電解加工的電極反應 陽極反應陽極反應 Fe2e FeFe2e Fe+2 +2

15、E E0 0=-0.59V=-0.59VFe3e FeFe3e Fe+3+3 E E0 0=-0.323V =-0.323V 4OH4OH- -4e O4e O2 2+2H+2H2 2O EO E0 0=0.867V =0.867V 2CL2CL- -2e CL2e CL2 2 E E0 0=1.334V=1.334V 可見，可見，F(xiàn)e Fe 失去電子的反應先進行。但不可能產(chǎn)生三價鐵離子和氣體。失去電子的反應先進行。但不可能產(chǎn)生三價鐵離子和氣體。FeFe+2+2+2OH+2OH- - Fe Fe（OHOH）2 2 （墨綠色的絮狀物（墨綠色的絮狀物 ）沉淀為沉淀為 4Fe4Fe（OHOH）2 2

16、+2H+2H2 2O+OO+O2 2 4Fe 4Fe（OHOH）3 3 （黃褐色沉淀）（黃褐色沉淀） 第四章第四章 電化學加工電化學加工22 陰極反應陰極反應 按可能性為按可能性為2H2H+ +2e H+2e H2 2 E E0 0=-0.42V =-0.42V NaNa+ +e Na E+e Na E0 0=-2.69V=-2.69V按照電極反應的基本原理，電極電位最正的粒子將首先按照電極反應的基本原理，電極電位最正的粒子將首先在陰極反應。因此，在陰極上只會析出氫氣，而不可在陰極反應。因此，在陰極上只會析出氫氣，而不可能沉淀出鈉。能沉淀出鈉。第四章第四章 電化學加工電化學加工23電解加工過程

17、中，由于水的分解消耗，電解液的濃度逐電解加工過程中，由于水的分解消耗，電解液的濃度逐漸變大。而電解液中的漸變大。而電解液中的ClCl- -和和NaNa+ +僅起導電作用，本身并僅起導電作用，本身并不消耗，因此對于不消耗，因此對于NaClNaCl電解液，只要過濾干凈，適當電解液，只要過濾干凈，適當添加水分，就可長期使用。添加水分，就可長期使用。工具也可長期使用。工具也可長期使用。 第四章第四章 電化學加工電化學加工24三、電解液三、電解液如何正確選用電解液很重要，否則不會得到滿意的加工結果，有時配方保密。（一）電解液作用：（一）電解液作用：作為介質傳遞電流作為介質傳遞電流在電場作用下進行化學反應

18、，陽極溶解在電場作用下進行化學反應，陽極溶解帶走加工產(chǎn)物，散熱，冷卻帶走加工產(chǎn)物，散熱，冷卻第四章第四章 電化學加工電化學加工25對電解液要求：對電解液要求：具有足夠的蝕除速度，即較高的生產(chǎn)率。具有足夠的蝕除速度，即較高的生產(chǎn)率。有較高的加工精度和表面質量。有較高的加工精度和表面質量。陽極反應為不容向化合物。陽極反應為不容向化合物。第四章第四章 電化學加工電化學加工26（二）電解液分類：（二）電解液分類： 電解液可分為中性鹽溶液、酸性溶液、堿性溶電解液可分為中性鹽溶液、酸性溶液、堿性溶液三大類。中性鹽溶液的腐蝕性小，使用時較安全，液三大類。中性鹽溶液的腐蝕性小，使用時較安全，故應用最普遍。最常

19、用的有故應用最普遍。最常用的有NaClNaCl、NaNONaNO3 3和和NaClONaClO3 3三三種電解液。種電解液。NaClNaCl：生產(chǎn)率高，成本低，安全，加工精度低。：生產(chǎn)率高，成本低，安全，加工精度低。NaNONaNO3 3：生產(chǎn)率低，成本高，加工精度高。：生產(chǎn)率低，成本高，加工精度高。NaClONaClO3 3：生產(chǎn)率前兩者中間，成本高，安全性差。：生產(chǎn)率前兩者中間，成本高，安全性差。電解液中使用添加劑可以改善電解液的性能。電解液中使用添加劑可以改善電解液的性能。第四章第四章 電化學加工電化學加工27第四章第四章 電化學加工電化學加工28（三）電解液參數(shù)對加工過程的影響（三）電

20、解液參數(shù)對加工過程的影響電解液濃度、溫度、電解液濃度、溫度、PH值、粘性對加工過程都值、粘性對加工過程都有影響。有影響。濃度越大、溫度越高、導電率高，腐蝕能力強。電解液溫度受夾具、絕緣材料等限制，一般不超過60攝氏度。電解液質量分數(shù)和溫度變化影響加工精度的穩(wěn)定性。電解液粘度影響間隙中電解液流動特性。第四章第四章 電化學加工電化學加工29（四）電解液的流速和流向（四）電解液的流速和流向電解液必須有足夠的流速，把電解產(chǎn)物沖走，帶走熱量。有正向流動、反向流動和橫向流動。第四章第四章 電化學加工電化學加工30（五）電解液出水口的布局（五）電解液出水口的布局出口水的流向和出水口的布局影響加工效果。第四章

21、第四章 電化學加工電化學加工31四、電解加工的基本工藝規(guī)律四、電解加工的基本工藝規(guī)律電解加工生產(chǎn)率：單位時間內去除金屬的量。電解加工生產(chǎn)率：單位時間內去除金屬的量。影響因素：影響因素： 工件材料的電化學當量工件材料的電化學當量 電流密度電流密度 電解液電解液 其他參數(shù)其他參數(shù)（一）生產(chǎn)率及其影響因素（一）生產(chǎn)率及其影響因素第四章第四章 電化學加工電化學加工32（）電化學當量對生產(chǎn)率的影響（）電化學當量對生產(chǎn)率的影響 電化學當量愈大，生產(chǎn)率愈高。實際電蝕量為電化學當量愈大，生產(chǎn)率愈高。實際電蝕量為KItmItV第四章第四章 電化學加工電化學加工33（）電流密度對生產(chǎn)率的影響（）電流密度對生產(chǎn)率的

22、影響 電流密度越高，生產(chǎn)率越高，但在增加電流密度電流密度越高，生產(chǎn)率越高，但在增加電流密度的同時，電壓也隨著增高，因此應以不擊穿加的同時，電壓也隨著增高，因此應以不擊穿加工間隙、引起火花放電、造成局部短路。工間隙、引起火花放電、造成局部短路。第四章第四章 電化學加工電化學加工34（）加工間隙對生產(chǎn)率的影響（）加工間隙對生產(chǎn)率的影響 加工間隙越小，電解液的電阻越加工間隙越小，電解液的電阻越小，電流密度越大，蝕除速度小，電流密度越大，蝕除速度也就越高。也就越高。但間隙太小會引起火花放電或間但間隙太小會引起火花放電或間隙通道內電解液流動受阻、蝕隙通道內電解液流動受阻、蝕除物排除不暢，以至產(chǎn)生局部除物

23、排除不暢，以至產(chǎn)生局部短路，反而使生產(chǎn)率下降，因短路，反而使生產(chǎn)率下降，因此間隙較小時應加大電解液的此間隙較小時應加大電解液的流速和壓力。流速和壓力。第四章第四章 電化學加工電化學加工35此外電源電壓、電解液種類、工件材料的化學成此外電源電壓、電解液種類、工件材料的化學成分和組織結構都對生產(chǎn)率有影響。分和組織結構都對生產(chǎn)率有影響。第四章第四章 電化學加工電化學加工36（二）（二）. 精度成型規(guī)律精度成型規(guī)律1端面平衡間隙端面平衡間隙2法向平衡間隙法向平衡間隙3側面平衡間隙側面平衡間隙4平衡間隙理論的應用平衡間隙理論的應用5影響加工間隙的其他因素：電流效率、工具形影響加工間隙的其他因素：電流效率

24、、工具形狀、電解液流向、電源電壓波動狀、電解液流向、電源電壓波動第四章第四章 電化學加工電化學加工371端面平衡間隙：垂直進給方向，加工過程達到端面平衡間隙：垂直進給方向，加工過程達到穩(wěn)定時陰極端面和工件間的間隙。穩(wěn)定時陰極端面和工件間的間隙。第四章第四章 電化學加工電化學加工382法向平衡間隙法向平衡間隙當工件端面和進給方向不垂當工件端面和進給方向不垂直時，端面法線方向的間隙直時，端面法線方向的間隙可表示為可表示為可見法向間隙大于端面平衡間隙。可見法向間隙大于端面平衡間隙。第四章第四章 電化學加工電化學加工393側面平衡間隙側面平衡間隙第四章第四章 電化學加工電化學加工404平衡間隙理論的應

25、用平衡間隙理論的應用1）計算加工過程中各種電極間隙2）設計電極時計算陰極尺寸和修正量3）分析加工精度4）選擇加工參數(shù)。第四章第四章 電化學加工電化學加工41（三）（三）.表面質量表面質量影響表面質量的主要因素影響表面質量的主要因素1）工件材料的合金成分、金相組織及熱處）工件材料的合金成分、金相組織及熱處理狀態(tài)對表面粗糙度影響很大。理狀態(tài)對表面粗糙度影響很大。2)工藝參數(shù)對表面質量影響很大。工藝參數(shù)對表面質量影響很大。3)陰極表面表面質量。陰極表面表面質量。第四章第四章 電化學加工電化學加工42五、提高加工精度的主要措施如下：（）脈沖電流電解加工（）脈沖電流電解加工 （）小間隙電解加工（）小間隙

26、電解加工 （）改進電解液（）改進電解液 （）混氣電解加工（）混氣電解加工第四章第四章 電化學加工電化學加工43六六. 電解加工設備電解加工設備電解加工的基本設備包括直流電源、機床及電解液系統(tǒng)三大部分。1) 直流電源直流電源電解加工常用的直流電源為硅整流電源和晶閘管整流電源。第四章第四章 電化學加工電化學加工44分 類 特 點 應用場合 硅整流電源 1可靠性、穩(wěn)定性好； 2調節(jié)靈敏度較低； 3穩(wěn)壓精度不高 國內生產(chǎn)現(xiàn)場占一定比例 晶閘管電源 1靈敏度高，穩(wěn)壓精度高； 2效率高，節(jié)省金屬材料； 3穩(wěn)定性、可靠性較差 國外生產(chǎn)中普遍采用，也占相當比例 表 直流電源的特點及應用第四章第四章 電化學加工

27、電化學加工452) 機床要求機床要有足夠的剛性；要保證進給系機床要有足夠的剛性；要保證進給系統(tǒng)的穩(wěn)定性統(tǒng)的穩(wěn)定性，要有好的防腐措施和安全措施要有好的防腐措施和安全措施。 電解加工機床多采用伺服電極或直流電極無級調速進給系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。第四章第四章 電化學加工電化學加工463) 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)組成有泵、電解液槽、過濾裝置、管道和閥。第四章第四章 電化學加工電化學加工471 1 深孔擴孔加工深孔擴孔加工深徑比大于深徑比大于5 5的深孔，用傳統(tǒng)切削加工方法加工，刀具磨損嚴重，表的深孔，用傳統(tǒng)切削加工方法加工，刀具磨損嚴重，表面質量差，加工效率低。目前采用電解加工方法加工面質量差，加工效率低。

28、目前采用電解加工方法加工4 42000mm2000mm、1001008000mm8000mm的深孔，加工精度高，表面粗糙度的深孔，加工精度高，表面粗糙度低，生產(chǎn)率高。電解加工深孔，按工具陰極的運動方式可分為固低，生產(chǎn)率高。電解加工深孔，按工具陰極的運動方式可分為固定式和移動式兩種。定式和移動式兩種。七、電解加工工藝及其應用七、電解加工工藝及其應用第四章第四章 電化學加工電化學加工48第四章第四章 電化學加工電化學加工492型孔加工型孔加工對形狀復雜、尺寸較小的四方、對形狀復雜、尺寸較小的四方、六方、橢圓等通孔和不通孔六方、橢圓等通孔和不通孔采用電解加工可以提高生產(chǎn)采用電解加工可以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)

29、品質量。采用端面進率和產(chǎn)品質量。采用端面進給法，為了避免錐度，陰極給法，為了避免錐度，陰極側面絕緣。側面絕緣。第四章第四章 電化學加工電化學加工503.型腔加工用于鍛模。加工復雜型腔時，可在陰極對應處開增液孔或增液縫使得電解液流場均勻，避免短路燒傷現(xiàn)象。第四章第四章 電化學加工電化學加工514.套料加工用于加工等截面的大面積異型孔或用于等截面薄型零件下料。第四章第四章 電化學加工電化學加工525 5葉片加工葉片加工渦輪發(fā)動機、增壓器、汽輪機等的葉片，葉身型面形狀比較復雜、渦輪發(fā)動機、增壓器、汽輪機等的葉片，葉身型面形狀比較復雜、要求精度高，加工批量大，采用機械加工難度大，生產(chǎn)率低，加要求精度高

30、，加工批量大，采用機械加工難度大，生產(chǎn)率低，加工周期長，而采用電解加工則不受葉片材料硬度和韌性的限制，工周期長，而采用電解加工則不受葉片材料硬度和韌性的限制，在一次行程中就可加工出復雜的葉身型面，生產(chǎn)率高，表面粗糙在一次行程中就可加工出復雜的葉身型面，生產(chǎn)率高，表面粗糙度小，電解加工整體葉輪在我國已得到普遍應用。度小，電解加工整體葉輪在我國已得到普遍應用。第四章第四章 電化學加工電化學加工53如圖所示。葉輪上的葉片是采用套料法逐個加工的。加工完一個葉片，退出陰極，分度后再加工下一個葉片。在采用電解加工以前，加工葉片是經(jīng)精密鍛造、機械加工、拋光后鑲到葉輪輪緣的槽中，再焊接而成，加工量大，周期長，

31、而且質量不易保證。電解加工整體葉輪，只要把葉輪坯加工好后，直接在輪坯上加工葉片，加工周期大大縮短，葉輪強度高，質量好。第四章第四章 電化學加工電化學加工546 6電解倒棱去毛刺電解倒棱去毛刺機械加工中去毛刺的工作量很大，尤其是去除硬而韌的金機械加工中去毛刺的工作量很大，尤其是去除硬而韌的金屬毛刺，需要很多的人力，電解倒棱去毛刺可以大大屬毛刺，需要很多的人力，電解倒棱去毛刺可以大大提高工效。提高工效。左圖 是齒輪的電解去毛刺裝置。工件齒輪套在絕緣柱上，環(huán)形電極工具也靠絕緣柱定位安放在齒輪上而，保持約35mm間隙(根據(jù)毛刺大小而定)，電解液在陰極端部和齒輪的端面齒面間流陰極和工件問通上20 v以上

32、的電壓(電壓高些間隙可大些)，約1min就可去除毛刺。第四章第四章 電化學加工電化學加工55電解刻字時，字頭接陰極(見圖)，工件接陽極，二者保持大約0.1mm的電解間隙，中間滴注少量的鈍化型電解液，在大約l一2s的時間內完成工件表面的刻字工作。目前可以做到在金屬表面刻出黑色的印記，也可在經(jīng)過發(fā)藍處理的表面上刻出白色的印記。 利用同樣的原理，改變電解液成分并適當延長放電時間，就可實現(xiàn)在工件表面刻印花紋。7.電解刻字 第四章第四章 電化學加工電化學加工568.電解拋光利用金屬在電解液中的電化學陽極溶解對工件表面進行腐蝕拋光，只是一種表面光整加工方法，用于改善工件表面粗糙度和物理力學性能，不對工件進

33、行形狀和尺寸加工。第四章第四章 電化學加工電化學加工57復合電解磨削是利用電解作用與機械磨削作用相結合而復合電解磨削是利用電解作用與機械磨削作用相結合而進行加工的復合加工。進行加工的復合加工。 一、復合電解磨削的基本原理一、復合電解磨削的基本原理復合電解磨削所用的陰極工具是含有磨粒的導電砂輪。復合電解磨削所用的陰極工具是含有磨粒的導電砂輪。電解磨削過程中，金屬主要是靠電化學作用腐蝕下來，電解磨削過程中，金屬主要是靠電化學作用腐蝕下來，導電砂輪起磨去電解產(chǎn)物陽極鈍化膜和整平工件表面導電砂輪起磨去電解產(chǎn)物陽極鈍化膜和整平工件表面的作用。的作用。4.3 電解磨削電解磨削第四章第四章 電化學加工電化學

34、加工58導電砂輪導電砂輪1 1與直流電源的陰極相聯(lián)，與直流電源的陰極相聯(lián)，被加工工件被加工工件2 2（硬質合金車刀）（硬質合金車刀）接陽極，它在一定的壓力下與接陽極，它在一定的壓力下與導電砂輪相接觸，加工區(qū)域中導電砂輪相接觸，加工區(qū)域中送入電解液送入電解液3 3，在電解和機械磨，在電解和機械磨削的雙重作用下，車刀的后刀削的雙重作用下，車刀的后刀面很快被磨光。面很快被磨光。 電解磨削原理圖電解磨削原理圖 第四章第四章 電化學加工電化學加工59電流從工件電流從工件3 3通過電解液通過電解液5 5而流向磨輪，形成通路，而流向磨輪，形成通路，于是工件（陽極）表面的金屬在電流和電解于是工件（陽極）表面的

35、金屬在電流和電解液的作用下發(fā)生電解作用（電化學腐蝕），液的作用下發(fā)生電解作用（電化學腐蝕），被氧化成為一層極薄的氧化物或氫氧化物薄被氧化成為一層極薄的氧化物或氫氧化物薄膜膜4 4（陽極薄膜）。但陽極薄膜迅速被導電砂（陽極薄膜）。但陽極薄膜迅速被導電砂輪中磨粒刮除，在陽極工件上又露出新的金輪中磨粒刮除，在陽極工件上又露出新的金屬表面并被繼續(xù)電解。這樣電解作用和刮除屬表面并被繼續(xù)電解。這樣電解作用和刮除薄膜的磨削作用交替運行，工件被連續(xù)加工，薄膜的磨削作用交替運行，工件被連續(xù)加工，直至達到一定的尺寸精度和表面粗糙度。直至達到一定的尺寸精度和表面粗糙度。1磨料砂輪，2導電砂輪結合劑銅或石墨，3工件，

36、4電解產(chǎn)物（陽極鈍化薄膜），5電解液 第四章第四章 電化學加工電化學加工60復合電解磨削的特點 a a加工范圍廣、加工效率高加工范圍廣、加工效率高 由于電解作用和工程材料的機械性能關系不大，因此，由于電解作用和工程材料的機械性能關系不大，因此，只要選擇合適的電解液就可以用來加工任何高硬度、只要選擇合適的電解液就可以用來加工任何高硬度、高韌性的金屬材料。高韌性的金屬材料。加工硬質合金時，與普通的金剛石砂輪磨削相比，電解加工硬質合金時，與普通的金剛石砂輪磨削相比，電解磨削的加工效率要高磨削的加工效率要高3 35 5倍。倍。b b工件的加工精度和表面質量高工件的加工精度和表面質量高 由于砂輪只起刮除

37、陽極薄膜的作用，磨削力和磨削熱都由于砂輪只起刮除陽極薄膜的作用，磨削力和磨削熱都很小，不會產(chǎn)生磨削裂紋和燒傷現(xiàn)象，因而能提高加很小，不會產(chǎn)生磨削裂紋和燒傷現(xiàn)象，因而能提高加工表面質量和加工精度，一般表面粗糙度可優(yōu)于工表面質量和加工精度，一般表面粗糙度可優(yōu)于Ra0.16mRa0.16m。第四章第四章 電化學加工電化學加工61c c砂輪的磨損量小砂輪的磨損量小 普通刃磨時，碳化硅砂輪磨削硬質合金其磨損量為硬質合金質量的普通刃磨時，碳化硅砂輪磨削硬質合金其磨損量為硬質合金質量的4 46 6倍，電解磨削時僅為硬質合金切除量的倍，電解磨削時僅為硬質合金切除量的50%50%100%100%；與普通；與普通

38、金剛石砂輪磨削相比，電解磨削砂輪的損耗速度僅為它們的金剛石砂輪磨削相比，電解磨削砂輪的損耗速度僅為它們的1/51/51/101/10，可顯著降低成本。，可顯著降低成本。采用電解磨削加工不僅比單純用金剛石砂輪磨削時效率提高采用電解磨削加工不僅比單純用金剛石砂輪磨削時效率提高2 23 3倍，倍，而且大大節(jié)省金剛石砂輪，一個金剛石導電砂輪可用而且大大節(jié)省金剛石砂輪，一個金剛石導電砂輪可用5 56 6年。年。第四章第四章 電化學加工電化學加工62d d對機床、工具腐蝕相對較小對機床、工具腐蝕相對較小 由于電解磨削是靠砂輪磨粒來刮除具有一定硬度和粘度由于電解磨削是靠砂輪磨粒來刮除具有一定硬度和粘度的陽極

39、鈍化膜，由此電解液中不能含有活化能力很強的陽極鈍化膜，由此電解液中不能含有活化能力很強的活性離子（如的活性離子（如Cl-Cl-離子），一般使用腐蝕能力較弱的離子），一般使用腐蝕能力較弱的NaNO3NaNO3、NaNO2NaNO2等為主的電解液，以提高電解成形精度等為主的電解液，以提高電解成形精度和有利于機床、工具的防銹、防蝕。和有利于機床、工具的防銹、防蝕。第四章第四章 電化學加工電化學加工63二、影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質量的因素二、影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質量的因素（一）影響生產(chǎn)率主要因素（一）影響生產(chǎn)率主要因素1.電化學當量電化學當量：用于電解磨削時有機械磨削作用的存在，節(jié)省了電解蝕除金

40、屬用的電能。2.電流密度電流密度：提高電流密度可以加速陽極溶解。提高措施為提高工作電壓，縮小電極間隙，減小電解液電阻率，提高電解液溫度。3.磨輪與工件間的導電面積磨輪與工件間的導電面積。盡可能增大導電面積提高生產(chǎn)率。4磨削壓力磨削壓力。磨削壓力大生產(chǎn)率高，過大，容易引起磨料磨損或脫落。第四章第四章 電化學加工電化學加工64（二）影響加工精度的因素（二）影響加工精度的因素1電解液：電解液：影響陽極表面鈍化膜性質，從而影響表面質量。2陰極導電面積和磨粒軌跡陰極導電面積和磨粒軌跡3被加工材料性質被加工材料性質4機械因素：機械因素：機床的成形運動精度、夾具精度、磨輪精度等。第四章第四章 電化學加工電化

41、學加工65（三）影響表面粗糙度的因素（三）影響表面粗糙度的因素1電參數(shù)：是主要因素。電參數(shù)：是主要因素。2電解液電解液3工件材料性質工件材料性質4機械因素機械因素第四章第四章 電化學加工電化學加工66三、電解磨削用電解液及設備三、電解磨削用電解液及設備1.電解液：電解液：針對要求亞硝酸鹽適于電解磨削。2.電解磨削設備：電解磨削設備：包括直流電源、電解液系統(tǒng)和電解磨床。電解磨床和一般磨床相仿。使用專門的導電砂輪。磨粒為燒結剛玉、白剛玉等，最常用金剛石導電砂輪。第四章第四章 電化學加工電化學加工67四、復合電解磨削的應用電解磨削由于集中了電解加工和機械磨削的優(yōu)點，生產(chǎn)電解磨削由于集中了電解加工和機

42、械磨削的優(yōu)點，生產(chǎn)中經(jīng)常用來磨削一些高硬度材料的零件。如：各種硬中經(jīng)常用來磨削一些高硬度材料的零件。如：各種硬質合金刀具、量具，擠壓拉絲模，軋輥等，普通磨削質合金刀具、量具，擠壓拉絲模，軋輥等，普通磨削難以加工的小孔、深孔、薄壁筒、細長桿件等。難以加工的小孔、深孔、薄壁筒、細長桿件等。第四章第四章 電化學加工電化學加工68一、電鑄加工一、電鑄加工電鑄成型是利用電化學過程中的陰極沉積現(xiàn)象來進行成型加工的，即在原模上通過電化學方法沉積金屬，然后分離以制造或復制金屬制品。但電鑄與電鍍又有不同之處，電鍍時要求得到與基體結合牢固的金屬鍍層，以達到防護、裝飾等目的。而電鑄則要電鑄層與原模分離，其厚度也遠大于電鍍層。 4.4電鑄、涂鍍及復合鍍加工第四章第四章 電化學加工電化學加工69電鑄原理如圖所示，在直流電源的作用下，金屬鹽溶液中的金屬離子在陰極獲得電子而沉積在陰極母模的表面。陽極的金屬原子失去電子而成為正離子，源源不斷地補充到電鑄液中，