工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)第２講電解加工.pptx

1、二、電解加工,電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生陽(yáng)極溶解的原 理去除工件上多余的材料將零件加工成形的一種方法。 屬于電化學(xué)加工，是繼電火花加工之后發(fā)展較快、應(yīng)用 較廣泛的一種特種加工方法。目前國(guó)內(nèi)外都已將電解加 工作為國(guó)防、航空及機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的重要工藝 手段。,電解加工示意圖 1-直流電源 2-工具陰極 3-工件陽(yáng)極 4-電解液泵5-電解液,（二）電解加工的原理,零件加工時(shí)，工件接電源正極（陽(yáng)極），按一定形狀要求制成的工具接負(fù)極 （陰極），兩極之間保持較小的間隙（通常為0.020.7mm），利用電解液泵在間 隙中間通以高速（550m/s）流動(dòng)的電解液，在工件與工具之間施加一定電壓。,（二

2、）電解加工的原理,電解加工成型原理 圖中的細(xì)豎線(xiàn)表示通過(guò)陽(yáng)極（工件）和陰極（工具）間的電流。豎線(xiàn)的 疏密程度表示電流密度的大小。電解加工開(kāi)始時(shí)，工件陽(yáng)極與工具陰極的 形狀不同，工件表面上的各點(diǎn)至工具表面的距離不等，因而各點(diǎn)的電流密 度不等。陽(yáng)極與陰極距離較近的地方通過(guò)的電流密度較大，電解液的流速 也較高，陽(yáng)極溶解的速度也就較快。由于工具相對(duì)工件不斷進(jìn)給，工件表 面就不斷被溶解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，直至工件表面形成與工具 表面基本相似的形狀為止。,（二）電解加工的特點(diǎn),(1)不受材料本身強(qiáng)度、硬度和韌性的限制，可加工高強(qiáng)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(zhì)合金、不

3、銹鋼、耐熱 合金等。 (2)能以簡(jiǎn)單的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一次加工出形狀復(fù)雜的型面和型腔。 (3)加工中無(wú)切削力和切削熱的作用，適合于加工易變形或薄壁零件。 (4)加工過(guò)程中工具電極理論上無(wú)損耗，可長(zhǎng)期使用。 (5)生產(chǎn)率較高，約為電火花加工的510倍以上，在某些情況下比切削 加工的生產(chǎn)率還高。 (6)電解液對(duì)機(jī)床有腐蝕作用，電解產(chǎn)物的處理和回收困難。,（三）電解加工的應(yīng)用,型腔加工 在一些對(duì)模具消耗較大、精度要求不太高的礦山機(jī)械、農(nóng)機(jī)等所需的鍛模已 逐漸采用電解加工。 2葉片加工 葉片形狀比較復(fù)雜、要求精度高，加工批量大，采用機(jī)械加工難度大，生產(chǎn) 率低，加工周期長(zhǎng)，而采用電解加工則不受葉片材料硬度和韌性

4、的限制，在一次 行程中就可加工出復(fù)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(guó)已得到普遍應(yīng)用。 3倒棱去毛刺 機(jī)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提高工效。 此外，電解加工還可以進(jìn)行深孔的擴(kuò)孔加工、各種形狀復(fù)雜、尺寸較小的四方、 六方、橢圓、半圓等形狀的型孔的不通孔或通孔的加工，以及拋光等。,三、超聲波加工,電火花加工和電解加工都只能加工金屬導(dǎo)電材料，無(wú)法加 工不導(dǎo)電的非金屬材料，而超聲波加工不僅能加工硬質(zhì)合金、 淬火鋼等脆硬金屬材料，而且更適合加工玻璃、陶瓷、半導(dǎo) 體和鍺、硅片等不導(dǎo)電的非金屬脆硬材料。,超聲波加

5、工是利用工具端面作超聲頻振動(dòng)，通過(guò)磨料懸浮液加工 硬脆材料的一種加工方法。,（一）超聲波加工的原理,加工時(shí)在工具頭與工件之間加入液體與磨料混合的懸浮液，并在工具頭振動(dòng)方向 加上一個(gè)不大的壓力，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲頻電振蕩通過(guò)換能器轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l的 機(jī)械振動(dòng)，變幅桿將振幅放大到0.010.15mm，再傳給工具，并驅(qū)動(dòng)工具端面作超 聲振動(dòng)，迫使懸浮液中的懸浮磨料在工具頭的超聲振動(dòng)下以很大速度不斷撞擊拋磨被 加工表面，把加工區(qū)域的材料粉碎成很細(xì)的微粒，從材料上被打擊下來(lái)。雖然每次打 擊下來(lái)的材料不多，但由于每秒鐘打擊16000次以上，所以仍存在一定的加工速度。 工具逐漸伸入到材料中，工具形狀便復(fù)現(xiàn)在

6、工件上。,超聲波加工是磨料在超聲波振動(dòng)作用下的機(jī)械撞擊和拋磨作 用與超聲波空化作用的綜合結(jié)果，其中磨料的連續(xù)沖擊是主要 的。 所謂空化作用是指當(dāng)工具端面以很大的加速度離開(kāi)工件表面 時(shí)，加工間隙內(nèi)形成負(fù)壓和局部真空，在液體內(nèi)形成很多微空 腔，當(dāng)工具端面以很大的加速度接近工件表面時(shí)，空泡閉合引 起極強(qiáng)的液壓沖擊波，可以強(qiáng)化加工過(guò)程。,（二）超聲波加工的特點(diǎn),（1）由于去除被加工材料是靠機(jī)械撞擊、拋磨和空化作用，適合于加工 各種硬脆材料，特別是一些不導(dǎo)電的非金屬材料如玻璃、陶瓷、石英、 硅、瑪瑙、寶石、金剛石及各種半導(dǎo)體等，對(duì)導(dǎo)電的硬質(zhì)金屬材料如淬 火鋼、硬質(zhì)合金也能加工，但生產(chǎn)率低。 （2）由于超

7、聲波加工主要靠瞬時(shí)的局部沖擊作用，故工件表面的宏觀(guān)切 削力很小，切削熱更小，因此可獲得較高的加工精度和較低的表面粗糙 度，被加工表面無(wú)殘余應(yīng)力、燒傷等現(xiàn)象，適合加工薄壁、窄縫和低剛 度零件。,（二）超聲波加工的特點(diǎn),（3）在加工過(guò)程中不需要工具和工件作比較復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此易 于加工各種復(fù)雜形狀的型孔、型腔和成型表面等，超聲波加工設(shè)備結(jié)構(gòu)一 般比較簡(jiǎn)單，操作維修方便。 （4）工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀。,型孔與型腔加工,（三）超聲波加工的應(yīng)用,1.型孔和型腔的加工,超聲波目前主要應(yīng)用在 脆硬材料的圓孔、型孔、 型腔、套料、微細(xì)孔等的 加工。,2.切割加工 對(duì)于難以用普通加工方法切割的

8、脆硬材料如陶瓷、石英、硅、寶石等 用超聲波加工具有切片薄、切口窄、精度高、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu) 點(diǎn)。 3.超聲波清洗 主要用于幾何形狀復(fù)雜、清洗質(zhì)量要求高而用其它方法清洗效果差 的中小精密零件，特別是工件上的深小孔、微孔、彎孔、盲孔、溝槽、 窄縫等部位的清洗，生產(chǎn)率和凈化率都很高。目前在半導(dǎo)體和集成電路 元件、儀器儀表零件、電真空器件、光學(xué)零件、醫(yī)療器械等的清洗中應(yīng) 用。 4.超聲波焊接 可以焊接尼龍、塑料及表面易生成氧化膜的鋁制品，還可以在陶瓷等 非金屬表面掛錫、掛銀，從而改善這些材料的可焊性。,5.復(fù)合加工 用超聲波加工硬質(zhì)合金、耐熱合金等硬質(zhì)金屬材料時(shí)，加工速度低， 工具損耗大，為了提高加工速度和降低工具損耗，采用超聲波、電解加 工或電火花加工相結(jié)合來(lái)加工，如噴油嘴、噴絲板上的孔或窄縫，也能 夠大大提高加工質(zhì)量。另外在切削加工中引入超聲波振動(dòng)（例如對(duì)耐熱 鋼、不銹鋼等硬韌材料進(jìn)行車(chē)削、鉆孔、攻螺紋時(shí)），可以降低切削力， 降低表面粗糙度值、延長(zhǎng)刀