電化學(xué)加工（ElectrochemicalMachiining簡(jiǎn)稱ECM），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、涂覆加工兩大類。第四章電化學(xué)加工1電化學(xué)加工（ElectrochemicalMachiini

4.1電化學(xué)加工原理及分類4.2電解加工4.3電解磨削4.4電鑄、涂鍍及復(fù)合加工2 4.1電化學(xué)加工原理及分類24.1電化學(xué)加工原理及分類

一、電化學(xué)加工的基本原理 （一）.電化學(xué)加工的過程 圖1所示為電化學(xué)加工的原理。兩片金屬銅(Cu)板浸在導(dǎo)電溶液，例如氯化銅(CuCl2)的水溶液中，此時(shí)水(H2O)離解為氫氧根負(fù)離子OH－和氫正離子H+，CuCl2離解為兩個(gè)氯負(fù)離子2Cl－和二價(jià)銅正離子Cu2+。當(dāng)兩個(gè)銅片接上直流電形成導(dǎo)電通路時(shí)，導(dǎo)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(huì)有交換電子的反應(yīng)，即電化學(xué)反應(yīng)。溶液中的離子將作定向移動(dòng)，Cu2+正離子移向陰極，在陰極上得到電子而進(jìn)行還原反應(yīng)，沉積出銅。34.1電化學(xué)加工原理及分類 一、電化學(xué)加工的基本原理3 在陽極表面Cu原子失掉電子而成為Cu2+正離子進(jìn)入溶液。溶液中正、負(fù)離子的定向移動(dòng)稱為電荷遷移。在陽、陰電極表面發(fā)生得失電子的化學(xué)反應(yīng)稱為電化學(xué)反應(yīng)。這種利用電化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)金屬進(jìn)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(xué)加工。4 在陽極表面Cu原子失掉電子而成為Cu2+正離子進(jìn)入溶液。圖4-1電解(電鍍)液中的電化學(xué)反應(yīng)5圖4-1電解(電鍍)液中的電化學(xué)反應(yīng)5（二）電解質(zhì)溶液電解質(zhì)：溶于水后能導(dǎo)電的物質(zhì)。分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。電解液：電解質(zhì)的水溶液。溶液中正負(fù)離子的電荷相等，所以整個(gè)溶液保持電的中性。6（二）電解質(zhì)溶液6（三）.電極電位在電解質(zhì)溶液中，活潑金屬表面帶負(fù)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，由于它在金屬和其鹽溶液中的溶解和沉積相平衡時(shí)的電位差，又稱為平衡電極電位。7（三）.電極電位78899（四）電極的極化極化現(xiàn)象：當(dāng)有電流流過時(shí)，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(fù)移。超電位：極化后的極電位和平衡電位的差值。濃差極化電化學(xué)極化10（四）電極的極化10（五）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，使電解速度減慢。活化：使金屬膜破壞的過程稱為活化。11（五）金屬的鈍化和活化11

二.電化學(xué)加工分類

1.利用電化學(xué)陽極溶解進(jìn)行加工：電解加工、電解拋光等；2.利用化學(xué)陰極沉積、涂覆進(jìn)行加工：電鍍、涂鍍、電鑄等；3.利用電化學(xué)加工和其他加工方法相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合加工：電解磨削等。12 二.電化學(xué)加工分類12

表4-1電化學(xué)加工分類電解加工可以加工復(fù)雜成型模具和零件，例如汽車、拖拉機(jī)連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的扭曲葉片，汽輪機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的扭曲葉片，炮筒內(nèi)管的螺旋“膛線”(來復(fù)線)，齒輪、液壓件內(nèi)孔的電解去毛刺及擴(kuò)孔、拋光等。電鍍、電鑄可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面13

表4-1電化學(xué)加工分類電解加工可以加工復(fù)雜成型模具一、電解加工過程及其特點(diǎn)電解加工（electrochemicalmachining，ECM）是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解反應(yīng)而去除工件上多余的材料、將零件加工成形的一種方法。

4.2電解加工14一、電解加工過程及其特點(diǎn)4.2電解加工141-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(shí)，工件接電源正極（陽極），按一定形狀要求制成的工具接負(fù)極（陰極），工具電極向工件緩慢進(jìn)給，并使兩極之間保持較小的間隙（通常為0.02～0.7mm），利用電解液泵在間隙中間通以高速（5～50m/s）流動(dòng)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。151-直流電源2-工具陰極3-工件陽極

4-電解液泵圖中的細(xì)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(shí)，工件陽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(yuǎn)的地方，電流密度就小，陽極溶解就慢。由于工具相對(duì)工件不斷進(jìn)給，工件表面上各點(diǎn)就以不同的溶解速度進(jìn)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面基本相似的形狀為止。16圖中的細(xì)豎線表示通過陽極（工件）和陰極（工具）間的電流。豎線１）加工范圍廣：

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、不銹鋼、耐熱合金，可加工葉片、花鍵孔、炮管膛線、鍛模等各種復(fù)雜的三維型面，以及薄壁、異形零件等。2）生產(chǎn)效率高：約為電火花加工的5～10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)率不直接受加工質(zhì)量的限制，故一般適宜于大批量零件的加工。3）表面質(zhì)量好：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(yīng)力、加工硬化、毛刺、飛邊、刀痕等，可以達(dá)到較低的表面粗糙度（Ra1.25～0.2μm）和±0.1mm左右的平均加工精度。電解微細(xì)加工鋼材的精度可達(dá)±10～70μm。適合于加工易變形或薄壁零件。4）加工過程中工具電極理論上無損耗，可長(zhǎng)期使用。因?yàn)楣ぞ哧帢O材料本身不參與電極反應(yīng)，其表面僅產(chǎn)生析氫反應(yīng)，同時(shí)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)生火花短路等特殊情況外，工具陰極基本上沒有損耗。電解加工的特點(diǎn)17１）加工范圍廣：不受材料本身強(qiáng)度、硬度和韌性的限制①不易達(dá)到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性。

原因：影響間隙電場(chǎng)和流場(chǎng)穩(wěn)定性的參數(shù)多，難控制。陰極設(shè)計(jì)制造困難，精度難保證。③附屬設(shè)備多，占地面積大，機(jī)床要有足夠的剛度和防腐性能。造價(jià)高，一次性投資大。②電極工具的設(shè)計(jì)修正比較麻煩，難適于單件生產(chǎn)。④電解液要妥善處理。電解加工缺點(diǎn)和局限性18①不易達(dá)到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性。③附屬設(shè)備多，占地面積電解加工的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很突出，關(guān)于正確選擇電解加工工藝，我國(guó)專家提出了三原則：適于加工難加工材料適于加工相對(duì)復(fù)雜零件的加工適于大批量另加加工。同時(shí)滿足，可考慮使用電解加工。19電解加工的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很突出，關(guān)于正確選擇電解加工工藝，我國(guó)二、電解加工的電極反應(yīng)陽極處，電極電位最負(fù)的先反應(yīng)。陰極處，電極電位最正的先反應(yīng)。20二、電解加工的電極反應(yīng)陽極處，電極電位最負(fù)的先反應(yīng)。20例鋼在NaCl水溶液中電解加工的電極反應(yīng)①陽極反應(yīng)Fe—2eFe+2E0=-0.59VFe—3eFe+3E0=-0.323V4OH-—4eO2↑+2H2OE0=0.867V2CL-—2eCL2↑E0=1.334V

可見，F(xiàn)e失去電子的反應(yīng)先進(jìn)行。但不可能產(chǎn)生三價(jià)鐵離子和氣體。Fe+2+2OH-Fe（OH）2↓（墨綠色的絮狀物）沉淀為4Fe（OH）2+2H2O+O24Fe（OH）3↓（黃褐色沉淀）

21例鋼在NaCl水溶液中電解加工的電極反應(yīng)①陽極反應(yīng)②陰極反應(yīng)按可能性為2H++2eH2↑E0=-0.42VNa++eNa↓E0=-2.69V按照電極反應(yīng)的基本原理，電極電位最正的粒子將首先在陰極反應(yīng)。因此，在陰極上只會(huì)析出氫氣，而不可能沉淀出鈉。22②陰極反應(yīng)按可能性為22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Cl-和Na+僅起導(dǎo)電作用，本身并不消耗，因此對(duì)于NaCl電解液，只要過濾干凈，適當(dāng)添加水分，就可長(zhǎng)期使用。工具也可長(zhǎng)期使用。

23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。而電三、電解液如何正確選用電解液很重要，否則不會(huì)得到滿意的加工結(jié)果，有時(shí)配方保密。（一）電解液作用：①作為介質(zhì)傳遞電流②在電場(chǎng)作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，陽極溶解③帶走加工產(chǎn)物，散熱，冷卻24三、電解液如何正確選用電解液很重要，否則不會(huì)得到滿意的加工結(jié)對(duì)電解液要求：①具有足夠的蝕除速度，即較高的生產(chǎn)率。②有較高的加工精度和表面質(zhì)量。③陽極反應(yīng)為不容向化合物。25對(duì)電解液要求：25（二）電解液分類：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(shí)較安全，故應(yīng)用最普遍。最常用的有NaCl、NaNO3和NaClO3三種電解液。NaCl：生產(chǎn)率高，成本低，安全，加工精度低。NaNO3：生產(chǎn)率低，成本高，加工精度高。NaClO3：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。26（二）電解液分類：262727（三）電解液參數(shù)對(duì)加工過程的影響電解液濃度、溫度、PH值、粘性對(duì)加工過程都有影響。濃度越大、溫度越高、導(dǎo)電率高，腐蝕能力強(qiáng)。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(zhì)量分?jǐn)?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(dòng)特性。28（三）電解液參數(shù)對(duì)加工過程的影響28（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(dòng)、反向流動(dòng)和橫向流動(dòng)。29（四）電解液的流速和流向29（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。30（五）電解液出水口的布局30四、電解加工的基本工藝規(guī)律電解加工生產(chǎn)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)去除金屬的量。影響因素：工件材料的電化學(xué)當(dāng)量電流密度電解液其他參數(shù)（一）．生產(chǎn)率及其影響因素31四、電解加工的基本工藝規(guī)律電解加工生產(chǎn)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)去除金屬（１）電化學(xué)當(dāng)量對(duì)生產(chǎn)率的影響

電化學(xué)當(dāng)量愈大，生產(chǎn)率愈高。實(shí)際電蝕量為32（１）電化學(xué)當(dāng)量對(duì)生產(chǎn)率的影響32（２）電流密度對(duì)生產(chǎn)率的影響

電流密度越高，生產(chǎn)率越高，但在增加電流密度的同時(shí)，電壓也隨著增高，因此應(yīng)以不擊穿加工間隙、引起火花放電、造成局部短路。33（２）電流密度對(duì)生產(chǎn)率的影響33（３）加工間隙對(duì)生產(chǎn)率的影響加工間隙越小，電解液的電阻越小，電流密度越大，蝕除速度也就越高。但間隙太小會(huì)引起火花放電或間隙通道內(nèi)電解液流動(dòng)受阻、蝕除物排除不暢，以至產(chǎn)生局部短路，反而使生產(chǎn)率下降，因此間隙較小時(shí)應(yīng)加大電解液的流速和壓力。34（３）加工間隙對(duì)生產(chǎn)率的影響34此外電源電壓、電解液種類、工件材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)都對(duì)生產(chǎn)率有影響。35此外電源電壓、電解液種類、工件材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)都對(duì)生（二）.精度成型規(guī)律1端面平衡間隙2法向平衡間隙3側(cè)面平衡間隙4平衡間隙理論的應(yīng)用5影響加工間隙的其他因素：電流效率、工具形狀、電解液流向、電源電壓波動(dòng)36（二）.精度成型規(guī)律361端面平衡間隙：垂直進(jìn)給方向，加工過程達(dá)到穩(wěn)定時(shí)陰極端面和工件間的間隙。371端面平衡間隙：垂直進(jìn)給方向，加工過程達(dá)到穩(wěn)定時(shí)陰極端面和工2法向平衡間隙當(dāng)工件端面和進(jìn)給方向不垂直時(shí)，端面法線方向的間隙可表示為可見法向間隙大于端面平衡間隙。382法向平衡間隙可見法向間隙大于端面平衡間隙。383側(cè)面平衡間隙393側(cè)面平衡間隙394平衡間隙理論的應(yīng)用1）計(jì)算加工過程中各種電極間隙2）設(shè)計(jì)電極時(shí)計(jì)算陰極尺寸和修正量3）分析加工精度4）選擇加工參數(shù)。404平衡間隙理論的應(yīng)用40（三）.表面質(zhì)量影響表面質(zhì)量的主要因素1）工件材料的合金成分、金相組織及熱處理狀態(tài)對(duì)表面粗糙度影響很大。2)工藝參數(shù)對(duì)表面質(zhì)量影響很大。3)陰極表面表面質(zhì)量。41（三）.表面質(zhì)量41五、提高加工精度的主要措施如下：（１）脈沖電流電解加工（２）小間隙電解加工（３）改進(jìn)電解液（４）混氣電解加工42五、提高加工精度的主要措施如下：（１）脈沖電流電解加工4六.電解加工設(shè)備

電解加工的基本設(shè)備包括直流電源、機(jī)床及電解液系統(tǒng)三大部分。

1)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。43六.電解加工設(shè)備 電解加工的基本設(shè)備包括直流電源、機(jī)床及表直流電源的特點(diǎn)及應(yīng)用44表直流電源的特點(diǎn)及應(yīng)用44 2)機(jī)床 要求機(jī)床要有足夠的剛性；要保證進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要有好的防腐措施和安全措施。電解加工機(jī)床多采用伺服電極或直流電極無級(jí)調(diào)速進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。45 2)機(jī)床45

3)電解液系統(tǒng)

組成有泵、電解液槽、過濾裝置、管道和閥。

46 3)電解液系統(tǒng)461深孔擴(kuò)孔加工深徑比大于5的深孔，用傳統(tǒng)切削加工方法加工，刀具磨損嚴(yán)重，表面質(zhì)量差，加工效率低。目前采用電解加工方法加工φ4×2000mm、φ100×8000mm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(yùn)動(dòng)方式可分為固定式和移動(dòng)式兩種。七、電解加工工藝及其應(yīng)用471深孔擴(kuò)孔加工七、電解加工工藝及其應(yīng)用4748482．型孔加工對(duì)形狀復(fù)雜、尺寸較小的四方、六方、橢圓等通孔和不通孔采用電解加工可以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。采用端面進(jìn)給法，為了避免錐度，陰極側(cè)面絕緣。492．型孔加工493.型腔加工用于鍛模。加工復(fù)雜型腔時(shí)，可在陰極對(duì)應(yīng)處開增液孔或增液縫使得電解液流場(chǎng)均勻，避免短路燒傷現(xiàn)象。503.型腔加工504.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。514.套料加工515．葉片加工渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓器、汽輪機(jī)等的葉片，葉身型面形狀比較復(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。525．葉片加工52如圖所示。葉輪上的葉片是采用套料法逐個(gè)加工的。加工完一個(gè)葉片，退出陰極，分度后再加工下一個(gè)葉片。在采用電解加工以前，加工葉片是經(jīng)精密鍛造、機(jī)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(zhǎng)，而且質(zhì)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(qiáng)度高，質(zhì)量好。53如圖所示。葉輪上的葉片是采用套料法逐個(gè)加工的。加工完一個(gè)葉片6．電解倒棱去毛刺機(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。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3—5mm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20v以上的電壓(電壓高些．間隙可大些)，約1min就可去除毛刺。546．電解倒棱去毛刺左圖是齒輪的電解去毛刺裝置。工件齒輪套在電解刻字時(shí)，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(shí)間內(nèi)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(lán)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(dāng)延長(zhǎng)放電時(shí)間，就可實(shí)現(xiàn)在工件表面刻印花紋。7.電解刻字

55電解刻字時(shí)，字頭接陰極(見圖)，工件接陽極，二者保持大約0.8.電解拋光利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解對(duì)工件表面進(jìn)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(xué)性能，不對(duì)工件進(jìn)行形狀和尺寸加工。568.電解拋光56復(fù)合電解磨削是利用電解作用與機(jī)械磨削作用相結(jié)合而進(jìn)行加工的復(fù)合加工。

一、復(fù)合電解磨削的基本原理復(fù)合電解磨削所用的陰極工具是含有磨粒的導(dǎo)電砂輪。電解磨削過程中，金屬主要是靠電化學(xué)作用腐蝕下來，導(dǎo)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。4.3電解磨削57復(fù)合電解磨削是利用電解作用與機(jī)械磨削作用相結(jié)合而進(jìn)行加工的復(fù)導(dǎo)電砂輪1與直流電源的陰極相聯(lián)，被加工工件2（硬質(zhì)合金車刀）接陽極，它在一定的壓力下與導(dǎo)電砂輪相接觸，加工區(qū)域中送入電解液3，在電解和機(jī)械磨削的雙重作用下，車刀的后刀面很快被磨光。

電解磨削原理圖

58導(dǎo)電砂輪1與直流電源的陰極相聯(lián)，被加工工件2（硬質(zhì)合金車刀）電流從工件3通過電解液5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液的作用下發(fā)生電解作用（電化學(xué)腐蝕），被氧化成為一層極薄的氧化物或氫氧化物薄膜4（陽極薄膜）。但陽極薄膜迅速被導(dǎo)電砂輪中磨粒刮除，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薄膜的磨削作用交替運(yùn)行，工件被連續(xù)加工，直至達(dá)到一定的尺寸精度和表面粗糙度。1磨料砂輪，2導(dǎo)電砂輪結(jié)合劑銅或石墨，3工件，4電解產(chǎn)物（陽極鈍化薄膜），5電解液59電流從工件3通過電解液5而流向磨輪，形成通路，于是工件（陽極復(fù)合電解磨削的特點(diǎn)

a．加工范圍廣、加工效率高由于電解作用和工程材料的機(jī)械性能關(guān)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、高韌性的金屬材料。加工硬質(zhì)合金時(shí)，與普通的金剛石砂輪磨削相比，電解磨削的加工效率要高3～5倍。b．工件的加工精度和表面質(zhì)量高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(huì)產(chǎn)生磨削裂紋和燒傷現(xiàn)象，因而能提高加工表面質(zhì)量和加工精度，一般表面粗糙度可優(yōu)于Ra0.16μm。60復(fù)合電解磨削的特點(diǎn)a．加工范圍廣、加工效率高60c．砂輪的磨損量小普通刃磨時(shí)，碳化硅砂輪磨削硬質(zhì)合金其磨損量為硬質(zhì)合金質(zhì)量的4～6倍，電解磨削時(shí)僅為硬質(zhì)合金切除量的50%～100%；與普通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1/5～1/10，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(shí)效率提高2～3倍，而且大大節(jié)省金剛石砂輪，一個(gè)金剛石導(dǎo)電砂輪可用5～6年。61c．砂輪的磨損量小61d．對(duì)機(jī)床、工具腐蝕相對(duì)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的陽極鈍化膜，由此電解液中不能含有活化能力很強(qiáng)的活性離子（如Cl-離子），一般使用腐蝕能力較弱的NaNO3、NaNO2等為主的電解液，以提高電解成形精度和有利于機(jī)床、工具的防銹、防蝕。62d．對(duì)機(jī)床、工具腐蝕相對(duì)較小62二、影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素（一）影響生產(chǎn)率主要因素1.電化學(xué)當(dāng)量：用于電解磨削時(shí)有機(jī)械磨削作用的存在，節(jié)省了電解蝕除金屬用的電能。2.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(dǎo)電面積。盡可能增大導(dǎo)電面積提高生產(chǎn)率。4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。63二、影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素63（二）影響加工精度的因素1電解液：影響陽極表面鈍化膜性質(zhì)，從而影響表面質(zhì)量。2陰極導(dǎo)電面積和磨粒軌跡3被加工材料性質(zhì)4機(jī)械因素：機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)精度、夾具精度、磨輪精度等。64（二）影響加工精度的因素64（三）影響表面粗糙度的因素1電參數(shù)：是主要因素。2電解液3工件材料性質(zhì)4機(jī)械因素65（三）影響表面粗糙度的因素65三、電解磨削用電解液及設(shè)備1.電解液：針對(duì)要求亞硝酸鹽適于電解磨削。2.電解磨削設(shè)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(dǎo)電砂輪。磨粒為燒結(jié)剛玉、白剛玉等，最常用金剛石導(dǎo)電砂輪。66三、電解磨削用電解液及設(shè)備66四、復(fù)合電解磨削的應(yīng)用電解磨削由于集中了電解加工和機(jī)械磨削的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中經(jīng)常用來磨削一些高硬度材料的零件。如：各種硬質(zhì)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(xì)長(zhǎng)桿件等。67四、復(fù)合電解磨削的應(yīng)用電解磨削由于集中了電解加工和機(jī)械磨削的

一、電鑄加工 電鑄成型是利用電化學(xué)過程中的陰極沉積現(xiàn)象來進(jìn)行成型加工的，即在原模上通過電化學(xué)方法沉積金屬，然后分離以制造或復(fù)制金屬制品。但電鑄與電鍍又有不同之處，電鍍時(shí)要求得到與基體結(jié)合牢固的金屬鍍層，以達(dá)到防護(hù)、裝飾等目的。而電鑄則要電鑄層與原模分離，其厚度也遠(yuǎn)大于電鍍層。4.4電鑄、涂鍍及復(fù)合鍍加工68 4.4電鑄、涂鍍及復(fù)合鍍加工68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(bǔ)充到電鑄液中，使溶液中的金屬離子濃度保持基本不變。當(dāng)母模上的電鑄層達(dá)到所需的厚度時(shí)取出，將電鑄層與型芯分離，即可獲得型面與型芯凹、凸相反的電鑄模具型腔零件的成型表面。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

特點(diǎn) (1)復(fù)制精度高，可以做出機(jī)械加工不可能加工出的細(xì)微形狀(如微細(xì)花紋、復(fù)雜形狀等)，表面粗糙度Ra可達(dá)0.1μm，一般不需拋光即可使用。 (2)母模材料不限于金屬，有時(shí)還可用制品零件直接作為母模。 (3)表面硬度可達(dá)35～50HRC，所以電鑄型腔使用壽命長(zhǎng)。 (4)電鑄可獲得高純度的金屬制品，如電鑄銅，它純度高，具有良好的導(dǎo)電性能，十分有利于電加工。70 特點(diǎn)70 (5)電鑄時(shí)，金屬沉積速度緩慢，制造周期長(zhǎng)。如電鑄鎳，一般需要一周左右。 (6)電鑄層厚度不易均勻，且厚度較薄，僅為4～8mm左右。電鑄層一般都具有較大的應(yīng)力，所以大型電鑄件變形顯著，且不易承受大的沖擊載荷。這樣，就使電鑄成型的應(yīng)用受到一定的限制。

71 (5)電鑄時(shí)，金屬沉積速度緩慢，制造周期長(zhǎng)。如電鑄鎳，電鑄設(shè)備：主要包括如下電鑄槽：電鑄槽材料的選取以不與電解液作用引起腐蝕為原則。一般用鋼板焊接，內(nèi)襯鉛板或聚氯乙烯薄板等。

直流電源：電鑄采用低電壓大電流的直流電源。常用硅整流，電壓為6～12V左右，并可調(diào)。

攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng)：為了降低電鑄液的濃差極化，加大電流密度，減少加工時(shí)間，提高生產(chǎn)速度，最好在陰極運(yùn)動(dòng)的同時(shí)加速溶液的攪拌。攪拌的方法有循環(huán)過濾法、超聲波或機(jī)械攪拌等。循環(huán)過濾法不僅可以使溶液攪拌，而且在溶液不斷反復(fù)流動(dòng)時(shí)進(jìn)行過濾。恒溫控制系統(tǒng)：電鑄時(shí)間很長(zhǎng)，所以必須設(shè)置恒溫控制設(shè)備。它包括加熱設(shè)備(加熱玻璃管、電爐等)和冷卻設(shè)備(冷水或冷凍機(jī)等)。72電鑄設(shè)備：主要包括如下72電鑄加工的工藝過程：電鑄加工實(shí)例：篩網(wǎng)制造73電鑄加工的工藝過程：73二、涂鍍加工涂鍍又稱刷鍍或無槽電鍍，是在金屬工件表面局部快速電化學(xué)沉積金屬的新技術(shù)。74二、涂鍍加工74涂鍍加工特點(diǎn)：不需要鍍槽；涂鍍液種類和可涂鍍的金屬比鍍槽多；鍍層和基體金屬的即合理比鍍槽牢固；需人工操作。涂鍍應(yīng)用范圍：修復(fù)零件磨損表面；填補(bǔ)零件表面上劃傷、凹坑等缺陷；為大型、復(fù)雜、單件小批工件局部鍍防腐層。涂鍍基本設(shè)備：電源、鍍筆、鍍液及泵、回轉(zhuǎn)臺(tái)。涂鍍工藝過程：表面預(yù)處理，清洗除油、防銹，電凈處理，活化處理，鍍底層，鍍尺寸鍍層和工作鍍層，鍍后清洗。75涂鍍加工特點(diǎn)：不需要鍍槽；涂鍍液種類和可涂鍍的金屬比鍍槽多；三、復(fù)合鍍加工復(fù)合鍍是愛金屬工件表面鍍復(fù)合金屬鎳或鈷的同時(shí)，將磨料作為鍍層的一部分也鍍到工件表面上去。分為1作為耐磨層的復(fù)合鍍：磨料為微粉級(jí)，電鍍時(shí)，隨著鍍液中金屬離子鍍到金屬工件表面的同時(shí)，鍍液中帶有極性的微粉級(jí)磨料和金屬離子絡(luò)合成離子團(tuán)鍍到工件表面。2制造切削工具的復(fù)合鍍或瑯嵌鍍：磨料為人造金剛石或立方碳化硼。76三、復(fù)合鍍加工76結(jié)束謝謝大家！77結(jié)束77電化學(xué)加工（ElectrochemicalMachiining簡(jiǎn)稱ECM），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、涂覆加工兩大類。第四章電化學(xué)加工78電化學(xué)加工（ElectrochemicalMachiini

4.1電化學(xué)加工原理及分類4.2電解加工4.3電解磨削4.4電鑄、涂鍍及復(fù)合加工79 4.1電化學(xué)加工原理及分類24.1電化學(xué)加工原理及分類

一、電化學(xué)加工的基本原理 （一）.電化學(xué)加工的過程 圖1所示為電化學(xué)加工的原理。兩片金屬銅(Cu)板浸在導(dǎo)電溶液，例如氯化銅(CuCl2)的水溶液中，此時(shí)水(H2O)離解為氫氧根負(fù)離子OH－和氫正離子H+，CuCl2離解為兩個(gè)氯負(fù)離子2Cl－和二價(jià)銅正離子Cu2+。當(dāng)兩個(gè)銅片接上直流電形成導(dǎo)電通路時(shí)，導(dǎo)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(huì)有交換電子的反應(yīng)，即電化學(xué)反應(yīng)。溶液中的離子將作定向移動(dòng)，Cu2+正離子移向陰極，在陰極上得到電子而進(jìn)行還原反應(yīng)，沉積出銅。804.1電化學(xué)加工原理及分類 一、電化學(xué)加工的基本原理3 在陽極表面Cu原子失掉電子而成為Cu2+正離子進(jìn)入溶液。溶液中正、負(fù)離子的定向移動(dòng)稱為電荷遷移。在陽、陰電極表面發(fā)生得失電子的化學(xué)反應(yīng)稱為電化學(xué)反應(yīng)。這種利用電化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)金屬進(jìn)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(xué)加工。81 在陽極表面Cu原子失掉電子而成為Cu2+正離子進(jìn)入溶液。圖4-1電解(電鍍)液中的電化學(xué)反應(yīng)82圖4-1電解(電鍍)液中的電化學(xué)反應(yīng)5（二）電解質(zhì)溶液電解質(zhì)：溶于水后能導(dǎo)電的物質(zhì)。分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。電解液：電解質(zhì)的水溶液。溶液中正負(fù)離子的電荷相等，所以整個(gè)溶液保持電的中性。83（二）電解質(zhì)溶液6（三）.電極電位在電解質(zhì)溶液中，活潑金屬表面帶負(fù)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，由于它在金屬和其鹽溶液中的溶解和沉積相平衡時(shí)的電位差，又稱為平衡電極電位。84（三）.電極電位7858869（四）電極的極化極化現(xiàn)象：當(dāng)有電流流過時(shí)，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(fù)移。超電位：極化后的極電位和平衡電位的差值。濃差極化電化學(xué)極化87（四）電極的極化10（五）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，使電解速度減慢。活化：使金屬膜破壞的過程稱為活化。88（五）金屬的鈍化和活化11

二.電化學(xué)加工分類

1.利用電化學(xué)陽極溶解進(jìn)行加工：電解加工、電解拋光等；2.利用化學(xué)陰極沉積、涂覆進(jìn)行加工：電鍍、涂鍍、電鑄等；3.利用電化學(xué)加工和其他加工方法相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合加工：電解磨削等。89 二.電化學(xué)加工分類12

表4-1電化學(xué)加工分類電解加工可以加工復(fù)雜成型模具和零件，例如汽車、拖拉機(jī)連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的扭曲葉片，汽輪機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的扭曲葉片，炮筒內(nèi)管的螺旋“膛線”(來復(fù)線)，齒輪、液壓件內(nèi)孔的電解去毛刺及擴(kuò)孔、拋光等。電鍍、電鑄可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面90

表4-1電化學(xué)加工分類電解加工可以加工復(fù)雜成型模具一、電解加工過程及其特點(diǎn)電解加工（electrochemicalmachining，ECM）是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解反應(yīng)而去除工件上多余的材料、將零件加工成形的一種方法。

4.2電解加工91一、電解加工過程及其特點(diǎn)4.2電解加工141-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(shí)，工件接電源正極（陽極），按一定形狀要求制成的工具接負(fù)極（陰極），工具電極向工件緩慢進(jìn)給，并使兩極之間保持較小的間隙（通常為0.02～0.7mm），利用電解液泵在間隙中間通以高速（5～50m/s）流動(dòng)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。921-直流電源2-工具陰極3-工件陽極

4-電解液泵圖中的細(xì)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(shí)，工件陽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(yuǎn)的地方，電流密度就小，陽極溶解就慢。由于工具相對(duì)工件不斷進(jìn)給，工件表面上各點(diǎn)就以不同的溶解速度進(jìn)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面基本相似的形狀為止。93圖中的細(xì)豎線表示通過陽極（工件）和陰極（工具）間的電流。豎線１）加工范圍廣：

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、不銹鋼、耐熱合金，可加工葉片、花鍵孔、炮管膛線、鍛模等各種復(fù)雜的三維型面，以及薄壁、異形零件等。2）生產(chǎn)效率高：約為電火花加工的5～10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)率不直接受加工質(zhì)量的限制，故一般適宜于大批量零件的加工。3）表面質(zhì)量好：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(yīng)力、加工硬化、毛刺、飛邊、刀痕等，可以達(dá)到較低的表面粗糙度（Ra1.25～0.2μm）和±0.1mm左右的平均加工精度。電解微細(xì)加工鋼材的精度可達(dá)±10～70μm。適合于加工易變形或薄壁零件。4）加工過程中工具電極理論上無損耗，可長(zhǎng)期使用。因?yàn)楣ぞ哧帢O材料本身不參與電極反應(yīng)，其表面僅產(chǎn)生析氫反應(yīng)，同時(shí)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)生火花短路等特殊情況外，工具陰極基本上沒有損耗。電解加工的特點(diǎn)94１）加工范圍廣：不受材料本身強(qiáng)度、硬度和韌性的限制①不易達(dá)到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性。

原因：影響間隙電場(chǎng)和流場(chǎng)穩(wěn)定性的參數(shù)多，難控制。陰極設(shè)計(jì)制造困難，精度難保證。③附屬設(shè)備多，占地面積大，機(jī)床要有足夠的剛度和防腐性能。造價(jià)高，一次性投資大。②電極工具的設(shè)計(jì)修正比較麻煩，難適于單件生產(chǎn)。④電解液要妥善處理。電解加工缺點(diǎn)和局限性95①不易達(dá)到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性。③附屬設(shè)備多，占地面積電解加工的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很突出，關(guān)于正確選擇電解加工工藝，我國(guó)專家提出了三原則：適于加工難加工材料適于加工相對(duì)復(fù)雜零件的加工適于大批量另加加工。同時(shí)滿足，可考慮使用電解加工。96電解加工的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很突出，關(guān)于正確選擇電解加工工藝，我國(guó)二、電解加工的電極反應(yīng)陽極處，電極電位最負(fù)的先反應(yīng)。陰極處，電極電位最正的先反應(yīng)。97二、電解加工的電極反應(yīng)陽極處，電極電位最負(fù)的先反應(yīng)。20例鋼在NaCl水溶液中電解加工的電極反應(yīng)①陽極反應(yīng)Fe—2eFe+2E0=-0.59VFe—3eFe+3E0=-0.323V4OH-—4eO2↑+2H2OE0=0.867V2CL-—2eCL2↑E0=1.334V

可見，F(xiàn)e失去電子的反應(yīng)先進(jìn)行。但不可能產(chǎn)生三價(jià)鐵離子和氣體。Fe+2+2OH-Fe（OH）2↓（墨綠色的絮狀物）沉淀為4Fe（OH）2+2H2O+O24Fe（OH）3↓（黃褐色沉淀）

98例鋼在NaCl水溶液中電解加工的電極反應(yīng)①陽極反應(yīng)②陰極反應(yīng)按可能性為2H++2eH2↑E0=-0.42VNa++eNa↓E0=-2.69V按照電極反應(yīng)的基本原理，電極電位最正的粒子將首先在陰極反應(yīng)。因此，在陰極上只會(huì)析出氫氣，而不可能沉淀出鈉。99②陰極反應(yīng)按可能性為22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Cl-和Na+僅起導(dǎo)電作用，本身并不消耗，因此對(duì)于NaCl電解液，只要過濾干凈，適當(dāng)添加水分，就可長(zhǎng)期使用。工具也可長(zhǎng)期使用。

100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。而電三、電解液如何正確選用電解液很重要，否則不會(huì)得到滿意的加工結(jié)果，有時(shí)配方保密。（一）電解液作用：①作為介質(zhì)傳遞電流②在電場(chǎng)作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，陽極溶解③帶走加工產(chǎn)物，散熱，冷卻101三、電解液如何正確選用電解液很重要，否則不會(huì)得到滿意的加工結(jié)對(duì)電解液要求：①具有足夠的蝕除速度，即較高的生產(chǎn)率。②有較高的加工精度和表面質(zhì)量。③陽極反應(yīng)為不容向化合物。102對(duì)電解液要求：25（二）電解液分類：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(shí)較安全，故應(yīng)用最普遍。最常用的有NaCl、NaNO3和NaClO3三種電解液。NaCl：生產(chǎn)率高，成本低，安全，加工精度低。NaNO3：生產(chǎn)率低，成本高，加工精度高。NaClO3：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。103（二）電解液分類：2610427（三）電解液參數(shù)對(duì)加工過程的影響電解液濃度、溫度、PH值、粘性對(duì)加工過程都有影響。濃度越大、溫度越高、導(dǎo)電率高，腐蝕能力強(qiáng)。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(zhì)量分?jǐn)?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(dòng)特性。105（三）電解液參數(shù)對(duì)加工過程的影響28（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(dòng)、反向流動(dòng)和橫向流動(dòng)。106（四）電解液的流速和流向29（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。107（五）電解液出水口的布局30四、電解加工的基本工藝規(guī)律電解加工生產(chǎn)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)去除金屬的量。影響因素：工件材料的電化學(xué)當(dāng)量電流密度電解液其他參數(shù)（一）．生產(chǎn)率及其影響因素108四、電解加工的基本工藝規(guī)律電解加工生產(chǎn)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)去除金屬（１）電化學(xué)當(dāng)量對(duì)生產(chǎn)率的影響

電化學(xué)當(dāng)量愈大，生產(chǎn)率愈高。實(shí)際電蝕量為109（１）電化學(xué)當(dāng)量對(duì)生產(chǎn)率的影響32（２）電流密度對(duì)生產(chǎn)率的影響

電流密度越高，生產(chǎn)率越高，但在增加電流密度的同時(shí)，電壓也隨著增高，因此應(yīng)以不擊穿加工間隙、引起火花放電、造成局部短路。110（２）電流密度對(duì)生產(chǎn)率的影響33（３）加工間隙對(duì)生產(chǎn)率的影響加工間隙越小，電解液的電阻越小，電流密度越大，蝕除速度也就越高。但間隙太小會(huì)引起火花放電或間隙通道內(nèi)電解液流動(dòng)受阻、蝕除物排除不暢，以至產(chǎn)生局部短路，反而使生產(chǎn)率下降，因此間隙較小時(shí)應(yīng)加大電解液的流速和壓力。111（３）加工間隙對(duì)生產(chǎn)率的影響34此外電源電壓、電解液種類、工件材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)都對(duì)生產(chǎn)率有影響。112此外電源電壓、電解液種類、工件材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)都對(duì)生（二）.精度成型規(guī)律1端面平衡間隙2法向平衡間隙3側(cè)面平衡間隙4平衡間隙理論的應(yīng)用5影響加工間隙的其他因素：電流效率、工具形狀、電解液流向、電源電壓波動(dòng)113（二）.精度成型規(guī)律361端面平衡間隙：垂直進(jìn)給方向，加工過程達(dá)到穩(wěn)定時(shí)陰極端面和工件間的間隙。1141端面平衡間隙：垂直進(jìn)給方向，加工過程達(dá)到穩(wěn)定時(shí)陰極端面和工2法向平衡間隙當(dāng)工件端面和進(jìn)給方向不垂直時(shí)，端面法線方向的間隙可表示為可見法向間隙大于端面平衡間隙。1152法向平衡間隙可見法向間隙大于端面平衡間隙。383側(cè)面平衡間隙1163側(cè)面平衡間隙394平衡間隙理論的應(yīng)用1）計(jì)算加工過程中各種電極間隙2）設(shè)計(jì)電極時(shí)計(jì)算陰極尺寸和修正量3）分析加工精度4）選擇加工參數(shù)。1174平衡間隙理論的應(yīng)用40（三）.表面質(zhì)量影響表面質(zhì)量的主要因素1）工件材料的合金成分、金相組織及熱處理狀態(tài)對(duì)表面粗糙度影響很大。2)工藝參數(shù)對(duì)表面質(zhì)量影響很大。3)陰極表面表面質(zhì)量。118（三）.表面質(zhì)量41五、提高加工精度的主要措施如下：（１）脈沖電流電解加工（２）小間隙電解加工（３）改進(jìn)電解液（４）混氣電解加工119五、提高加工精度的主要措施如下：（１）脈沖電流電解加工4六.電解加工設(shè)備

電解加工的基本設(shè)備包括直流電源、機(jī)床及電解液系統(tǒng)三大部分。

1)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。120六.電解加工設(shè)備 電解加工的基本設(shè)備包括直流電源、機(jī)床及表直流電源的特點(diǎn)及應(yīng)用121表直流電源的特點(diǎn)及應(yīng)用44 2)機(jī)床 要求機(jī)床要有足夠的剛性；要保證進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要有好的防腐措施和安全措施。電解加工機(jī)床多采用伺服電極或直流電極無級(jí)調(diào)速進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。122 2)機(jī)床45

3)電解液系統(tǒng)

組成有泵、電解液槽、過濾裝置、管道和閥。

123 3)電解液系統(tǒng)461深孔擴(kuò)孔加工深徑比大于5的深孔，用傳統(tǒng)切削加工方法加工，刀具磨損嚴(yán)重，表面質(zhì)量差，加工效率低。目前采用電解加工方法加工φ4×2000mm、φ100×8000mm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(yùn)動(dòng)方式可分為固定式和移動(dòng)式兩種。七、電解加工工藝及其應(yīng)用1241深孔擴(kuò)孔加工七、電解加工工藝及其應(yīng)用47125482．型孔加工對(duì)形狀復(fù)雜、尺寸較小的四方、六方、橢圓等通孔和不通孔采用電解加工可以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。采用端面進(jìn)給法，為了避免錐度，陰極側(cè)面絕緣。1262．型孔加工493.型腔加工用于鍛模。加工復(fù)雜型腔時(shí)，可在陰極對(duì)應(yīng)處開增液孔或增液縫使得電解液流場(chǎng)均勻，避免短路燒傷現(xiàn)象。1273.型腔加工504.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。1284.套料加工515．葉片加工渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓器、汽輪機(jī)等的葉片，葉身型面形狀比較復(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。1295．葉片加工52如圖所示。葉輪上的葉片是采用套料法逐個(gè)加工的。加工完一個(gè)葉片，退出陰極，分度后再加工下一個(gè)葉片。在采用電解加工以前，加工葉片是經(jīng)精密鍛造、機(jī)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(zhǎng)，而且質(zhì)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(qiáng)度高，質(zhì)量好。130如圖所示。葉輪上的葉片是采用套料法逐個(gè)加工的。加工完一個(gè)葉片6．電解倒棱去毛刺機(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。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3—5mm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20v以上的電壓(電壓高些．間隙可大些)，約1min就可去除毛刺。1316．電解倒棱去毛刺左圖是齒輪的電解去毛刺裝置。工件齒輪套在電解刻字時(shí)，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(shí)間內(nèi)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(lán)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(dāng)延長(zhǎng)放電時(shí)間，就可實(shí)現(xiàn)在工件表面刻印花紋。7.電解刻字

132電解刻字時(shí)，字頭接陰極(見圖)，工件接陽極，二者保持大約0.8.電解拋光利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解對(duì)工件表面進(jìn)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(xué)性能，不對(duì)工件進(jìn)行形狀和尺寸加工。1338.電解拋光56復(fù)合電解磨削是利用電解作用與機(jī)械磨削作用相結(jié)合而進(jìn)行加工的復(fù)合加工。

一、復(fù)合電解磨削的基本原理復(fù)合電解磨削所用的陰極工具是含有磨粒的導(dǎo)電砂輪。電解磨削過程中，金屬主要是靠電化學(xué)作用腐蝕下來，導(dǎo)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。4.3電解磨削134復(fù)合電解磨削是利用電解作用與機(jī)械磨削作用相結(jié)合而進(jìn)行加工的復(fù)導(dǎo)電砂輪1與直流電源的陰極相聯(lián)，被加工工件2（硬質(zhì)合金車刀）接陽極，它在一定的壓力下與導(dǎo)電砂輪相接觸，加工區(qū)域中送入電解液3，在電解和機(jī)械磨削的雙重作用下，車刀的后刀面很快被磨光。

電解磨削原理圖

135導(dǎo)電砂輪1與直流電源的陰極相聯(lián)，被加工工件2（硬質(zhì)合金車刀）電流從工件3通過電解液5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液的作用下發(fā)生電解作用（電化學(xué)腐蝕），被氧化成為一層極薄的氧化物或氫氧化物薄膜4（陽極薄膜）。但陽極薄膜迅速被導(dǎo)電砂輪中磨粒刮除，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薄膜的磨削作用交替運(yùn)行，工件被連續(xù)加工，直至達(dá)到一定的尺寸精度和表面粗糙度。1磨料砂輪，2導(dǎo)電砂輪結(jié)合劑銅或石墨，3工件，4電解產(chǎn)物（陽極鈍化薄膜），5電解液136電流從工件3通過電解液5而流向磨輪，形成通路，于是工件（陽極復(fù)合電解磨削的特點(diǎn)

a．加工范圍廣、加工效率高由于電解作用和工程材料的機(jī)械性能關(guān)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、高韌性的金屬材料。加工硬質(zhì)合金時(shí)，與普通的金剛石砂輪磨削相比，電解磨削的加工效率要高3～5倍。b．工件的加工精度和表面質(zhì)量高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(huì)產(chǎn)生磨削裂紋和燒傷現(xiàn)象，因而能提高加工表面質(zhì)量和加工精度，一般表面粗糙度可優(yōu)于Ra0.16μm。137復(fù)合電解磨削的特點(diǎn)a．加工范圍廣、加工效率高60c．砂輪的磨損量小普通刃磨時(shí)，碳化硅砂輪磨削硬質(zhì)合金其磨損量為硬質(zhì)合金質(zhì)量的4～6倍，電解磨削時(shí)僅為硬質(zhì)合金切除量的50%～100%；與普通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1/5～1/10，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(shí)效率提高2～3倍，而且大大節(jié)省金剛石砂輪，一個(gè)金剛石導(dǎo)電砂輪可用5～6年。138c．砂輪的磨損量小61d．對(duì)機(jī)床、工具腐蝕相對(duì)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的陽極鈍化膜，由此電解液中不能含有活化能力很強(qiáng)的活性離子（如Cl-離子），一般使用腐蝕能力較弱的NaNO3、NaNO2等為主的電解液，以提高電解成形精度和有利于機(jī)床、工具的防銹、防蝕。139d．對(duì)機(jī)床、工具腐蝕相對(duì)較小62二、影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素（一）影響生產(chǎn)率主要因素1.電化學(xué)當(dāng)量：用于電解磨削時(shí)有機(jī)械磨削作用的存在，節(jié)省了電解蝕除金屬用的電能。2.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(dǎo)電面積。盡可能增大導(dǎo)電面積提高生產(chǎn)率。4磨削壓力。磨削壓力大生產(chǎn)率高，過大，容易引起磨料磨損