电解加工的流场设计.pdf

回 S l 由国一j 1目，模具制琏技术- 电解加工的流场设计 合肥工业大学工业培训中心(安徽合肥230001) 贾明浩 【摘要】简要阐明了电解加工广义流场设计的主要内容。指出了过去有关电解液供给方法分 类的局限性，根据各种类型零件电解加工流场设计的特征，提出了新的分类方法。 关键词：电解加工；流场设计；电解液供给 he of he of to of a is 1 电解加工的流场设计 电解加工是阳极(工件)溶解的电化学发展过程。 其加工效果取决于电场、流场、温度场等方面的综合 影响。过去对电解加工成型规律的研究，都是在假设 流场均匀的前提下，对电场分布规律所进行的研究。 大量科研、生产实践证明：流场设计是电解加工阴极 装置设计中一项重要内容，它不仅对电场分布有着显 著影响，而且决定电解加工的成败。 2电解加工流场设计的内容 广义的流场设计应包括液流通道设计和加工区 流场设计两个方面，液流通道设计虽从属于加工区流 场设计，而它的合理与否对加工区流场分布也有着重 要影响。加工区流场包括稳定区流场和进出口流场， 稳定区流场又包括主流场与辅助流场。而主流场是指 加工区电解液的主要供、排方式，即电解液总的流向。 它对加工区的压力、流速、流量、流程、温度和产物均 有显著影响。而辅助流场是指为了保证主流场稳定均 匀而进行的一些补偿电解液的辅助设计。它是为了保 证加工区沿程流速稳定均匀，而在不同过水截面上所 采取逐段增液或减液的辅助措施。辅助流场的设计从 属于主流场的流向。当主流场的电解液从加工区小的 过水截面流向大的过水截面时。辅助流场为增液流 场，以便逐段增加电解液保证沿程流速基本稳定。反 之亦然。辅助流场电解液的增、减量取决于主流场各 过水湿周的变化和间隙分布。 3主流场供液方法的分类 过去有关供液方法的分类，主要是根据型面、型 腔、端面等加工的情况归纳出来的，据此将其分为正 流法、反流法和侧流法。这3种供液方法都属于单向 供液方法，现在看来有其局限性，不够全面，系统。为 了使电解液在加工区具有良好的流动特性，应根据工 件的类型和形状特点以及加工要求和方式的不同，采 用不同的供液方法。根据目前的电解加工的应用情 况，可将供液方法分为5类，除了过去的如图1一图3 所示以外，本文又提出了另外3类供液方法。分别为： 轴向供液类、喷射供液类和组合供液类。 图1正流法 图2反流法 图3侧流法 31轴向供液类 在深孑了提高加工效率，多采用面积 较大的圆柱阴极或锥形阴极，因此电解液是轴向流入 加工区的。根据加工对象和加工方式的不同，轴向供 液可分为单向供液、分段供液、双向供液、定向供液和 换向供液等5种。前3种用于深孑2 模具制造2006年第12期 维普资讯 模具制造技术 种用于固定式加工。 311单向供液法 在深孔移动式加工中，所采用的单向供液法又分 为正流法和反流法。 (1)轴向正流法。它是指电解液从阴极的粗加工 端流向精加工端，见图4所示。 (2)轴向反流法。它是指电解液从阴极的精加工 端流向粗加工端，如图5所示。 图4轴向正流法 图5轴向反流法 312分段供液法 此方法是将较长的阴极工作部分中间用密封环 隔开分为前后段，各自分别供液。见图6所示。这种供 液方法阴极虽具有缩短流程，提高流速的优点，但因 密封环在使用中易挤坏，碎屑进入加工区将造成短 路，影响加工安全。这种结构制造相对麻烦，因而应用 较少。 313双向供液法 此方法是指电解液从阴极中问流出分别向前后 两锥同时供液。见图7所示。这种方法不仅有上述各 种供液方法的优点，且避免各自的缺点，还实现了流 场与电场的最佳匹配，形成了独特的综合优势。采用 双向供液法，使前后锥流程显著缩短，流量成倍增加， 产物排除迅速，散热条件大为改善，既有利于提高加 工效率和精度又有助于节电与安全。目前已在多种深 孔加工中获得应用。 图6分段供液法 圈7双向供液法 314定向供液法 在固定式电解加工中，以往多采用此种方法。即 在整个加工过程中，电解液始终从一端向另一端定向 流动。见图8所示。 图8定向供液法 i 趋|橇具 国超口橇具 U#l H。i 15换向供液法 为了保证固定式加工两端尺寸和表面质量均匀 一致，可以采用等时换向供液法，如图9所示。 (a) (b) 图9换向供液法 a在前 时段b在后t，2时段 3_2喷射供液类 喷射供液是采用特殊喷头将电解液送入加工区 实施加工。根据被加工件的结构特点和加工要求，可 采用直接喷射和间接喷射。根据电解液喷射方向又分 为切向喷射法、平行喷射法、垂直喷射法和径向喷射 法4种。分别如图10图13所示。在采用上述喷射供 液方法时，为了不使小孔或窄缝复制到工件上喷射孔 数宜多，孔径宜小，且须交错排列，孔径或缝宽应小于 加工间隙。 (a) (b) 图1a直喷式11平行喷射法 十 十 图12垂直喷射法 图13径向喷射法 33组合供液类 此种供液方法，形式繁多，结构不同，现将其归纳 为以下几种： 3_31侧、径向组合供液法 如图14所示组合供液法。 332径向多流组合法 分别根据各种型面、型腔加工的不同特点和不同 要求，有时需采用多种径向多流组合供液方法。其中 包括多孔组