秋电化学加工ppt课件

1、第四章 电化学加工1 1 电化学加工原理及分类电化学加工原理及分类2 2 电解加工电解加工3 3 电解磨削电解磨削4 4 电铸电铸 涂镀及复合镀加工涂镀及复合镀加工第四章 电化学加工概论：电化学加工ECM (Electrochemical Machining)第一节第一节 电化学加工概述电化学加工概述1 1、电化学反响景象、电化学反响景象 电化学反响：在阳极和阴极发生的得失电子电化学反响：在阳极和阴极发生的得失电子的化学反响。的化学反响。 电化学加工原理：利用电极在电解液中的电电化学加工原理：利用电极在电解液中的电化学作用去除资料或镀覆资料。化学作用去除资料或镀覆资料。第一节 电化学加工的原理

2、及分类v1.1电化学反响概念原理图v 在金属电极和溶液的界面上，必定有交换电子的反响在阴、阳两电极外表发生电子的得失的化学反响)。图图1-1 电解液中的电化学反响电解液中的电化学反响ieei211阳极；2阴极OHClHCu2 复原 复原2v1.2电化学反响的原理v 图1-1所示为电化学加工的原理。两片金属铜(Cu)板浸在导电溶液，例如氯化铜(CuCl2)的水溶液中，此时水(H2O)离解为氢氧根负离子OH和氢正离子H+，CuCl2离解为两个氯负离子2Cl和二价铜正离子Cu+2。当两个铜片接上直流电构成导电通路时，导线和溶液中均有电流流过，在金属片(电极)和溶液的界面上就会有交换电子的反响，即电化

3、学反响。溶液中的离子将作定向挪动，Cu+2正离子移向阴极，在阴极上得到电子而进展复原反响，堆积出铜。 在阳极外表在阳极外表Cu原子失掉电子而成为原子失掉电子而成为Cu+2正离子进入溶液。溶液中正、负离子的正离子进入溶液。溶液中正、负离子的定向挪动称为电荷迁移。在阳、阴电极外表定向挪动称为电荷迁移。在阳、阴电极外表发生得失电子的化学反响称为电化学反响。发生得失电子的化学反响称为电化学反响。这种利用电化学反响原理对金属进展加工这种利用电化学反响原理对金属进展加工(图图1-1中阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀堆积，中阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀堆积，常用以提炼纯铜常用以提炼纯铜)的方法即电化学加工。

4、的方法即电化学加工。1.31.3电化学加工的分类电化学加工的分类 三大类三大类 1. 1. 利用阳极金属的溶解作用去除资料。主要有利用阳极金属的溶解作用去除资料。主要有电解加工、电解抛光、电解倒棱、电解去毛刺等，电解加工、电解抛光、电解倒棱、电解去毛刺等，用于内外外表外形、尺寸以及去毛刺等加工，例用于内外外表外形、尺寸以及去毛刺等加工，例如型腔和异型孔加工、模具以及三维锻模制造、如型腔和异型孔加工、模具以及三维锻模制造、涡轮发动机叶片、齿轮等零件的去毛刺等等。涡轮发动机叶片、齿轮等零件的去毛刺等等。 2. 2. 利用阴极金属的堆积作用进展镀覆加工。主利用阴极金属的堆积作用进展镀覆加工。主要有电

5、铸、电镀、电刷镀，用于外表加工、装饰、要有电铸、电镀、电刷镀，用于外表加工、装饰、尺寸修复、磨具制造、精细图案及印刷板复制等尺寸修复、磨具制造、精细图案及印刷板复制等加工。例如复制印刷板、修复有缺陷或已磨损的加工。例如复制印刷板、修复有缺陷或已磨损的零件、镀装饰层和维护层等等。零件、镀装饰层和维护层等等。 3. 3. 电化学加工与其它加工方法结合完成的电电化学加工与其它加工方法结合完成的电化学复合加工。主要有电解磨削、电解化学复合加工。主要有电解磨削、电解- -电火花复合电火花复合加工、电化学阳极机械加工等，用于外形、尺寸加加工、电化学阳极机械加工等，用于外形、尺寸加工、外表光整加工、镜面加工

6、、高速切割等加工。工、外表光整加工、镜面加工、高速切割等加工。例如挤压拉丝模加工、硬质合金刀具磨削、硬质合例如挤压拉丝模加工、硬质合金刀具磨削、硬质合金轧辊磨削、下料等等。金轧辊磨削、下料等等。1.31.3电化学加工的分类电化学加工的分类 三大类三大类 电化学加工的分类表电化学加工的分类表类别 加工方法及原理 应 用 电解加工(阳极溶解) 电化学抛光(阳极溶解) 用于形状尺寸加工 用于表面加工 电镀(阴极沉积) 电铸(阴极沉积) 用于表面加工 用于形状尺寸加工 电极磨削(阳极溶解、机械磨削) 电解放电加工(阳极溶解、电火花蚀除) 用于形状尺寸加工 用于形状尺寸加工 1.41.4电化学加工的主要

7、特点电化学加工的主要特点1. 1. 顺应范围广。凡是可以导电的资料都可以加工，顺应范围广。凡是可以导电的资料都可以加工，并且不受资料机械性能的限制。并且不受资料机械性能的限制。2. 2. 加工质量高。由于在加工过程中没有机械切削力加工质量高。由于在加工过程中没有机械切削力的存在，工件外表普通无剩余应力、无蜕变层，的存在，工件外表普通无剩余应力、无蜕变层，也没有毛刺及棱角。也没有毛刺及棱角。3. 3. 加工过程不分阶段。可以同时进展大面积加工，加工过程不分阶段。可以同时进展大面积加工，消费效率高。消费效率高。4. 4. 电化学加工对环境有一定程度的污染。电化学加工对环境有一定程度的污染。1.5.

8、 1.5. 电化学加工的适用范围电化学加工的适用范围v 电化学加工的适用范围，因电解和电镀两大类工艺的不同电化学加工的适用范围，因电解和电镀两大类工艺的不同而不同。而不同。v电解加工可以加工复杂成型模具和零件，例如汽车、迁延机电解加工可以加工复杂成型模具和零件，例如汽车、迁延机连杆等各种型腔锻模，航空、航天发动机的扭曲叶片，汽轮连杆等各种型腔锻模，航空、航天发动机的扭曲叶片，汽轮机定子、转子的扭曲叶片，齿轮、液压件内孔的电解去毛刺机定子、转子的扭曲叶片，齿轮、液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、抛光等。及扩孔、抛光等。v电镀、电铸可以复制复杂、精细的外表。电镀、电铸可以复制复杂、精细的外表。第四章

9、电化学加工1 1 电化学加工原理及分类电化学加工原理及分类2 2 电解加工电解加工3 3 电解磨削电解磨削4 4 电铸电铸 涂镀及复合镀加工涂镀及复合镀加工第二节第二节 电解加工电解加工v2.12.1电解加工的原理电解加工的原理v 电解加工是利用金属在电解液中的电解加工是利用金属在电解液中的“电化学电化学阳极溶解来将工件成型的。如图阳极溶解来将工件成型的。如图2-12-1所示，在工所示，在工件件( (阳极阳极) )与工具与工具( (阴极阴极) )之间接上直流电源，使工具之间接上直流电源，使工具阴极与工件阳极间坚持较小的加工间隙阴极与工件阳极间坚持较小的加工间隙(0.1(0.10.8 0.8 m

10、m)mm)，间隙中经过高速流动的电解液。这时，工件，间隙中经过高速流动的电解液。这时，工件阳极开场溶解。开场时，两极之间的间隙大小不等，阳极开场溶解。开场时，两极之间的间隙大小不等，间隙小处电流密度大，阳极金属去除速度快；而间间隙小处电流密度大，阳极金属去除速度快；而间隙大处电流密度小，去除速度慢。隙大处电流密度小，去除速度慢。 复原12345VA1直流电源；2工具电极；3工件阳极；4电解液泵；5电解液v加工过程中，工具阴极的凸出部分与工件阳加工过程中，工具阴极的凸出部分与工件阳极的电极间隙最小，此处的电流密度最大，极的电极间隙最小，此处的电流密度最大，单位时间内耗费的电量最多。根据法拉第定单

11、位时间内耗费的电量最多。根据法拉第定律，金属阳极的溶解量与经过的电量成正比。律，金属阳极的溶解量与经过的电量成正比。因此，工件上与工具阴极凸起部位的对应处因此，工件上与工具阴极凸起部位的对应处比其它部位溶解更快。比其它部位溶解更快。 随着工件外表金属资料的不断溶解，工具阴极不断地向工件进给，溶解的电解产物不断地被电解液冲走，工件外表也就逐渐被加工成接近于工具电极的外形，如此下去直至将工具的外形复制到工件上。2.22.2电解加工的特点电解加工的特点v电解加工与其他加工方法相比较，它具有以下优点电解加工与其他加工方法相比较，它具有以下优点: :v(1) (1) 能加工各种硬度和强度的资料。只需能加

12、工各种硬度和强度的资料。只需是金属，不论其硬度和强度多大，都可加工。是金属，不论其硬度和强度多大，都可加工。v(2) (2) 消费率高，约为电火花加工的消费率高，约为电火花加工的5 51010倍，在某些情况下，比切削加工的消费率还高，且倍，在某些情况下，比切削加工的消费率还高，且加工消费率不直接受加工精度和外表粗糙度的限制。加工消费率不直接受加工精度和外表粗糙度的限制。v(3) (3) 外表质量好外表质量好 由于电解加工不存在机由于电解加工不存在机械的切削，所以工件不产生剩余应力和蜕变层，又械的切削，所以工件不产生剩余应力和蜕变层，又没有飞边、刀痕和毛刺，使加工的外表质量提高。没有飞边、刀痕和

13、毛刺，使加工的外表质量提高。2.22.2电解加工的特点电解加工的特点 (4) (4) 阴极工具在实际上不损耗，根本上可长期运用。阴极工具在实际上不损耗，根本上可长期运用。 5 5可到达较好的外表粗糙度可到达较好的外表粗糙度 在正常情况下，在正常情况下，外表粗糙度外表粗糙度RaRa可达可达0.20.21.25 m1.25 m，平均加工精度，平均加工精度1mm1mm左右。左右。电解加工的缺陷和局限性电解加工的缺陷和局限性 1 1不易到达较高的加工精度和加工稳定性。不易到达较高的加工精度和加工稳定性。由于影响电解加工的间隙电场和流场稳定性的参数由于影响电解加工的间隙电场和流场稳定性的参数很多，控制比

14、较困难，加工精度难以严厉控制，尺很多，控制比较困难，加工精度难以严厉控制，尺寸精度普通只能到达寸精度普通只能到达0.150.150.30 mm0.30 mm；加工时杂散；加工时杂散腐蚀也比较严重；腐蚀也比较严重； 2 2电极工具的的设计和修正比较费事，因电极工具的的设计和修正比较费事，因此很难适用于单件消费；此很难适用于单件消费； 2.22.2电解加工的特点电解加工的特点 3电解加工的设备较多，占地面积大，机床要有足够的电解加工的设备较多，占地面积大，机床要有足够的刚度和防腐蚀的性能，造价高刚度和防腐蚀的性能，造价高 4电解产物需进展妥善处置，防止污染环境。电解产物需进展妥善处置，防止污染环境

15、。2.3电解加工的设备v三部分组成，包括：直流电源，机床，电解液系统。三部分组成，包括：直流电源，机床，电解液系统。v2.3.12.3.1直流电源直流电源v 常用的直流电源为硅整流电源和晶闸管整流电源。常用的直流电源为硅整流电源和晶闸管整流电源。分 类 特 点 应用场合 硅整流电源 1可靠性、稳定性好； 2调节灵敏度较低； 3稳压精度不高 国内生产现场占一定比例 晶闸管电源 1灵敏度高，稳压精度高； 2效率高，节省金属材料； 3稳定性、可靠性较差 国外生产中普遍采用， 也占相当比例 2.3.22.3.2电解液系统电解液系统 在电解加工过程中，电解液不仅作为导在电解加工过程中，电解液不仅作为导电

16、介质传送电流，而且在电场的作用下进展电介质传送电流，而且在电场的作用下进展化学反响，使阳极溶解能顺利而有效地进展，化学反响，使阳极溶解能顺利而有效地进展，这一点与电火花加工的任务液的作用是不同这一点与电火花加工的任务液的作用是不同的。同时电解液也担负着及时把加工间隙内的。同时电解液也担负着及时把加工间隙内产生的电解产物和热量带走的义务，起到更产生的电解产物和热量带走的义务，起到更新和冷却的作用。新和冷却的作用。 2. 2. 根本要求根本要求 保证足够的蚀除速度保证足够的蚀除速度 即电解质有较高即电解质有较高的溶解度和离解度。的溶解度和离解度。 保证较高的精度和外表质量保证较高的精度和外表质量

17、即电解即电解液中的金属阳离子不应放电堆积到阴极工具液中的金属阳离子不应放电堆积到阴极工具上。上。 阳极反响的最终产物应是不溶性的化阳极反响的最终产物应是不溶性的化合物。主要是便于废液处置。合物。主要是便于废液处置。 具有性能稳定、操作平安、价钱廉价具有性能稳定、操作平安、价钱廉价及对设备腐蚀性小的特点。及对设备腐蚀性小的特点。 2.3.22.3.2电解液系统电解液系统2.3.22.3.2电解液系统电解液系统电解液可分为中性盐溶液、酸性盐溶液和碱性电解液可分为中性盐溶液、酸性盐溶液和碱性盐溶液三大类。其中中性盐溶液的腐蚀性较盐溶液三大类。其中中性盐溶液的腐蚀性较小，运用时较为平安，故运用最广。常

18、用的小，运用时较为平安，故运用最广。常用的电解液有电解液有NaClNaCl、NaNO3NaNO3、NaClO3 NaClO3 三种。三种。2.3.22.3.2电解液系统电解液系统 1NaCl 电解液价廉易得，对大多数金属而言，电解液价廉易得，对大多数金属而言，其电流效率均很高，加工过程中损耗小并可在低浓其电流效率均很高，加工过程中损耗小并可在低浓度下运用，运用很广。度下运用，运用很广。 其缺陷是电解才干强，散腐蚀才干强，使得其缺陷是电解才干强，散腐蚀才干强，使得离阴极工具较远的工件外表也被电解，成型精度难离阴极工具较远的工件外表也被电解，成型精度难于控制，复制精度差；对机床设备腐蚀性大，故适于

19、控制，复制精度差；对机床设备腐蚀性大，故适用于加工速度快而精度要求不高的工件加工。用于加工速度快而精度要求不高的工件加工。 常用常用的电解液温度为的电解液温度为2535，但加工钛合金时，必需，但加工钛合金时，必需在在40以上。以上。2.3.22.3.2电解液系统电解液系统 2 2NaNO3NaNO3电解液是一种钝化型电解液，在浓电解液是一种钝化型电解液，在浓度低于度低于30%30%时，对设备、机床腐蚀性很小，运用平时，对设备、机床腐蚀性很小，运用平安，成型精度比较高，价钱也不高。但消费效率低，安，成型精度比较高，价钱也不高。但消费效率低，需较大电源功率，加工时在阴极有氨气析出，需较大电源功率，

20、加工时在阴极有氨气析出， NaNO3 NaNO3 会被耗费。会被耗费。 3 3NaClO3NaClO3电解液的散蚀才干小，故加工精度电解液的散蚀才干小，故加工精度高，对机床、设备等的腐蚀很小，广泛地运用于高高，对机床、设备等的腐蚀很小，广泛地运用于高精度零件的成型加工。然而价钱较贵，且精度零件的成型加工。然而价钱较贵，且NaClO3NaClO3是是一种强氧化剂，虽不自燃，但遇热分解的氧气能助一种强氧化剂，虽不自燃，但遇热分解的氧气能助燃，因此运用时要留意防火平安。燃，因此运用时要留意防火平安。 由于运用过程中，由于运用过程中， NaClO3NaClO3电解液中的电解液中的ClCl离子不断添加，

21、电解液耗费，且离子不断添加，电解液耗费，且ClCl离子添加后离子添加后杂散腐蚀作用添加，故在加工过程中要留意杂散腐蚀作用添加，故在加工过程中要留意ClCl离离子质量浓度的变化。子质量浓度的变化。电解液的流向及流速电解液的流向及流速 流向：正向流动、反向流动和横向流动。流向：正向流动、反向流动和横向流动。 流速：由电解液泵的出口压力决议，普通为流速：由电解液泵的出口压力决议，普通为10ms。电流密度大时，流速应适当调高。电流密度大时，流速应适当调高。2.3电解加工的设备三部分组成，包括：直流电源，机床，电解液系统。三部分组成，包括：直流电源，机床，电解液系统。 2.3.32.3.3机床机床电解加

22、工机床的义务是安装夹具、工件和阴极电解加工机床的义务是安装夹具、工件和阴极工具，并实现其相对运动，传送电和电解液。它与工具，并实现其相对运动，传送电和电解液。它与普通金属切削机床相比，有其特殊要求：普通金属切削机床相比，有其特殊要求： 1 1有足够的刚性有足够的刚性 2 2稳定的进给速度稳定的进给速度 3 3防腐绝缘与好的平安措施防腐绝缘与好的平安措施 注：与前面的优缺陷相对应。注：与前面的优缺陷相对应。电解加工机床电解加工机床v2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围v 电解加工首先在国防工业中胜利地电解加工首先在国防工业中胜利地用于加工炮膛线，用于加工炮膛线，6060年代开展较

23、快。但年代开展较快。但因加工精度不够高等要素一度开展缓慢，因加工精度不够高等要素一度开展缓慢，近年来对电解加工工艺规律的研讨有所近年来对电解加工工艺规律的研讨有所突破，终于使这项工艺获得较为广泛的突破，终于使这项工艺获得较为广泛的运用。运用。2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围v1 深孔加工、深孔加工、v2 叶片叶片(型面型面)加工、加工、v3 锻模锻模(型腔型腔)加工、加工、v4 管件内孔抛光、管件内孔抛光、v5各种型孔的倒圆和去毛刺、各种型孔的倒圆和去毛刺、v6整体叶轮的加工。整体叶轮的加工。v1 1. .电解加工锻模型腔电解加工锻模型腔v 由于电火花加工的精度容易控制，多

24、数由于电火花加工的精度容易控制，多数锻模的型腔采用电火花加工。但电火花加工锻模的型腔采用电火花加工。但电火花加工的消费率较低，因此对精度要求不太高的矿的消费率较低，因此对精度要求不太高的矿山机械、汽车迁延机所需锻模，正逐渐采用山机械、汽车迁延机所需锻模，正逐渐采用电解加工。图电解加工。图1-221-22所示为连杆锻模型腔电解所示为连杆锻模型腔电解加工的表示图。加工的表示图。2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围v2.2.电解加工整体叶轮电解加工整体叶轮v 2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围v2 2. .电解加工

25、整体叶轮电解加工整体叶轮v 叶片是喷气发动机、汽轮机中的关键零叶片是喷气发动机、汽轮机中的关键零件，它的外形复杂，精度要求高，消费批量件，它的外形复杂，精度要求高，消费批量大。采用电解加工，不受资料硬度和韧性的大。采用电解加工，不受资料硬度和韧性的限制，在一次行程中可加工出复杂的叶片型限制，在一次行程中可加工出复杂的叶片型面，比机械加工有明显的优越性。采用机械面，比机械加工有明显的优越性。采用机械加工的方法制造叶轮时，叶片毛坯是精细铸加工的方法制造叶轮时，叶片毛坯是精细铸造的，经机械加工和抛光、再分别镶入叶轮造的，经机械加工和抛光、再分别镶入叶轮轮缘的榫槽中，最后焊接构成整体叶轮。轮缘的榫槽中

26、，最后焊接构成整体叶轮。2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围v这种方法加工量大，周期长，质量难以保证。这种方法加工量大，周期长，质量难以保证。电解加工整体叶轮时，如图电解加工整体叶轮时，如图1-231-23所示，只需所示，只需先将整体叶轮的毛坯加工好，那么可用套料先将整体叶轮的毛坯加工好，那么可用套料法加工。每加工好一个叶片，退出阴极，分法加工。每加工好一个叶片，退出阴极，分度后再依次加工下一个叶片。这样不但可以度后再依次加工下一个叶片。这样不但可以大大缩短加工周期，而且可保证叶轮的整体大大缩短加工周期，而且可保证叶轮的整体强度和质量。强度和质量。v3 3. .电解去毛刺电解去

27、毛刺v机械加工中常采用钳工方法去毛刺，这机械加工中常采用钳工方法去毛刺，这不但任务量大，而且有的毛刺因过硬或不但任务量大，而且有的毛刺因过硬或空间狭小难以去除。而采用电解去毛刺，空间狭小难以去除。而采用电解去毛刺，那么可以提高工效，节约费用。图那么可以提高工效，节约费用。图1-241-24所示，为采用电解法去除齿轮毛刺。所示，为采用电解法去除齿轮毛刺。v利用电解加工，不仅可以完成上述重要利用电解加工，不仅可以完成上述重要的工艺过程，而且还可以运用于深孔的的工艺过程，而且还可以运用于深孔的扩孔加工、型孔加工以及抛光等工艺过扩孔加工、型孔加工以及抛光等工艺过程中。程中。2.4 2.4 电解加工的运

28、用范围电解加工的运用范围v 4深孔扩孔加工深孔扩孔加工P1052.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围v5 5型孔加工型孔加工2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围v6电解刻字电解刻字2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围v7 7电解抛光电解抛光v 电解抛光也是利用金属在电解液电解抛光也是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解对工件外表进展腐蚀中的电化学阳极溶解对工件外表进展腐蚀抛光的，它只是一种外表光整加工方法，抛光的，它只是一种外表光整加工方法，用于改善工件的外表粗糙度和外表物理力用于改善工件的外表粗糙度和外表物理力学性能，而不用于对工件外形和尺寸加工。

29、学性能，而不用于对工件外形和尺寸加工。它和电解加工的主要区别是工件和工具之它和电解加工的主要区别是工件和工具之间的加工间隙大，这样有利于外表的均匀间的加工间隙大，这样有利于外表的均匀溶解；电流密度也比较小；电解液普通不溶解；电流密度也比较小；电解液普通不流动，必要时加以搅拌。流动，必要时加以搅拌。2.4 2.4 电解加工的运用范围电解加工的运用范围第四章 电化学加工1 1 电化学加工原理及分类电化学加工原理及分类2 2 电解加工电解加工3 3 电解磨削电解磨削4 4 电铸电铸 涂镀及复合镀加工涂镀及复合镀加工第三节第三节. .电解磨削电解磨削一一. .加工原理及特点加工原理及特点1.1.加工原

30、理加工原理电解磨削是电解加工的电解磨削是电解加工的种特殊方种特殊方式，是电解与机械的复合加工方法。式，是电解与机械的复合加工方法。它是靠金属的溶解它是靠金属的溶解( (占占95%95%98%)98%)和机和机械磨削械磨削( (占占2%2%5%)5%)的综协作用来实现的综协作用来实现加工的。加工的。加工原理如图加工原理如图4-14-1所示。加工过程中，所示。加工过程中，磨轮磨轮( (砂轮砂轮) )不断旋转，磨轮上凸出的不断旋转，磨轮上凸出的砂粒与工件接触，构成磨轮与工件间砂粒与工件接触，构成磨轮与工件间的电解间隙。电解液不断供应，磨轮的电解间隙。电解液不断供应，磨轮在旋转中，将工件外表由电化学反

31、响在旋转中，将工件外表由电化学反响生成的钝化膜除去，继续进展电化学生成的钝化膜除去，继续进展电化学反响，如此反复不断，直到加工终了。反响，如此反复不断，直到加工终了。7685432191251311101直流电源；2绝缘主轴；3磨轮；4电解液喷嘴；5工件；6电解液泵；7电解液箱；8机床本体；9工作台；10磨料；11结合剂；12电解间隙；13电解液图图4-1 电解磨削加工原理图电解磨削加工原理图磨粒的主要作用是去除阳极钝化膜和平整工件外表。磨粒的主要作用是去除阳极钝化膜和平整工件外表。 电解磨削时，工件接直流电源的正极，电解磨削时，工件接直流电源的正极，导电磨轮接负极。导电磨轮与工件之间坚持导电

32、磨轮接负极。导电磨轮与工件之间坚持一定的接触压力，凸出的磨料使工件与磨轮一定的接触压力，凸出的磨料使工件与磨轮的基体金属之间构成一定的间隙，电解液经的基体金属之间构成一定的间隙，电解液经喷嘴输入间隙中。在加工中，磨轮不断旋转，喷嘴输入间隙中。在加工中，磨轮不断旋转，将工件外表由化学反响构成的硬度较低的钝将工件外表由化学反响构成的硬度较低的钝化膜刮去，新金属显露，继续产生电化学反化膜刮去，新金属显露，继续产生电化学反响，到达加工要求。响，到达加工要求。一一. .加工原理及特点加工原理及特点 电解磨削的阳极溶解机理与普通电解加工的阳极溶解机理电解磨削的阳极溶解机理与普通电解加工的阳极溶解机理是一样

33、的。不同之处在于：电解磨削中，阳极钝化膜的去除是是一样的。不同之处在于：电解磨削中，阳极钝化膜的去除是靠磨轮的机械加工去除的，电解液腐蚀力较弱；而普通电解加靠磨轮的机械加工去除的，电解液腐蚀力较弱；而普通电解加工中的阳极钝化膜的去除，是靠高电流密度去破坏工中的阳极钝化膜的去除，是靠高电流密度去破坏( (不断溶解不断溶解) )或靠活性离子或靠活性离子( (如氯离子如氯离子) )进展活化，再由高速流动的电解液冲进展活化，再由高速流动的电解液冲刷带走的。刷带走的。7685432191251311101直流电源；2绝缘主轴；3磨轮；4电解液喷嘴；5工件；6电解液泵；7电解液箱；8机床本体；9工作台；1

34、0磨料；11结合剂；12电解间隙；13电解液图图4-1 电解磨削加工原理图电解磨削加工原理图一一.加工原理及特点加工原理及特点 1 1导电砂轮导电砂轮 2 2电解液电解液 3 3工件工件 2. 2. 特点特点 (1) (1) 磨削力小，消费率高。这是由于磨削力小，消费率高。这是由于电解磨削具有电解加工和机械磨削加工的电解磨削具有电解加工和机械磨削加工的优点。尤其是加工高硬度高韧性的金属优点。尤其是加工高硬度高韧性的金属时，与金刚石砂轮磨削硬质合金相比，工时，与金刚石砂轮磨削硬质合金相比，工效提高效提高3-53-5倍倍 (2) (2) 加工精度高，外表加工质量好。加工精度高，外表加工质量好。由于

35、电解磨削加工中，一方面工件尺寸或由于电解磨削加工中，一方面工件尺寸或外形是靠磨轮刮除钝化膜得到的，故能获外形是靠磨轮刮除钝化膜得到的，故能获得比电解加工好的加工精度；另一方面，得比电解加工好的加工精度；另一方面，资料的去除主要靠电解加工，加工中产生资料的去除主要靠电解加工，加工中产生的磨削力较小，不会产生磨削毛刺、裂纹的磨削力较小，不会产生磨削毛刺、裂纹等景象，故加工工件的外表质量好。磨普等景象，故加工工件的外表质量好。磨普通资料外表粗糙度可达通资料外表粗糙度可达Ra0.1mRa0.1m，磨硬质，磨硬质合金可达镜面。合金可达镜面。 一一. .加工原理及特点加工原理及特点 2. 2. 特点特点

36、(3(3砂轮寿命长。与金刚石砂轮磨削砂轮寿命长。与金刚石砂轮磨削硬质合金相比，砂轮耗费降低硬质合金相比，砂轮耗费降低90%90%，大降，大降低砂轮本钱。低砂轮本钱。 (3) (3) 设备投资较高。其缘由是电解磨设备投资较高。其缘由是电解磨削机床需加电解液过滤安装、抽风安装、削机床需加电解液过滤安装、抽风安装、防腐处置设备等。设备需防锈，劳动条防腐处置设备等。设备需防锈，劳动条件差，磨刀具刃口不锋利件差，磨刀具刃口不锋利一一. .加工原理及特点加工原理及特点二二. .电解液与电解磨削设备电解液与电解磨削设备 1. 1. 电解液电解液 要求：能使金属外表生成构造严密、粘要求：能使金属外表生成构造严

37、密、粘附力强的钝化膜；具有良好的导电性；对机床、附力强的钝化膜；具有良好的导电性；对机床、夹具腐蚀性小；对人体无危害，确保操作平安；夹具腐蚀性小；对人体无危害，确保操作平安；价钱低廉，来源丰富，在加工中不易损耗。价钱低廉，来源丰富，在加工中不易损耗。 常用电解液：电解磨削碳钢以常用电解液：电解磨削碳钢以NaNO3NaNO3、KNO3KNO3、NaNO2NaNO2等为主的；磨削硬质合金时，除了等为主的；磨削硬质合金时，除了NaNO3NaNO3或或KNO3KNO3外，还应参与适当的外，还应参与适当的“络合剂络合剂 或其或其它物质。它物质。 2. 2. 电解磨削设备电解磨削设备 组成：直流电源，电解

38、液系统和组成：直流电源，电解液系统和电解磨床。电解磨床。 直流电源：电压直流电源：电压5 520V20V内可调，内可调，最大任务电流视加工面积和消费率可最大任务电流视加工面积和消费率可自自10101000A1000A不等。不等。 循环泵：耐蚀性强，具有过滤循环泵：耐蚀性强，具有过滤和沉淀杂质、抽风安装。和沉淀杂质、抽风安装。 电解磨床：与普通磨床类似，电解磨床：与普通磨床类似，机床主轴应保证砂轮任务面的偏摆量机床主轴应保证砂轮任务面的偏摆量不大于不大于0.010.010.02mm0.02mm。工具、夹具和。工具、夹具和机床间应有绝缘措施，防腐措施。机床间应有绝缘措施，防腐措施。二二. .电解液

39、与电解磨削设备电解液与电解磨削设备213451绝缘层；2磨轮；3喷嘴；4工件；5加工电源 图图4-2 电解成型磨削原理图电解成型磨削原理图 图图4-3 电解研磨加工电解研磨加工三 导电磨轮v 导电磨轮普通由铜粉和磨料加压烧结而成。可用铜、树脂、石墨作结合剂，以人造金刚石、氧化铝、碳化硅为磨料制成。v 为了获得一定的加工间隙，使磨粒凸出于磨轮导电基体一定高度，可采用“反电解方法获得v 所谓“反电解，就是与正常加工相反 ，将磨轮接正极，另一铜片接负极放在电解液中，渐渐转动磨轮使磨轮导电基体电解，显露磨料颗粒。 7685432191251311101直流电源；2绝缘主轴；3磨轮；4电解液喷嘴；5工件

40、；6电解液泵；7电解液箱；8机床本体；9工作台；10磨料；11结合剂；12电解间隙；13电解液图图4-1 电解磨削加工原理图电解磨削加工原理图四四 影响电解磨削的要素影响电解磨削的要素(1) (1) 任务电压升高任务电压，那么电流密度增大，任务电压升高任务电压，那么电流密度增大，加速阳极溶解，消费效率高，但对加工精度和外表加速阳极溶解，消费效率高，但对加工精度和外表质量不利。质量不利。(2) (2) 磨削压力磨削压力以不产生火花放电又能刮除磨削压力磨削压力以不产生火花放电又能刮除氧化膜为原那么，普通为氧化膜为原那么，普通为0.10.3MP0.10.3MP。(3) (3) 工件和磨轮的接触面积。

41、工件和磨轮的接触面积。 接触面积大，消费接触面积大，消费率高，尽量坚持较大的接触面积。率高，尽量坚持较大的接触面积。(4) (4) 磨轮的线速度。在一定范围内，线速度高，消磨轮的线速度。在一定范围内，线速度高，消费率高。普通为费率高。普通为2030m/s2030m/s。(5) (5) 电解液的供应量和浓度。电解液的流量随加工电解液的供应量和浓度。电解液的流量随加工方式而定；电解液浓度普通控制在方式而定；电解液浓度普通控制在10%10%左右。左右。 五五 电解磨削的运用电解磨削的运用v适宜加工硬质合金、高温合金、钛合金、淬适宜加工硬质合金、高温合金、钛合金、淬火钢、不锈钢等难加工资料。可用于平面

42、磨火钢、不锈钢等难加工资料。可用于平面磨削、成形磨削和内外圆磨削。削、成形磨削和内外圆磨削。第四章 电化学加工1 1 电化学加工原理及分类电化学加工原理及分类2 2 电解加工电解加工3 3 电解磨削电解磨削4 4 电铸电铸 涂镀及复合镀加工涂镀及复合镀加工阴极堆积、涂覆加工阴极堆积、涂覆加工一、电铸加工一、电铸加工 1 1电铸加工的原理和特点电铸加工的原理和特点原模原模电铸电铸层层电铸电铸资料资料含电铸资料的含电铸资料的金属盐溶液金属盐溶液 原理与电镀一样。用导电的原理与电镀一样。用导电的原模作阴极，电铸资料作阳极，含原模作阴极，电铸资料作阳极，含电铸资料的金属盐溶液作电铸液。电铸资料的金属盐

43、溶液作电铸液。在直流电的作用下，阳极金属被腐在直流电的作用下，阳极金属被腐蚀成为金属离子进入电铸镀液，阴蚀成为金属离子进入电铸镀液，阴极原模上电铸层逐渐加厚。当到达极原模上电铸层逐渐加厚。当到达预定厚度时，设法与母模分别并取预定厚度时，设法与母模分别并取出，即可获得与原模型面凹凸相反出，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。的电铸件。 电铸是利用金属的电解堆积，翻制金属复制品的电铸是利用金属的电解堆积，翻制金属复制品的加工方法。加工方法。1 1原理原理45636 V789101231镀槽；2阳极；3蒸馏水瓶；4直流电源；5加热管；6恒温装置；7温度计；8母模；9电铸层；10玻璃管图图3-1 电铸

44、成型的原理电铸成型的原理2 2特点特点 1 1复制精度高。可用制品作为母模，准确地复制外形复复制精度高。可用制品作为母模，准确地复制外形复杂的成形外表和细微纹路，制件外表粗糙度小，用同一杂的成形外表和细微纹路，制件外表粗糙度小，用同一原模能消费多个电铸件，复制品一致性好。原模能消费多个电铸件，复制品一致性好。 2 2设备简单、操作容易，本钱低。设备简单、操作容易，本钱低。 3 3电铸速度慢；电铸件厚度薄，壁厚不均匀；尺寸大电铸速度慢；电铸件厚度薄，壁厚不均匀；尺寸大而薄的铸件容易变形。而薄的铸件容易变形。4) 4) 适用制造塑料模型腔，耐腐蚀性好但不宜受冲击。适用制造塑料模型腔，耐腐蚀性好但不

45、宜受冲击。 5) 5) 可把零件的内外表加工转为母模的外外表加工，制可把零件的内外表加工转为母模的外外表加工，制 造机械加工无法加工的复杂形面。造机械加工无法加工的复杂形面。 6) 6) 经过电铸加工可获得高纯度的电极，导电性好。经过电铸加工可获得高纯度的电极，导电性好。7) 7) 电铸件有较好的机械强度，不需热处置淬硬。电铸件有较好的机械强度，不需热处置淬硬。电铸成型的一些局限性：电铸成型的一些局限性： (1) (1) 电铸时，金属堆积速度缓慢，制造周电铸时，金属堆积速度缓慢，制造周期长，普通每小时电铸金属层为期长，普通每小时电铸金属层为0.020.5 mm 0.020.5 mm 。如电铸镍

46、，普通需求一周左右。如电铸镍，普通需求一周左右。 (2) (2) 电铸层厚度不易均匀，且厚度较薄，电铸层厚度不易均匀，且厚度较薄，仅为仅为4 48 mm8 mm左右。电铸层普通都具有较大的左右。电铸层普通都具有较大的应力，所以大型电铸件变形显著，且不易接受应力，所以大型电铸件变形显著，且不易接受大的冲击载荷。这样，就使电铸成型的运用遭大的冲击载荷。这样，就使电铸成型的运用遭到一定的限制。到一定的限制。 (3)(3)有时存在一定的脱模困难。有时存在一定的脱模困难。3 3电铸加工的运用如下：电铸加工的运用如下： 1 1可复制精细的外表轮廓花纹。如唱片模，工艺美可复制精细的外表轮廓花纹。如唱片模，工

47、艺美 术品模，术品模， 纸币、证券、邮票的印刷版等。纸币、证券、邮票的印刷版等。 2 2可按制品复制注塑模具和玻璃模型腔，型腔耐腐可按制品复制注塑模具和玻璃模型腔，型腔耐腐 蚀性好。蚀性好。4 4可制造复杂、高精度的空心零件和薄壁零件。可制造复杂、高精度的空心零件和薄壁零件。 如波导管等。如波导管等。5 5可制造外表粗糙度规范样块、反光镜、表盘、异可制造外表粗糙度规范样块、反光镜、表盘、异 型孔喷嘴等特殊零件。型孔喷嘴等特殊零件。3 3电铸电火花型腔加工用的电极，导电性好。电铸电火花型腔加工用的电极，导电性好。(4)(4)电铸资料及用途电铸资料及用途1 1电铸镍，适用于小型塑料模型腔复制和高精

48、度内外电铸镍，适用于小型塑料模型腔复制和高精度内外表的加工。质量好，强度和硬度好，外表粗糙度小，表的加工。质量好，强度和硬度好，外表粗糙度小，电铸时间长，价钱昂贵。电铸时间长，价钱昂贵。2 2电铸铜，用于电铸电极和电铸镍壳的加固层。导电铸铜，用于电铸电极和电铸镍壳的加固层。导 电性好，价钱廉价，强度和耐磨性差，不耐酸。电性好，价钱廉价，强度和耐磨性差，不耐酸。3 3电铸铁，用于电铸镍壳的加固层和修补磨损的机电铸铁，用于电铸镍壳的加固层和修补磨损的机 械零件。本钱低，质量差，易腐蚀。械零件。本钱低，质量差，易腐蚀。2 2、电铸设备、电铸设备 电铸设备主要包括电铸槽、直流电源、恒温控制备、电铸设备

49、主要包括电铸槽、直流电源、恒温控制备、水位自动控制设备、电子换向器和搅拌过滤系统。水位自动控制设备、电子换向器和搅拌过滤系统。1 1电铸槽电铸槽 由铅板、橡胶或塑料等耐腐蚀资料作衬里，小由铅板、橡胶或塑料等耐腐蚀资料作衬里，小型的可用陶瓷、玻璃或搪瓷容器。型的可用陶瓷、玻璃或搪瓷容器。2 2直流电源直流电源 采用低电压大电流的直流电源，常用硅整流或采用低电压大电流的直流电源，常用硅整流或可控硅直流电源。可控硅直流电源。 3 3恒温控制设备恒温控制设备 保证电铸液温度根本不变。包括加热器、温度计保证电铸液温度根本不变。包括加热器、温度计和恒温控制器。和恒温控制器。(4) (4) 电子换向器电子换

50、向器 为了改善电铸时尖端放电景象，定期改动阳为了改善电铸时尖端放电景象，定期改动阳极及母模的电流方向，而采用电子换向器。极及母模的电流方向，而采用电子换向器。(5)(5)搅拌过滤系统搅拌过滤系统 为了降低电铸液浓度差，加大电流密度，应有为了降低电铸液浓度差，加大电流密度，应有搅拌器。为了除去任务液中的固体杂质，应有循环搅拌器。为了除去任务液中的固体杂质，应有循环过滤系统。过滤系统。3 3、电铸成形工艺过程、电铸成形工艺过程 母模设计与制造母模设计与制造母模外表处置母模外表处置电铸至规电铸至规定厚度定厚度脱模和加固脱模和加固清洗枯燥清洗枯燥辅助机械加辅助机械加工工废品废品 1 1母模设计与制造母

51、模设计与制造 母模的外形与型腔相反，母模尺寸应思索资料母模的外形与型腔相反，母模尺寸应思索资料收缩率，沿型腔深度方向应加长收缩率，沿型腔深度方向应加长58mm58mm，以备电铸后，以备电铸后切除端面的粗糙度部分。切除端面的粗糙度部分。 对需脱模的母模，电铸外表应有对需脱模的母模，电铸外表应有15301530的脱模的脱模斜度，并进展抛光，使外表粗糙度达斜度，并进展抛光，使外表粗糙度达Ra0.160.08Ra0.160.08，同时需思索脱模措施和电铸时的挂装位置。同时需思索脱模措施和电铸时的挂装位置。 在母模的轮廓较深的底部凹、凸不能相差太在母模的轮廓较深的底部凹、凸不能相差太大，同时尽量防止尖角

52、。大，同时尽量防止尖角。母模常用资料有：母模常用资料有： 不锈钢、中碳钢、铝、铜、低熔点合金、有机不锈钢、中碳钢、铝、铜、低熔点合金、有机玻璃、塑料、石膏、石蜡等。玻璃、塑料、石膏、石蜡等。 母模所用资料有金属和非金属资料之分，其中又母模所用资料有金属和非金属资料之分，其中又可分为可熔型不可熔型等，可根据不同需求进展选择。可分为可熔型不可熔型等，可根据不同需求进展选择。 制造母模的各种资料及其优缺陷可参见表制造母模的各种资料及其优缺陷可参见表4.84.8。(2)(2)母模外表处置母模外表处置1 1金属母模须钝化处置或镀脱模层处置。金属母模须钝化处置或镀脱模层处置。 钝化处置普通用重铬酸盐溶液处

53、置；镀脱模层钝化处置普通用重铬酸盐溶液处置；镀脱模层普通是镀普通是镀8-10m8-10m厚的硬铬；厚的硬铬； 外形复杂的母模，可先镀镍再镀铬；脱模困难外形复杂的母模，可先镀镍再镀铬；脱模困难的深型腔，先喷上一层聚乙烯醇感光剂，经曝光烘干的深型腔，先喷上一层聚乙烯醇感光剂，经曝光烘干后进展镀银处置。后进展镀银处置。 用低熔点合金制成的母模不需求镀脱模层。用低熔点合金制成的母模不需求镀脱模层。2 2石膏或木材制成的母模须防水处置。石膏或木材制成的母模须防水处置。 在电铸前可用喷漆或浸漆的方法进展防水处置。在电铸前可用喷漆或浸漆的方法进展防水处置。用石膏制成的母模还可采用浸石蜡的方法进展防水用石膏制

54、成的母模还可采用浸石蜡的方法进展防水处置。处置。3)3)非金属母模镀导电层处置非金属母模镀导电层处置 非金属不导电，不能直接电铸加工，因此要经非金属不导电，不能直接电铸加工，因此要经过镀导电层处置。镀导电层处置普通是在防水处置后过镀导电层处置。镀导电层处置普通是在防水处置后进展的。进展的。 可以采用导电漆的涂敷处置、真空涂膜或阴极溅可以采用导电漆的涂敷处置、真空涂膜或阴极溅射处置，常用的是采取化学镀银或化学镀铜处置。为射处置，常用的是采取化学镀银或化学镀铜处置。为了得到良好的导电层，普通母模需求经两次镀导电层了得到良好的导电层，普通母模需求经两次镀导电层处置，而石膏母模那么需进展三次镀银处置。

55、处置，而石膏母模那么需进展三次镀银处置。4) 4) 引导线及包扎处置引导线及包扎处置 母模经镀起模层处置及镀导电层处置后需进展母模经镀起模层处置及镀导电层处置后需进展引导线及包扎处置，其目的是使导电层可以在电堆积引导线及包扎处置，其目的是使导电层可以在电堆积操作过程中良好地通电，并将非电铸外表予以隔离。操作过程中良好地通电，并将非电铸外表予以隔离。(3) (3) 脱模和加固脱模和加固 电铸件壁厚较薄，普通要用其它资料在其反面电铸件壁厚较薄，普通要用其它资料在其反面加固，防止变形，机械加工后再镶入模套，最后脱模。加固，防止变形，机械加工后再镶入模套，最后脱模。 常用的脱模方法有：常用的脱模方法有

56、： 脱模架脱模、化学溶解母模、加工热熔化母模、脱模架脱模、化学溶解母模、加工热熔化母模、加热或冷却胀缩分别。加热或冷却胀缩分别。螺钉脱模螺钉脱模 金属母模脱模比较困难，常用脱模架或螺钉脱模。可以用旋转螺钉的方法进展起模。vend 假设母模带有螺旋槽，其起模可用图示方法，使假设母模带有螺旋槽，其起模可用图示方法，使铸件铸件6 6随母模随母模5 5沿轴线旋转而起模。沿轴线旋转而起模。 金属母模用起模架和螺栓将型芯拉出分别的公用工具。 非金属母模(例如有机玻璃)在加热软化后脱模那么比较方便，普通加热温度为100200，等到冷却至7080即可将母模取出。 铝制母模可用氢氧化钠溶液溶解母模，对镍层无损伤

57、。 黄铜母模可用硝酸溶液溶解母模，对铬层无损伤。 低熔点合金和石蜡母模可加热熔化，对电铸层无损伤。较浅的型腔甚至可直接用开水加热后起模，但是母模容易受热变形、损坏。 加固的方法有喷涂金属、无机粘结、铸铝、浇环氧树脂或低熔点合金。1喷涂金属普通在电铸件的外层进展，到达一定厚度后机加工。2无机粘结是将电铸件镶入配车的钢套内用无机粘结剂粘结在一同。粘结层厚度为0.20.3mm。3铸铝是在电铸件的背后加固。4浇环氧树脂或低熔点合金是浇铸在电铸电极的内壁，防止电极加工时变形。电铸型腔与模套组合方式电铸型腔与模套组合方式11卸模架；卸模架；22型芯；型芯；33电铸型腔；电铸型腔；44粘接剂；粘接剂；55模

58、套；模套；66垫板垫板 最常用的加固方法是采用模套进展加固。加固后再对型腔外形进展起模和机械加工。模套是按电铸件配作的金属套。模套与电铸件之间有少量间隙，在模套内孔和电铸型腔外外表涂一层无机粘结剂后再进展压合，以加强配合强度。4、电铸加工实例实例1 刻度盘模具型腔电铸工艺过程：1母模制造 用45号钢制造，外表粗糙度为Ra0.01m。为方便母模和电铸件加工时的装夹，母模上作一M36的工艺螺孔。 为进展引导线及包扎处置，母模中心和周围预备了小螺孔。2脱模层处置：镀硬铬810m。3引导线及包扎绝缘处置：用胶木螺钉将绝缘板与母模非铸面固定成一体，导电杆外部套塑料管后拧入母模。4电铸：电铸层为45mm时

59、停顿电铸。5电铸后处置： 将铸取下后拧入带螺纹的芯轴，夹芯轴车铸件外圆及台阶，按铸件外圆配车铜镶套。铸件与铜套涂无机粘结剂后装配，粘结剂厚度为0.20.3mm。再用芯轴定位和夹紧，车镶套外圆和中间孔。取出母模，即得到刻度盘模具型腔。车削镀铬电铸镍溶解去型芯精细喷嘴实例2 精细细微喷嘴内孔电铸工艺过程： 外表质量和尺寸精度要求很的精细异形小孔的加工，用除去资料的方法加工是很困难的，而采用精细电铸的方法比较容易处理。镀铬层黄铜型芯电铸镍层内孔镀铬层二、电解磨削1、电解磨削原理 电解磨削是电解作用和机械磨削相结合的一种复合加工方法。在电解磨削过程中，工件绝大部分余量98%由电解作用去除，小部分由磨削

60、切除。磨粒的主要作用是去除阳极钝化膜和平整工件外表。 电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理加工。加工时，工具电极接直流电源阴极，工件接阳极，两极之间坚持一定的间隙，一定压力的电解液从两极间高速流过，将电解产物冲走。 电解加工效率比电火花加工高四倍以上，电极损耗极小，可长期运用。 电解磨削时，工件接直流电源的正极，导电磨轮接负极。导电磨轮与工件之间坚持一定的接触压力，凸出的磨料使工件与磨轮的基体金属之间构成一定的间隙，电解液经喷嘴输入间隙中。在加工中，磨轮不断旋转，将工件外表由化学反响构成的硬度较低的钝化膜刮去，新金属显露，继续产生电化学反响，到达加工要求。2、电解磨削的特点1加