现代加工技术第3章 电化学加工ppt课件

1、3.电化学加工3.1.电化学加工原理、特点及分类1电化学加工原理将电镀中阳极金属的溶解景象运用于金属加工，工具接阴极，工件为阳极。3.1.电化学加工原理、特点及分类2电化学加工的特点i无应力加工；电化学加工优点：Iii无毛刺加工；iii工件和工具不接触，工具无磨损；i不能加工非导电资料和有锋利内角的外形；电化学加工缺陷：IIii在实心资料上不能一步加工出盲孔；iii设备易腐蚀和生锈；3.1.电化学加工原理、特点及分类2电化学加工的特点i复杂三维曲面的端面和外圆加工；电化学加工的主要运用：IIIii刻模，特别是深而窄的槽和孔；iii靠模加工和特殊外形仿形；iv多孔钻；v拉孔；vi去毛刺；vii磨

2、削；viii珩磨；ix切断；3.1.电化学加工原理、特点及分类3电化学加工的分类利用电化学阳极溶解来进展加工；I利用电化学阴极涂覆来进展加工；II电化学与其他加工方法的复合加工；III3.2.电化学加工设备1直流电源先用变压器把380V的交流电变为低压交流电，后经ZCZ型的大功率二极管整流。i扼流式饱和电控器调压硅整流电源Iii自饱和式电控器调压iii晶闸管调压晶闸管电源II3.2.电化学加工设备2机床进给速度不稳定，阴极相对工件各个截面的电解时间就不同，影响加工精度；i机床刚性：对电化学加工机床的要求Iii进给速度的稳定性iii平安与防腐电解液对机床主轴、任务台的作用力比较大，如部件变形过大

3、，易引起短路；排氢防爆措施；电解液及其电化学产物具有腐蚀性，必需密封；3.2.电化学加工设备3工具、工件及电解液阴极工具Iii资料：铝、铜、青铜、黄铜、石墨、不锈钢、镍铜合金；i外形尺寸和外表粗糙度影响工件的加工精度和外表粗糙度；iii制备方法：机械加工、冷锻和电铸；阳极工件IIii夹具由绝缘资料制成，如环氧树脂、玻璃纤维等良好的热稳定性和低湿性资料；i工件资料必需是良导体；3.2.电化学加工设备3工具、工件及电解液电解液系统IIIii泵普通为离心泵，容易实现密封和防腐；i必不可少的组成部分，由泵、电解液槽、过滤器、管道和阀组成；iii电解液净化：去除固体杂质和金属晶粒介质过滤法：100200

4、#的尼龙丝网，制造容易、本钱低和效果好；沉淀法：倒锥形漏斗、斜管沉淀池；3.2.电化学加工设备3工具、工件及电解液电解液IVi电解液的作用：作为导电介质接通工具与工件之间的电路；在电场作用下进展电化学反响，阳极溶解顺利并进展控制；带走热量和电化学产物；3.2.电化学加工设备3工具、工件及电解液电解液IVii对电解液的根本要求：具有足够的蚀除速度，要求电解质具有较强的溶解度、离解度和导电率；阳极产物是不溶性化合物，工件资料的氢氧化物大多不溶；具有较高的加工精度和外表粗糙度，电解液中的金属阳离子不应在阴极上产生放电反响而堆积在阴极上；低粘度和高比热容，较好的化学稳定性；无腐蚀和毒性；容易制备；3.

5、2.电化学加工设备3工具、工件及电解液电解液IViii三种常见电解液：中性盐溶液、酸性及碱性溶液3.3.电化学加工的根本规律1消费率及其影响要素电化学当量：电极上溶解或析出物质的量与电量的比值。i法拉第电解定律：M=KIt金属的电化学当量与消费率的关系Iii电解量在实际上不受电解液的浓度、温度、压力、电极资料及外形的影响；iii实践加工中，阳极能够出现其他反响，被电解的金属量会小于实际值，实践蚀除量：M=KIt3.3.电化学加工的根本规律1消费率及其影响要素电流I是电流密度i与加工面积的乘积A。i阳极金属的蚀除速度：Va=i电流密度与消费率的关系IIii当电解液压力和流速较高时，可选用较大的电

6、流密度；iii电流密度过高将会引起火花放电，析出氯、氧等气体，并使电解液温度过高，呵斥部分短路。iv实践的电流密度决议于电源电压、电极间隙及电解液的导电率，因此蚀除速度应思索上述要素。3.3.电化学加工的根本规律1消费率及其影响要素i电极间隙越小，电解液的电阻越小，电流密度越大，蚀除速度越高；电极间隙的大小与蚀除速度的关系IIIiiRaUVcaREEEU3.3.电化学加工的根本规律2精度成型规律i假设阴极固定不动，那么加工间隙逐渐增大，蚀除速度减小；端面平衡间隙Iii假设阴极以恒定速度向工件进给，那么加工间隙逐渐减小，而蚀除速度将以双曲线关系增大，经过一段时间后，蚀除速度与进给速度到达动态平衡

7、，此时的间隙称为平衡间隙；cRbvU3.3.电化学加工的根本规律2精度成型规律i法向平衡间隙：法向平衡间隙IIii法向平衡间隙比端面平衡间隙要大 ；coscosbcRnvUcos1iii角越大，计算出的法向平衡间隙误差越大，当45时，应按侧面间隙计算；3.3.电化学加工的根本规律2精度成型规律i阴极不绝缘时：侧面间隙IIIii阴极侧面绝缘时：12bbsh12bbsb3.3.电化学加工的根本规律2精度成型规律i计算加工过程中的各种电极间隙，推算加工后工件的外形尺寸；平衡间隙实际的运用NaCl电解液中IVii设计电极时，计算阴极尺寸及修正量；iii选择加工参数：电极间隙、电压、进给速度等；3外表质

8、量i外表粗糙度：Ra1.250.16m；ii外表无塑性变形、剩余应力、冷作硬化或烧伤等iii能够会出现晶间腐蚀、流纹、麻点、外表黑膜等3.4.提高电化学加工精度的措施1脉冲电流电化学加工阳极金属外表构成的钝化膜不同于直流加工，外表为巩固的蓝黑色光亮外表；I间歇加工，电腐蚀物有足够时间排出，电解液流动通畅，提高加工稳定性；II可以采用小间隙加工；III加工速度低于直流加工；IV3.4.提高电化学加工精度的措施2小间隙加工工件资料的蚀除速度与加工间隙成反比；I工件外表余量不均和外表微观不平使加工间隙不均匀；II采用小间隙加工对提高加工精度和消费率有利；III但对液流阻力增大，电流密度大，使电解液温

9、升快、压力高，易短路；IV3.4.提高电化学加工精度的措施3混气电化学加工将一定压力的气体CO2、N2或空气与电解液混合，然后进入加工区进展电化学加工。i提高电解加工精度，尤其是成型精度；混气电化学加工原理I特点：IIii简化阴极的设计、制造；3.4.提高电化学加工精度的措施3混气电化学加工混入气体的主要作用：IIIi添加电解液的电阻率，减少杂散腐蚀，使电解液向非线性方面转化；ii降低电解液的密度和粘度，添加流速，均匀流场混气电解液的缺陷：IVi电流密度下降，使其消费率下降1/21/3；ii适用于小功率电源加工大工件；3.5.电化学加工的运用1深孔扩孔加工工件和阴极之间无相对运动；设备简单、操

10、作方便、加工效率高；固定式I阴极较工件长，所需功率较大；电解液在进出口处的温度和电解产物不同，容易引起粗糙度和尺寸精度不均；3.5.电化学加工的运用1深孔扩孔加工阴极在孔内做轴向挪动；阴极较短、精度要求低、制造容易、可加工恣意长度的零件不受电源功率影响；挪动式II需有效长度大于工件的机床；由于加工面积不断变化，需自动控制，为防止产生涡流和死水区，阴极应设计成圆锥形；为防止产生涡流和死水区，阴极应设计成圆锥形；3.5.电化学加工的运用2型孔的加工加工外形复杂、尺寸较小的异型通孔或盲孔；型孔加工普通采用端面进给法；为防止锥度，阴极侧面要绝缘；为添加加工速度，可适当添加端面任务面积，出水孔的截面积大

11、于加工间隙的截面积；3.5.电化学加工的运用3型腔的加工加工效率较高，精度较低；当采用硝酸钠和氯酸钠作电解液时，阴极设计较容易；特点：I3.5.电化学加工的运用3型腔的加工根据实际公式计算出端面间隙和侧面间隙，工具阴极的这些部分的尺寸可以根据工件尺寸减去间隙得到；法向间隙随倾角的变化而变化，故进展修正设计；从加工零件图样出发，根据平衡间隙实际，确定各处的间隙大小，并在实际中根据电场和流场的情况修正阴极的尺寸；阴极设计：II复杂外表加工时，电解液流场不易均匀，在流速和流量缺乏的部位电蚀量偏小，容易短路，因此在阴极对应部位加开增液孔或增液缝；3.5.电化学加工的运用4套料加工阴极由阴极体和阴极片组

12、成，零件尺寸由阴极片内腔口保证；加工精度较高，外表粗糙度好；加工二维空间曲面；由于工件外形复杂，电解液流场很重要；3.5.电化学加工的运用5叶片加工立式机床用于单面加工，卧式机床用于双面加工；多采用侧流法供液，在任务箱内进展；叶片加工有单面加工和双面加工；我国叶片多数采用氯化钠电解液的混气电解加工或间隙易控制的氯酸钠电解液；3.5.电化学加工的运用6电解倒棱去毛刺机械加工中去毛刺的任务量很大，电解去毛刺可以提高工效和节省费用；3.6.电化学磨削1电化学磨削加工原理用金属结合剂粘接或用电化学堆积金刚石磨轮及导电磨轮，使电化学加工与机械磨削同时进展；I3.6.电化学磨削1电化学磨削加工原理利用电化

13、学磨削加工的高效率和机械磨削的精度；经过粗加工或半精加工后，切断电源，只用机械磨削进展加工；II采用成型石墨磨轮并于工件处于非接触形状进展电化学成型磨削；III3.6.电化学磨削2加工速度、精度及外表粗糙度加工速度I3.6.电化学磨削2加工速度、精度及外表粗糙度加工精度及外表粗糙度II3.6.电化学磨削3电化学磨削的运用硬质合金刀具的电解磨削I硬质合金轧辊的电解磨削II电解珩磨III3.6.电化学磨削3电化学磨削的运用在工具电极上相间粘贴砂布，砂布之间的金属面作为导电外表，砂布粘贴的厚度即为加工间隙；i固定磨料加工电解研磨IV在工具电极上粘贴不带磨料的绝缘布，磨料混在电解液中；ii游离磨料加工

14、3.7.电铸和涂镀加工电铸和外表部分涂镀加工在原理和本质上都是属于电镀工艺的范畴。与电解相反，是利用电镀液中的金属正离子在电场的作用下，镀覆堆积到阴极上去的过程。3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工可导电的原模作阴极，电铸资料作阳极，电铸资料的金属盐溶液作电铸镀液，在直流电源的作用下，阳极上的金属原子以金属离子进入镀液，在阴极上获得电子成为金属原子而堆积镀覆在阴极原模外表。电铸加工的原理、特点和运用范围Ii加工原理：3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工能准确、精细地复制复杂型面和细微纹路；电铸加工的原理、特点和运用范围Iii特点：能获得尺寸精度高、外表粗糙度优于0.1m的复制品，同一原模消费的电铸件一

15、致性好；借助石膏、石蜡和环氧树脂等作为原模资料，可把复杂零件的内外表复制为外外表，外外表复制为内外表，然后再电铸复制；顺应性广泛；3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工复制精细的外表轮廓花纹，如唱片模，工艺美术品模，纸币、邮票的印刷板；电铸加工的原理、特点和运用范围Iiii运用：复制注塑用的模具、电火花型腔加工用的电极工具；制造复杂、高精度的空心零件和薄壁零件；制造外表粗糙度规范样块、反光镜、表盘、异形孔喷嘴等特殊零件；3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工由铅板、橡胶或塑料的耐腐蚀的资料作为衬里，小型的可用陶瓷、玻璃或搪瓷容器；电铸加工的根本设备IIi电铸槽普通常用硅整流或可控直流电源；降低浓度差极化，

16、加大电流密度，提高电铸质量；坚持电镀液温度根本不变；ii直流电源iii搅拌和循环过滤系统iv加热和冷却安装3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工资料：不锈钢、镀铬、镍铬、低熔合金、环氧树脂、塑料、石膏、石蜡等；电铸加工的工艺过程及要求IIIi原模外表处置金属模普通在电铸前需进展外表钝化处置，构成不太结实的钝化膜，便于脱模；非金属模外表作导电化处置；以极细的石墨粉、铜粉或银粉调入少量胶剂做成导电漆，在外表涂敷均匀的薄层；用真空镀膜或离子镀法使外表覆盖一层金或银的金属模；用化学镀的方法在外表堆积银、铜或镍的薄层；3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工消费率较低、时间较长；电铸加工的工艺过程及要求III电流密度

17、过大易使堆积金属的结晶粗糙，强度低；常用电铸资料有铜、镍或铁，相应的电铸液为含有电铸金属离子的硫酸盐、氨基磺酸盐、氟硼酸盐和氯化物等水溶液；ii电铸过程3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工某些电铸件成型后需求用其他资料衬背处置，然后机加到一定尺寸；电铸加工的工艺过程及要求III脱模分别的方法有敲打捶击，加热或冷却膨胀分别，用薄刀刃撕剥分别，加热熔化，化学溶解；iii衬背和脱模3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工制造原模；电铸加工的运用实例IV原模镀铬；i型腔模电铸电铸；机械加工：先铣、刨平上端不规那么部分，再磨平底面，加工平电铸型腔的外壁，用粘接剂浇注上模套、底板等；脱模；3.7.电铸和涂镀加工1电铸

18、加工加工尺寸精度要求高和外表粗糙度要求很低的微细孔或断面复杂的异形孔；电铸加工的运用实例IVii电铸精细零件3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工声盘录制：从磁带上将声信号记录在声盘上；电铸加工的运用实例IViii留声机唱片原版与模板的制造声盘金属化：外表化学堆积法镀银；制造一次原版：声盘外表电铸镍，分别一次原版，并在稀铬酸中溶去银层；制造二次原版：钝化一次原版外表，然后电铸镍层，分别后得到二次原版；继续用电铸的方法得到三次原版、四次原版、五次原版，三次和五次原版负片可以用来压制唱片；3.7.电铸和涂镀加工1电铸加工制造原模：在铜或铝板上涂布感光胶，将照相底板与它紧贴，进展曝光、显影、定影后得到带有

19、规定图形绝缘层的原模；电铸加工的运用实例IViv筛网的制造钝化原模外表；弯曲成型；电铸；脱模；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工不需求镀槽，可以部分外表涂镀，设备简单，可现场施工；i加工原理：涂镀加工的原理、特点和运用Iii加工特点：可涂镀的金属金、银、铜、铁、锡、镍、钨、铟等比槽镀多，更改方便；镀层与基体的结合力比槽镀结实，速度快，厚度可控；工件与镀笔间有相对运动，普通需人工操作；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工修复零件磨损外表，恢复尺寸和几何外形，实施超差品补救；涂镀加工的原理、特点和运用Iiii主要运用范围：填补零件外表上的划伤、凹坑、斑蚀、空洞等缺陷；大型、复杂、单个小批零件的外表部分镀

20、层，改善外表性能；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工附有安培小时计，自动记录耗费电量，控制镀层厚度；涂镀的根本设备IIi电源：直流电源与电解、电镀的电源根本类似输出的直流电能方便的改动极性，便于镀前的电解处置；有短路快速切断和过载维护功能，防止镀笔与工件接触发生短路；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀的根本设备IIii镀笔：由手柄和阳极组成；阳极采用石墨制成，外面包裹脱脂棉，最外面包套一层耐磨的涤棉套；棉花的作用是饱和吸收储存镀液，并防止阳极与工件接触和滤除阳极石墨的微粒；对窄缝、小孔和深孔的涂镀用钝性金属铂等作为阳极；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀的根本设备IIiii镀液：比电镀有较高

21、的离子浓度，为金属络合物水溶液及少量添加剂成分；为了对被镀外表进展预处置，镀液中还包括电净液和活化液；小型、不规那么外表涂镀可用镀笔蘸浸镀液，对大型外表、回转体外表涂镀时，用小型离心泵浇注镀液；用以涂镀回转体外表；iv回转台：3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀加工的工艺过程及要点IIIi外表预加工：除去外表上的毛刺、不平度、锥度及疲劳层，使外表根本到达光整；对非铁金属和易氢脆的超高强度钢电净时，工件接正极，使外表阳极溶解；小型、不规那么外表涂镀可用镀笔蘸浸镀液，对大型外表、回转体外表涂镀时，用小型离心泵浇注镀液；去除微观上的油污；ii电净处置：去除工件外表的氧化膜、钝化膜或析出的碳元素微粒黑

22、膜；iii活化处置：3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀加工的工艺过程及要点III活化良好的标志是工件外表呈现均匀银灰色，无花斑；去除工件外表的氧化膜、钝化膜或析出的碳元素微粒黑膜；iii活化处置：活化后用水冲洗；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀加工的工艺过程及要点III碱铜作底层：适用于难度的金属如钕、锌或铁等；特殊镍作底层：适用于不锈钢、铬、镍资料和高熔点金属，它与集体金属有优良的结合强度；iv镀底层：低氢脆性镉作底层：适用于对氢脆特别敏感的超高强度钢经阳极活化后，既可以提高镀层与基体的结合强度，又可以防止渗氢变脆；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀加工的工艺过程及要点III普通单一

23、镀层不能超越0.030.05的平安厚度；单一金属的镀层水厚度的添加内应力增大，结晶变粗，强度降低，过厚时将引起裂纹或自然零落；v镀尺寸镀层和任务镀层：假设待镀工件的磨损较大，那么需求先涂镀“尺寸镀层来添加尺寸；当镀层结晶粗化时，可用砂纸打磨，再用1号或2号活化液反接工件阳极处置，然后再镀特殊镍和任务镀层；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀加工的工艺过程及要点III镀笔与工件之间的相对速度对于每一种金属都有一个最正确值；电压的选择一方面按镀液种类选择，另一方面，当被镀面积小、镀笔小、运动速度慢、镀液温度低时用低电压，反之用高电压；vi涂镀要点：涂镀温度最好控制在50，镀积速度快、内应力低、结合

24、强度高；被镀外表在涂镀过程中应一直坚持潮湿形状；镀液必需坚持清洁纯真，不能相互混杂；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀加工的工艺过程及要点III用紧缩空气吹干或用理发吹风机吹干；用自来水彻底清洗冲刷已镀外表和临近部位；vii镀后清洗：涂上防锈油或防锈液；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀加工的运用实例IV涂维护漆：对镀液流淌到的不需求涂镀的部位涂绝缘维护漆；整形：扩展伤痕部位，使划痕侧面底部漏出金属本体；i修复机床导轨划伤：除油：用丙酮或汽油清洗除油；对待镀外表两侧的维护：用涤纶透明绝缘胶纸贴在划痕两侧；镀底层：用非酸性的快速镍镀底层；待镀外表净化和活化处置；镀高速碱铜作尺寸层；修平：用油

25、石等机械方法修平；3.7.电铸和涂镀加工2涂镀加工涂镀加工的运用实例IVii修复发电机、汽轮机主轴超差部位iii改善外表粗糙度和外表物理化学性能3.8.电化学抛光1电解抛光的机理利用阳极溶解作用，使阳极凸起部分发生选择性溶解以构成平滑外表的方法。iAB段：阳极溶解的金属离子的生成速度低于该金属离子在溶液中的分散速度，阳极外表上容易溶解的地方开场自在溶解，使外表呈腐蚀形状，其电流随电压成正比添加。宏观抛光机理I3.8.电化学抛光1电解抛光的机理iiBC段：阳极溶解速度高于分散速度，于是阳极金属外表附近构成分散层，在分散层中，由于浓度梯度的作用是金属离子向电解液分散的速度变成稳速，即出现电流不随电压添加而添加的临界电流密度，分散层越薄，浓度梯度越大，凸起部分溶解速度加快。宏观抛光机