特种加工 考点重点复习精要

1、电工艺灵活性强，仿形精度高，适用于尖角，窄缝，沉孔，深槽多的复杂型腔模具的加工。根据型腔的形状，把电极分解成主型腔和副型腔电极分别制造，先加工出主型腔，后用副型腔加工出尖角窄缝到位，此法优点可根据主副型腔不同的加工条件，选择不停的加工规准，利于提高加工速度和改善加工表面质量。同时也可简化电极制造，便于各态电极。缺点更换电极时主副型腔的电极要有精确定位。目前国外宜采用像加工中心那样带电极库的35坐标数控电火花机床。2.型腔模加工用工具电极耐腐蚀性高的如纯铜，铜钨合金，银钨合金，石墨。银钨、铜钨成本高，不好加工很少用。常用纯铜和石墨。纯铜优点、缺点：a不易产生电电弧，较易实现稳定加工。 B精加工比

2、石墨损耗小 C采用精微加工Ra<1.25 D经锻造后还可做其他型腔加工用电极材料利用率高 E但机械加工性能不如石墨石墨优点、缺点 ：a成型容易，易修正 B在脉宽大，电流大的情况下具有更小的电极损耗 C易产生电弧；精加工电极损耗大，表面粗糙的只能达到Ra2.5 (2)电极设计 水平尺寸a=A±kb b=Sl+Hmax+hmax 总长度H=l+L(3)排气孔和冲油孔设计 一般在不易排屑拐角窄缝处都开有冲油孔，而在蚀除面积比较大时以及在电极端部有凹入的部位开有排屑口。冲油孔和排气孔一般12,若孔过大加工后残面凸起过大不易磨除，孔的数目应以不产生蚀除物堆积为宜。孔距2040在左右孔要错

3、开。工作强迫循环的引用型腔加工是盲孔加工，电蚀物排出比较困难。加工时产生的大量气体如不及时排除，积累起来会产生放炮现象。采用排气孔是电蚀物及气体从孔中排出，当型腔浅时无问题，当型腔深时，光靠电极上的排气孔已不能满足要求。往往需要采用强迫冲油，这时电极上需开有冲油孔冲有压力一般为20kpa,随深度增加而增加。冲油对电极损耗有影响。因为充油后不易产生碳黑膜，所冲油压力，流量不宜过高。电极损耗大会影响到加工精度，故对要求很高的锻模如精锻齿轮锻模往往用定时抬刀方式排出电蚀物，以保证加工精度，但生产率有所降低。电规准的选择转换，平动量分配精加工是生产率要求高，低的电极损耗。这是首先考虑有较宽的脉冲宽度，

4、一般在400us以上，然后选合适的峰值电流。并注意加工面积与加工电流之间的配合关系。通常石磨加工钢时，最高工作电流为35A/²,纯铜电极加工时刻稍大些。半精加工一般选脉宽ti=20400us.电流峰值îe=1025A精加工窄脉宽时，电极损号率较大，一般为10%20%，但加工余量少，单边为0.10.2一般用窄脉宽ti=220µs，小峰值电流Îe<10A加工规则转换的指数，应根据所加工型腔的精度形状复杂程度和尺寸大小具体条件定。每次规准转换的进给，深度，应等于或稍大于上述桂准形成的表面粗糙度及max值的一半，或当加工表面刚好达到本桂准对应的表面粗糙度时

5、，就立即转换规准，返程即可达到各个目的，又可使各州的金属蚀除量，得到尽可能高的加工速度和低点级损耗动量的分配，主要取决于被加工的表面有粗变细的参考量，此外还和电极送号，平进头是偏量，主轴进及精度有关，一般粗精占总平动量的75%-80%，只花哼少的雨量用于精加工5电火花加工工艺的参数曲线图表 无论是电火花穿孔还是型腔加工，都可用电火花加工。因为他们的主要工艺指标都为：表面粗糙度，生产率，电极送号率，其主要的脉冲参数为极性，脉宽，峰值电流，峰值电压。对加工过程起重大作用的主要因素有点击工具，工件材料，抬刀，平东等情况。他们相互影响，错综复杂 为了正确选择电火花加工规准，人们应先根据电机的工具材料，

6、脉宽，峰值电流等主要参数对电极损耗率，表面粗糙度，蚀除速度，放点间隙的影响做成工艺参数曲线图表，并按此图来选择加工规准 选择电极规准的顺序应根据主要矛盾来选，如粗加工Q1%，则按图2-41据要求来选脉宽ti和峰值电流Î，这时生产率。粗糙度次要考虑，粗加工时则要按粗糙度来选ti及Î；用图2-39又如加工精密模数齿轮冲模除考虑粗糙度外主要考虑合理的放电间隙以保证规定的冲模配合间隙，这样要根据图2-38和图2-39来选ti若要加工预孔或除去断丝段等精度要求低的加工，则按图2-40选取子最高生产率的ti及Î脉冲间隙时间to的选择，在粗加工长脉冲时，取脉冲的 1/5-1/1

7、0;粗加工时取脉冲宽的2-5倍to,生产率；to则加工不稳定，易拉弧 加工面积少时不宜选择过大的峰值电流，否则放电集中，易拉弧。一般小面积时保持325A/c大面积时保持1-3A/c的电流密度为宜，为此粗加工刚开始时可形成实际加工面积很少，应暂时减少峰值电流或加大脉间距三·小孔电火花加工 小孔加工是电火花成型加工的一种应用。小孔加工特点1加工面小，深度大直径一般为ø0.05-ø2mm深径比达20以上；2均为盲孔加工，排屑困难 小孔加工由于工具电极横截面积小，容易变形，不宜散热，排屑有空难，因此电极送好率大 工具电极已选择刚性好，易矫直，加工稳定性好和损耗少的材料，如

8、铜钨合金，钨丝钼丝，铜丝等加工时好避免弯曲变形，还需设置电极导向装置为改善排屑条件，是加工稳定，需要用电磁震动夹使工具电极丝沿轴向震动，或采用超声波振动头使工具电极断面有轴向高频振动，进行电火化超声波复合加工，可扩大生产率，如孔径较大，允许用空的电极（空的不锈钢或铜管），则可以用较高的压力强迫冲油，提高加工速度电火花小孔加工近几年较多用，其工作原理是采用管状电极，加工时用电机会转和轴向进给，管中通入1-5mPa高压工作由于高压工作会迅速将电极产物排除，并强化电火花放电的蚀除作用因此加工高达60mm/min,比普通钻孔还要快最适合ø0.3-3且深径比可超过100目前常用于线切割零件的预

9、穿丝孔，耐热难加工材料的小孔四异形小孔的电火花加工方法（1） 制造异型小孔的电极方法冷拔气体电极法用线切割并配合制成电机的接丝模，材料用硬质合金，然后用慈母拉伸至成形宜型电极，此法高效用于大批量生产2电火花线切割加工气体电极法用精密线切割加工气体异形电极，此法制造期短精度刚度好保证空的质量3电火花反铐加工气体电极法讲P45图2-44由于异型小孔工具电机结构复杂装股价定位较困难，需要采用专用夹具，图2-45，电极装价前清洗颇光后装入夹具内家平夹具装在主轴上音调好电机与工件的垂直度于对中性异型小孔的加工规则同圆形小孔 第八节 其他电火花加工下面讲几种典型的加工方法一、电火花小孔磨削 生产中往往有些

10、较深的小孔且精度及表面粗擦奥度要求横高，工件的机械加工性又很差，此类小孔用研磨法加工生产率太低，用内圆磨，砂轮周刚性很差，砂轮转速有太高很难实现用电火花磨削或电火花膛磨较好地解决此类问题电火花磨削可用电火花机床附加的一套魔头来实现，一般工具电极和弓箭同时旋转，工具电极做往复运动电火花唐魔域磨削的不同之处是只有工件的旋转运动，电机作往复和进给运动电火花膛磨随生产率低，但易实现加工精度高粗糙度小，小孔圆度可达0.003-0.005，Ra<0.32生产中较多用特便是弹簧夹头的加工二、电火花生产硬质合金小模数齿轮滚头此前一般用金刚石砂轮磨削硬质小模数齿轮的齿形，费工费时，用电火花生产后以用于齿型

11、的粗半精加工，提高生产率3-5倍工具电极用纯铜，磨削性好，损耗少生产率高，表面粗糙度小，但修正很困难，用石墨修正容易，电极损耗小，生产率高，但表面粗糙度稍大。工作为防止燃烧用5号锭子油。3、 电火花共轭回转加工细纹过去加工内螺纹用P·48图2-49利用导向螺母使工具电极在旋转的同时做轴向进给，此法生产率很低，只能加工出带锥度的粗糙螺纹，后南京广导仪四厂创造了新的螺纹加工方法，已用于精密内外环规、内锥螺纹等。此法采用工件与电极同向同步旋转，工件作径向进给来实现与辊压法加工螺纹类似。4、 聚晶金刚石等高阻抗材料电火花加工聚晶金刚石广泛用于拉丝模、刀具、磨轮等材料，其硬度稍次于金刚石。是人

12、造金刚石微粉用铜、铁粉做粘合剂，搅拌、混合后烧结而成，气体有一定导电性。加工要点1） 要用400-500V的峰值电压，较大的放电间隙，易于排屑。2） 要用较大的峰值电流，一般为50A以上。5、 金属电火花表面强化和刻字1、 电火花强化工艺1) 原理在工具电极和工件之间街上Rc直流电流，由于振动器的作用，使电极与工件间的放电间隙频繁变化，工具电极与工件不间断产生火花放电，从而实现对金属表面的强化。2） 强化表层特点a、采用硬质合金作用电极硬度可达1100-1400HV（HRc70以上）b、用珞锰、钨珞钴合金、硬质合金做电极强化45钢时，其耐磨性比原表层提高2-2.5倍c、耐热性大大提高d、疲劳强

13、度提高2倍左右e、硬化层厚度0.01-0.08它广泛用于模具、刀具、量具、凸轮、导轨等的表面强化2、 电火花表面刻字工艺及装置一种是用铜片或铁片做成字头图形，工具一边振动，一边与工件放电，电蚀物镀覆在工件表面形成印记。另一种是用钼丝或钨丝，按缩放尺或俈模仿形刻字。第三章 电火花线切割加工Wire Cut是用线状电极（钼丝或铜丝）产生火花放电对工件进行切割，故称电火花线切割，简称线切割。它应用很广，目前国内占电加工机床的六成以上。第一节 电火花线切割加工原理、特点及应用范围一、线切割加工原理及分类（一）原理利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极对工件进行脉冲火花放电，切割成形（2） 分类1、

14、快走丝这类机床电极丝作高速往复运动，走丝速度为8-10m/s，我国主要生产和使用，电极是钼丝。2、 慢走丝这类机床电极丝作低速单向运动，一般走丝速度为0.2m/s，是国外主要机型，电极用铜丝按控制分可分为俈模仿型控制，光电跟踪控制和数字程序控制，现一般为数字程序控制2、 线切割加工特点线切割加工过程的工艺和机理，与电火花穿孔成形加工既有共性，又有特性1、 共性1） 电压、电流波形基本相似。单个脉冲也有多种形式的放电状态，如开路、正常火花放电、短路等。2） 加工机理、生产率、粗糙度等工艺规律，材料的可加工性也都基本相似。2、 不同点1） 由于电极工具是直径较小的细丝，故脉冲宽度、平均电流等不能太

15、大，加工工艺参数的范围小，属半精、精正极性电火花加工，工件一般接电流正极。2） 采用水或水基工作液可改善粗糙度3） 一般设有稳定电弧放电状态。固为电极丝与工件始终有相对运动。4） 电极与工件之间存在着“疏松接触”或轻压放电现象。（解释）5） 省掉了成形工具电极，大大降低了成形电极设计制造费用，缩短了生产准备时间，加工周短，对新产品设计很有好处。6） 由于电极丝比较细，可以加工微细异型孔，窄缝和复杂形状，材料利用率高。7） 由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗少，从而对加工精度影响小特别是慢走丝，铜丝一次性使用，对加工精度影响更小。3、 线切割加工的应用范围（一）加工模具适用于

16、各种形状冲模，调节各种间隙补偿量，只需一次编程就可以切个凸模，凸模固定板，凹模及卸料版（二）加工电火花成型加工用电极一般穿孔用电机及带锥度的型腔用加工电极以及铜钨合金用线切割加工特别经济，同时也是和加工微细复杂形状的电极（3） 加工零件是指新产品时可不用模具，直接在坯料上割出大大缩短试制周期，还用于加工各种批量很少的凸模，排版，成型刀具等 第二节 电火花线切割加工设备线切钱加工设备有机床床体，脉冲电流，控制条，工作循环系统和机床附件几个部分组成1、 机床部分由床身、工作台、运行机构、丝架、工作台，绕丝机构及丝架等的支承和固定基础。常用箱式结构，应该有足够的强度及刚度，床身内部安置电流和工作箱，

17、考虑到电流和工作箱会发热也有另置的。1、坐标工作台部分安放加工零件，用滚珠丝杠和步进电机传动。2、走丝机构讲P55图3-3、3-43、锥度切割装置为了切割有落料角的冲模和有些有锥度的内外表面，有些线切割机床具有锥度切割功能。实现锥度切割常用下面两种方法：（1） 偏移式丝架 对快走丝而言 讲P56图3-5（2） 双坐标联动装置 对低速走丝而言 讲P56图3-62、 脉冲电流电火花线切割机的脉冲电流与电火花成形机基本相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝允许承载的电流限制。其脉宽较窄为260us,单个脉冲能量及平均电流较小1-5A.加工时总是正极性加工。3、 工作液循环系统工作液对慢走丝一般用去离子水

18、，快走丝一般用浮化液，快走丝常用浇注供液方式。慢走丝用浸泡方式。 第三节 线切割控制系统和编程技术1、 线切割的控制系统控制系统是线切割的一个重要环节，其稳定性、可靠性、控制精度及自动化程度都直接影响加工工艺指标和劳动强度。控制系统的主要作用是按加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹和进给速度，来实现对工件的形状及尺寸加工。也就是当控制系统使电极丝相对工件按一定轨迹运动时，同时还应该实现进给速度的自动控制。从维持正常稳定的切割加工。它是根据放电间隙大小与放电状态自动控制的，使进给速度与工件材料的蚀除速度平衡。（1） 线切割控制系统的功能1、 轨迹控制精确的控制电极丝相对工件运动的轨迹已获得所

19、需的形状和尺寸2加工控制主要包括对私服机械经给速度，电流装置，走丝机械，及机床操纵的控制，此外失效，安全控制，自诊断能力也是一个重要方面现在一般控制系统都采用数控系统，快走丝系统大多用较简单的步进电机开环系统，慢走丝一般用伺服电机加码盘的半闭环系统（2） 轨迹控制原理（3） 一般快走丝用逐点比较法；慢走丝用数字积分法，适量判别法，最小偏差法等（3） 加工控制功能 （1）经给功能根据加工间隙的平均电压或放电状态的变化，不定期的向计算机发出中断申请，自动调节经给速度保持某一平均放电间隙，是加工稳定（2）补给回路记忆电极丝经过路线，补给时。，改变加工条件并沿原来轨迹后退，消除短路（3）间隙补偿因为控

20、制的是电极丝中的轨迹，因此加工有配合间隙冲模凸模时，电极丝中应按原图向外补偿以补偿放电间隙和丝经，加工凹模时则应向圆内补偿（2） 图形的缩放，旋转平移简化编程（5） 适应控制车工件厚度变化,自动改变进给速度或电参数（60自动找中心（7） 信息显示（8） 故障诊断2、 线切割编程要点现已开始国际标准，同数控机床讲的基本一致3、 自动编程1、 自动编程原理讲65图3-182、 数控编程语言 国内XY、SKX-1、SB-2、TPT 3、自动编程机的原理 （1）处理各种曲线 （2）相对与绝对坐标均可 （3）能将图形旋转、平移、对称、比例缩放、补偿、偏移、加过度圆角、倒角 （4）操作方便，人机对话 （5

21、）输入方式多：CRT、打印、绘图机、传纸带、存入硬盘、直接输入 近年来出现用扫描仪扫图，直接输入计算机编程的第4节 影响线切割工艺指标的因素 1、 线切割的主要工艺指标1、 切割速度单位时间内电极丝中心在工件上切过的面积总称切割速度，单位mm² /min，通常快走丝为40-80mm² /min，它与加工电流大小有关，也有用切割效率的，指每安培电流的切割速度，一般切割效率为20mm² /min·A2、 表面粗糙度快走丝Ra5-2.5，最好Ra1.0慢走丝一般Ra1.25，最好Ra0.23、 电极丝损耗量只对快走丝而言，用切割10000mm² 后电

22、极丝直径的减少量来表示，一般切割10000mm² 后钼丝的直径减少不应大于0.014、 加工精度快走丝0.01-0.02慢走丝0.005-0.0022、 电参数影响1、 脉冲宽度ti Ra 一般ti=2-60s,光气加工时ti可小于0.5s2、 脉冲间隔t。t。，平均电流，切割速度，但t。不能过小。以免引起电弧和丝断，一般取t。=（4-8）ti，在刚切入是或大厚度时t。取较大3、 开路电压ûi该值会引起放电峰值电流和电加工间隙的改变ûi，间隙，排屑易，切割速度，加工稳定性，但易造成电极丝振动，通常ûi会使丝损4、 放电峰值电流îe这是决定单脉冲

23、能量的主要因素之一，îe，切割速度，Ra,丝损。一般îe小于40A，平均电流小于5A。慢走丝时，因脉宽很窄，电极丝较粗，îe有时大于50A5、 放电波形在相同的工艺条件下，高频分组脉冲的加工效果好，电流波形的前沿比较缓慢时，电极损耗率小，不过当脉冲很窄时，必须要有逗得前沿才能进行有效加工三非电参数的影响一电极丝及其以动速率对工艺指标的影响快走丝由于卷丝筒上缠绕松紧不匀，反飞转张力不一样，工作时间一长，丝会拉长张力不匀，会震动，在一定范围内走丝速度加工速度，但走丝速度过高，将加大振丝降低速度和切削速度，粗糙度也恶化，但易断丝，一般以 10m/s为宜，丝经ø

24、102。慢走丝，丝的张力均匀加工为稳定毛粗糙度精度均好二工件厚度及加工材料对工艺指标的影响工件薄，则易进入加工间隙，对排屑电离有利，加工稳定性好，但过薄易拉丝对加工精度及粗糙度不利。工件厚，则难进入加工稳定性差，但不易拉丝。精度高表面粗糙度高，开始时随随厚度增而增，达到最大之后一般为50-100mm后开始下降，这是因为厚度过大，排屑条件变差 工件材料不同，其熔点，汽化点，热导率都不一样，因而加工效果亦不同（1） 加工铜，铅淬火钢时，加工过程稳点、，切割速度高（2） 加工硬质合金比较稳定，切削速度较低，粗糙度小3、 预置进给速率对工艺指标的影响预置进给速度，指对进给速度的调节对切割速度、加工精度

25、、表面质量的影响很大，因此应调节预置进给速度紧密跟踪工件蚀除速度，保持加工间隙恒定在最佳值上，这样可以是有效放电状态的比例最大，而开路和短路比例小，使切割速度达到给定加工条件下的最大值。对应的精度和表面质量也好。如果此速度太快，超过了工件可能的蚀除速度，出现频繁短路现象，切割速度反而低，表面粗糙度差，上下端面切缝呈焦黄色甚至可能断丝。如果速度调节太慢，落后于工件的蚀除速度，间隙将偏于开路有时会时而开路时而短路，上下端面发焦黄色，这两种情况都大大影响工艺指标。因此，应按电压表，电流表调节进给旋钮，使表针稳定不动，此时进给均匀，平稳，切割速度和表面质量均处于最佳状态。此外，机械部分精度、导轨、轴承

26、、导轮等的磨损和工作台（种类、浓度及其脏污程度）都会对加工效果产生相当影响。当导轮、轴承偏摆，工作台上下冲水不匀，会使加工表面产生上下凹凸相的条纹，恶化工艺指标。第5节 线切割加工工艺及应用电火花线切割加工中应注意的问题1、 工件材料内部残余应力对加工的影响对热处理后的工件进行线切割时，由于大面积地去除金属，材料内部残余应力应力相对平衡状态被去除，从而产生很大变形，破坏了零件的加工精度。为减少这种情况，应选择锻造性好的淬透性好的、热处理变形小的材料。如以线切割为主要工艺的冷冲模，尽量用CrWMn,Cr12Mo,GCr15等合金工具钢，并正确地选择热加工办法和热处理规范。另一方面线切割加工工艺也

27、要作合理安排，要选择合理的加工路线。讲P69图3-19 3-20例：割孔类工件，为减少变形，可用两次切割法，第一次粗加工，每边面0.1-0.5的余量精加工。2、 电极丝初始位置的确定线切割加工过程中，需要确定电极丝相对工件的基准面、基准线、基准孔的坐标位置，精度要不高可目测。精度要求高的用电阻法，利用丝与工件接触瞬间电阻突变的特点来定位置。对数控线切割有自动找中心的功能。3、 电规准的选择4、 一般要求电规准要小。若要求切割速度高，则脉冲参数可选大些，但加工电流增大会引起断丝。工件厚度大时为改善排屑条件，宜选用较高的脉冲电压，较大的脉宽和峰值电流，以增大放电间隙在容易断丝部分（切割初期、工件正

28、中电蚀物过多，则换新丝）都应增大脉宽，减少加工电流，否则会断丝。4、 直纹曲面的线切割加工线切割一般用于加工二维曲面，但如附加一个数控回转工作台则可加工三维直纹曲面。讲图3-23第4章 电化学加工电化学加工包括从工件上除去金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆两大类。第1节 电化学加工原理及分类一、电1化学加工原理（一）电化学加工过程讲P.72图4-1（2） 电解质溶液凡溶于水后能导电的物质叫电解质，电解质与水形成的溶液，简称电解液，电解液中所含电解质的多少即为电解液的质量分数。如NaCl放入水中Na和Cl离子一个个一层层地被水分子拉刀溶剂中。这种电解质水溶液中，每个Na和CI周围都吸引

29、着一些水分子，成为水化离子，这个过程称为电解质电离，电离方程式为NaCINa+CINaCI在水中100电离，称为强电解质，强酸，强碱和大多数盐类都是强电解质，弱电解质如氨、醋酸等在水中仅少部分电离成离子，大部分仍为分子状体。（3） 电极反应结合图4-13讲双电离由于双电离的存在，在正、负电离层之间，也就是金属和电解液之间形成电位差。产生在金属和它的盐溶液之间的电位差称为金属的电极电位，因为它是金属在本身盐溶液中溶解和沉积相平衡时的电位差，所以又称平衡电极电位。若金属离子在金属上的能级比溶液中低，即金属离子存在于金属晶体中比在溶液中更稳定，则金属表面带正电，进而金属表面的溶液落层带负电，也形成双

30、电层，金属越不活波，这样倾向也越大。目前金属和其他盐溶液双电层的电位差还不能直接测定，生产规定用一种电极作标准和其他电极比较得出相对值，称标准电极电位，通常用氢电极为基准，人为定它的电位为零，其余都和它比较。双电层不仅在金属本身离子溶液中存在，当金属浸入其它电解液中也会产生双电层和电位差。如Fe和Cu插入一电解液中，其中较活泼的Fe电位为“”，Cu电位为“+”，如两极间有导线连接及有电流通过，成为一个原电池，这时导线上的电子由Fe向Cu流，使铁原子成为铁离子而继续溶入电解液，铁的一端称为原电池阳极，这种自发的溶解过程很慢。根据这一原理，电化学加工时，利用外加电源促进上述电子移动过程的加剧，同时

31、也促使铁离子溶解速度加快，举例讲P72图4-1（4） 电极极化以上讨论的平衡电极电位是设有电流通过电极时的情况，当有电流通过时，电极平衡被破坏，使阳极电位箱负移动，这种现象称极化。极化后的电极电位与平衡电位的差值叫超电位，随着电流密度增加，超电位也增加。1、 浓差极化在电解过程中如离子扩散、迁移缓慢而引起的电极极化称浓差极化。凡能加速电极表面离子扩散与迁移速度的措施都能使浓差极化减小，如提高电解液流速、升高电解液温度等。2、 电化学极化由于电化学反应缓慢而引起的电极极化称为电化学极化，电化学极化主要发生在阴极上。3、 电化学极化仅取决于反应本身即电极材料和电解液成分，此外温度，电化学极化;电流

32、密度，电化学极化。（5） 金属的钝化和活化在电解加工过程中还有一种叫钝化的现象，它使金属阳极溶解过程的超电位升高，使电解速度减慢。如铁基合金在NaNO3电解液中电解时，电流密度增加到一定值后，铁的溶解速度在大电流密度下维持一段时间后反而急剧下降，使铁变成稳定状态不再溶解。电解过程中这个现象称阳极钝化，简称钝化。其原因正令不明。是金属钝化膜破坏的过程称活化。活化因素很多：把溶剂加热；通入还原性气体或加入某些活性离子，也可用机械方法破坏钝化膜，如电解磨削。2、 电化学加工分类讲P76表4-2第2节 电解加工电解加工是继电火花加工后发展较快，应用较广的一种新工艺，特别是在枪炮、航空发动机、火箭等制造

33、制造中应用较多。1、 电解加工原理及特点（1） 原理及加工过程电解加工是利用金属在电解液中的电化学反应阳极溶解来将工件加工成形的。加工时工件接直流电流（10-20V）的正极，工具接电源负极，工具向工件缓慢进给，使两极之间保持较小的间隙（0.1-1），具有一定压力0.5-2Mp的NaCI电解液从间隙中流过，这时阳极工件的金属被逐渐电解腐蚀，电解产物被高速（5-50m/s）的电解液带走讲P77图4-7原理（2） 特点：1） 加工范围广，不受金属材料本身力学性能限制，可加工硬质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等高硬度、高强度及韧性金属材料，并可加工叶片、锻模等各种复杂型面。2） 生产率高，是电火花加工

34、的5-10倍，在某些情况下比切割加工还高，且生产率不直接影响加工精度及粗糙度。3） 达到较好的粗糙度Ra1.25-0.2，平均加工精度±0.1.4） 由于不存在机械切削力，不会产生由切削力引起的残余应力和变形，没有飞边毛刺。5） 加工过程中阴极工具在理论上无损耗，可长期使用。（3） 电解加工的弱点及局限性1） 不易达到较高的精度和加工稳定性由于影响电解加工间隙电场和电流稳定性的参数很多，控制比较困难。加工时杂散腐蚀也比较严重，目前小孔、窄缝加工还比较困难。2） 电极工具的设计和修正较麻烦，因而很难适用于单件生产。3） 附加设备多，占地面积大，机床的刚度及防腐性能要求高，造价高，投资大

35、。4） 电解产物需要妥善处理，否则污染环境。由于电解加工的优点和缺点都很突出，专家提出了选用电解加工的原则（4） 选用电解加工的原则1） 适用于难加工材料加工2） 适用于相对复杂形状零件的加工3） 适用于批量大的零件满足此3原则就可以用电解加工2、 电解加工时电极的反应电极间的反应相当复杂，主要是一般工件材料不是纯金属，而是多种金属元素的合金，其金相组织也不完全一致，所使用电解液往往也不是该金属的盐溶液，可能还有其他成分。电解液的浓度、温度、压力、流速对电极反应也有影响。（1） 钢在NaCI水溶液中电解的电极反应（1） 阳极反应1) F-2eFe U=-0.59VF-3eFe U=-0.323

36、V2)4OH-4eO2 U=0.867V3)2CI-2eCl2 U=1.334V根据电极反应基本原理，电极电位最负的首先阳极反应，故首先是Fe失掉电子成为Fe2离子，不会有Fe3、O2、Cl2产生，溶液中的Fe与OH化合生成Fe(OH)2，而Fe(OH)2的溶解度很小，故生成沉淀而离开溶液Fe+2OHFe(OH)2而Fe(OH)2与空气接触则4Fe(OH)2+2OH+O24Fe(OH)3Fe(OH)3为黄褐色沉淀即铁锈（2） 阴极反应1）2H+2eH2 U=-0.42V2） Na+eNa U=-2.9V按电极反应基本原理，电极电丝最正的粒子首先在阴极反应，因此在阴极上只能有H2析出，不可能有N

37、a沉淀。所以电解加工过程中，在理想情况下，阳极Fe不断以Fe+2的形式溶解，水被分解消耗，电解液的浓度逐渐变大。电解液中的Cl-和Na+起导电作用，本身不消耗，所以NaCl电解液使用寿命长，只要过滤干净，适当添加水分，可长期使用。用电解法加工合金钢时，若钢中各元素平衡电极电位相差较大，则电解后粗糙度变大。对碳钢而言，随着含碳量的增加，电解加工的表面粗糙度也增大，且难电解，所以电解加工不适用于高碳钢、铸铁、表面渗碳后的零件。（2） 电解加工过程中的电能利用要在两极之间形成一定加工电流使阳极达到较高的溶解速度，加工电压U要大于或等于两个部分电势之和;一部分是电解液电阻形成的欧姆电压；另一部分是进行

38、阳极和阴极反应必须的电压Ua Uc讲P79图4-8Va ，Vc主要取决于电化学和钝化，通过间隙的电流形成全部用于阳极溶解，还取决于阳极即钝化程度。若极化程度不大，阳极电极电位比融化中所有阳离子的电极电位低得多。则金属的溶解是唯一的阳极反应。电流基本用来金属溶解，电流放电接近100%。若阳极钝化比较严重，以致阳极电位与融化中某些阳离子差不多时。电流除用于阳极溶解外。还消耗与一些复发应电流放电将低于100%。若阳极钝化的hi风严重。阳极电极电丝高于溶解中某些反反应主要是电极电位最低的某种阳离子的氧化反应，这是电流放电为0一般用NaCl电解加工铁基合金，电流效率=95%-100%；加工镍基合金和钛及

39、合金=70%-85%用NaNO3,NoCIO3若电解加工时，岁电流密度，电解浓度和温度剧烈变化三电解液的作用1作为导电介质传递死电流2在电流作用下进行电化学反应是阳极溶解能顺利而有控制的进行3及时把加工间隙内产生的热量带走，其更新遇冷却作用（2） 对电解液的要求1具有足够的蚀除速度，即生产率要高这要求电解液在溶解中有较高的溶解度和电离度具有横高的导电率，另外电解液中所含阳离子应具有较高的表中电位，以免在阳极上产生吸氧副反应，降低电流除杂2具有较高的加工精度和表面质量指电解液中金属阳离子不应在阳极上产生放电反应而沉积到阳极，改变工具电极形状尺寸。因此电解液中所含金属阳离子必须具有较高的标准电极电

40、位当加工精度，表面质量要求很高时，应选用杂散腐蚀小的钝性电解液三阳极反应的最终产物应是不溶性化合物主要是便于处理，且不会阳极上沉积，由于被加工工件主要元素组成的氢氧化物大部分都难溶于中性盐溶液，多以一般没问题此外还有性嫩稳定，操作安全，对设备腐蚀性小，价格低等要求（3） 三种常见电解液1NaCI其阳极表面不易产生钝化膜具有较大大的蚀除速度，且没有或很少有析氧副反应，电流除杂率高，加工表面粗糙度小，它是强电解质，在水溶液中几乎完全电离，导电力强使用广泛，价格便宜，所以应用最广但其杂散腐蚀严重，复制精度差2NaNO3NaNO3是一种钝化行电解液，他可以减少杂散腐蚀提高加工精度讲p.81,图4-9-

41、10NaNO3杂质量分数为30%以下时，有比较好的非线性，成形精度高，且对设备腐蚀性小，使用安全，价格也低,主要缺陷是电流效率低，生产率低。另外加工时阴极有氨气析出。3 NaCIO3NaCIO3具有NaNO3的特点，散蚀张力小，加工精度高，表面粗糙度高，另外其具有很高的溶解度，在20时达到49%（NaCI此时为20%）因而导电力强，可达与氯化钠近似的生产力，另外他对机床，管边，水泵的腐蚀小其缺点是价格贵，且是一种强氧化剂，易燃烧在使用中NaCIO3电解液中的CI+不断增加，电解液有消耗，且氯离子增加后杂散腐蚀增加，故加工中要注意氯离子浓度的变化4电解液中的添加剂几种常用的电解液都有一定的缺点，为此在电解液中使用添加剂是改善其性能的重要途径如：为减少氯化钠的散蚀能力，可加入少量的硫酸盐使其阳极表面产生钝化性质，以提高精度；硝酸钠虽精度高但生产率低，可添加啥少量的氯化