第四章 电化学加工课件.ppt

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1、第四章电化学加工§4.1电化学加工的原理和工艺类型4.1.1电化学加工的原理以电解铜和电镀铜为例，如图所示。两片金属铜板浸在导电溶液中，如CuCl2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离解为两个负离子2Cl–和二价正离子Cu+2。当两铜片接上约12V的直流电时，即形成导电通路，导线和溶液中均有电流流过，导线的电流是导电体靠“自由电子”在外电场作用按一定方向移动而导电的，是电子导体或称第一类导体；溶液中的电流是靠溶液中的正负离子移动而导电的，是离子导体，或称第二类导体。当两类导体构成通路时，在金属片(电极)和溶液的界面上，就会有交换电子的反应，即电化学反

2、应，即电化学反应。溶液中的离子将作定向移动，Cu+2移向阴极，在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积出铜。在阳极表面Cu原子失去电子而成为Cu+2进入溶液(溶解)。这种利用电化学反应原理对金属进行加工(阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀沉积)的方法即为电化学加工。4.1.2电化学加工的工艺类型电化学加工按其作用原理可分为三大类。第一类是利用电化学阳极溶解进行加工，主要有电解加工、电解抛光等；第二类是利用电化学阴极沉积，涂覆进行加工，主要有电镀、涂镀、电铸等；第三类是利用电化学加工与其它加工方法相结合的电化学复合加工工艺，目前主要有电化学加工与机械加工相结合，如电解磨削、电化学阳极机械加工。其分类情

3、况如下表：电化学加工的工艺类型类别加工方法（及原理）加工类型Ⅰ电解加工（阳极溶解）用于形状、尺寸加工电解抛光（阳极溶解）用于表面加工、去毛刺Ⅱ电镀（阴极沉积）用于表面加工、装饰局部涂渡（阴极沉积）用于表面加工、尺寸修复复合电镀（阴极沉积）用于表面加工、磨具制造电铸（阴极沉积）用于制造复杂形状的电极、复制精密复杂的花纹模Ⅲ电解磨削，包括电解衍磨、电解研磨用于形状、尺寸加工；超精、光整加工（阳极溶解，机械刮除）、镜面加工电解电火花复合加工用于形状、尺寸加工（阳极溶解、电火花蚀除）电化学阳极机械加工用于形状、尺寸加工；高速切断、下料（阳极溶解、电火花蚀除、机械刮除）4.2电解加工电解加工是利用金属

4、在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将零件加工成形的。这一原理在机械工业中早已被用来作电镀和电抛光，但电抛光时，工件和工具之间的距离较大，电解液在槽中一般是不流动的，因此通过的电流密度很小（一般为0.01~5安/厘米²），金属去除率很低，只能对加工表面进行抛光，不能改变零件的原有形状。以金属局部高速溶解为基础的电解加工法，是由前苏联的B.H古谢夫和JT.A.罗日科夫于1928年创始的。电解加工与电抛光过程的区别在于，采用了更高的电流密度，而其溶解过程的局部性或选择性是靠阴极结构、电解液成分和建立小的加工间隙来保证的。我国于50年代末开始进行电解加工枪炮管膛线的研究并很快用于生产，60年代初期，

5、电解加工航空发动机叶片型面及锻模型面的研究及应用得到迅速发展。到60年代末，电解加工技术已成为航空发动机叶片生产的定型工艺。工具阴极工件阳极加工原理示意图在阴极与工件之间保持较小的加工间隙(0.1~0.7毫米)，间隙中通过高速(10~60米／秒)流动的电解液。工件接电源的正极，称为阳极，4.2.1电解加工的特点：1.凡是导电材料几乎均可以进行加工，并与被加工材料的硬度、强度、韧性无关，加工后的材料金相组织基本上不发生变化。2.生产率高。复杂立方体型面可以在阴极直线进给一次加工出来，且加工速度可以和电流密度成比例增加，一般地说，在电流为10000安的机床上加工大多数钢的去除速度可达984厘米3

6、/小时。在实际生产中用来打孔或套料时，进给速度可达3-6毫米/分；加工锻模或叶片等型面时，进给速度为0.3-1.5毫米/分。3.加工质量好。电解加工是用电解方法使金属阳极溶解，而不是用机械方法切削金属，所以不产生切削力引起的种种影响；没有刀具切削痕迹；没有飞边毛剌;可以获得较高的光洁度。加工误差一般可以控制在±0.025—±0.3毫米以内；对于一般中、高碳钢和合金钢，加工光洁度可稳定地达到▽7—▽9，有的合金钢可达到▽10—▽11。4.由于工具阴极在加工过程中不与工件接触，故不产生加工变形和应力，加工薄壁零件效果显著。5.工具阴极没有消耗。由于工具是阴极，它在电解加工过程中的反应仅是析出氢气

7、，而不发生溶解反应，所以不会有消耗（从理论上讲，一个工具阴极可以加工无数多个工件，但实际上由于产生火花，短路等现象而使阴极有所损伤）。6．工装简单，操作方便机械加工和电火花加工相比，电解加工也存在一些不足之处：（1）加工精度不够高。电解加工的精度与被加工零件的几何形状，毛坯余量分布有密切关系。对于形状简单的零件，可采用打孔或套料方式进行加工，阴极侧面做绝缘处理，则加工误差可控制在±0.025—±0.3毫米范围