電化學電解加工的工作原理

    電化學電解加工是利用金屬在電解液中產生電化學陽極溶解的原理對工件進行成形加工的特種加工﹐又稱電化學加工﹐英文簡稱 ECM。電解加工于20世紀50年代中期在蘇聯和美國開始應用。日本于60年代初期發明的混入一定量壓縮空氣的混氣電解加工﹐提高了加工精度。

    為電解加工的基本原理。工件接直流電源的正極﹐為陽極。按所需形狀制成的工具接直流電源的負極﹐為陰極。電解液從兩極間隙 (0.1～0.8毫米)中高速(5～60米/秒)流過。當工具陰極向工件進給并保持一定間隙時即產生電化學反應﹐在相對于陰極的工件表面上﹐金屬材料按對應于工具陰極型面的形狀不斷地被溶解到電解液中﹐電解產物被高速電解液流帶走﹐于是在工件的相應表面上就加工出與陰極型面相對應的形狀。直流電源應具有穩定而可調的電壓(6～24伏)和高的電流容量(有的高達4×104安)。

    電解液的成分主要取決于工件材料和加工要求﹐氯化鈉(NaCl)和硝酸鈉(NaNO3)水溶液使用較為普遍﹐某些場合也使用氯酸鈉(NaClO3)水溶液。對不銹鋼﹑鈦合金等工件材料﹐為了防止電蝕和改善表面質量﹐可使用兩種或多種成分混合的電解液。混氣電解加工是在電解液中混入一定量的壓縮空氣﹐使加工區域內電解液的流場分布更為均勻﹐加工間隙趨向一致﹐從而提高加工精度。

    特點和應用電解加工的特點是﹕

能以簡單的進給運動一次加工出復雜的型腔或型面。

可加工高硬度﹑高強度和高韌性的難加工金屬材料(如淬火鋼﹑高溫合金和鈦合金等)。

工具電極不損耗。

產生的熱量被電解液帶走﹐工件基本上沒有溫升﹐適合于加工熱敏性材料的零件。

加工中無機械切削力﹐加工后零件表面無殘余應力﹐無毛刺。

表面粗糙度可達R1.25～0.16微米﹔加工精度﹕型孔或套料為±0.03～±0.05毫米﹐模鍛型腔為±0.05～±0.20毫米﹔透平葉片型面為0.18～0.25毫米。電解加工存在的問題是加工間隙受許多參數的影響﹐不易嚴格控制﹐因而加工精度較低﹐穩定性差﹐并難以加工尖角和窄縫。此外﹐設備投資較大﹐電極制造以及電解產物的處理和回收都較困難等。

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