特种加工论文电化学加工.docx

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目录

摘要：

2

前言 2

1电化学加工的特点 2

2电化学加工的分类 3

2.1电解加工 3

2.2电解磨削 3

3电化学加工的设备 4

3.1电解液 4

3.2机床 4

3.3直流电源 5

4电化学加工的现状及发展前景 5

参考文献 5

电化学加工论文

摘要：

本文通过对电化学的各种加工方法的研究，以及分析电化学加工的各种特点，对电化学加工的前景发展趋势进行分析总结。

电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆、电铸加工两大类。

虽然有关的基本理论在19世纪末已经建立，但真正在工业上得到大规模应用，还是20世纪30~50年代以后的事。

目前，电化学加工已经成为我国民用和国防工业中一个不可或缺的加工手段。

关键词：

电火花加工特点发展趋势

前言

电化学加工的基本理论建立与19世纪末，但在工业上的大规模应用，还应该是在20世纪30~50年代。

目前，电化学加工已经成为我国民用、国防工业中的一个不可或缺的加工手段。

电化学加工是一种重要的特种加工方法, 已被广泛应用于难加工金属材料、复杂形状零件的批量加工中。

它利用金属的电解现象，在通电的电解液中，使离子从一个电极移向另一个电极，从而实现对工件材料的双向加工，即阳极溶解去除 （如电解、电化学抛光）和阴极沉积生长（如电镀、电铸）。

无论材料的减少或增加，加工过程都是以离子的形式进行的，而金属离子的尺寸非常微小，因此，从原理上讲，电化学加工可以实现加工精度和微细程度在微米级甚至更小尺度的微加工。

只要采取措施精确地控制电流密度和电化学反应发生的区域，就能实现电化学微加工，达到对金属表面进行微量“去除”或“生长”加工的目的。

电化学是一门古老而又年轻的学科，一般公认电化学起源于1791年意大利解剖学家伽伐尼发现解剖刀或金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象。

1800年伏特制成了第一个实用电池，开始了电化学研究的新时代。

在经历了一个多世纪以后，电化学科学的发展和成就举世瞩目，无论是基础研究还是技术应用，从理论到方法，都有许多重大突破。

电化学科学的发展，推动了世界科学的进步，促进了社会经济的发展，对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题，已经作出并正在作出巨大的贡献。

1电化学加工的特点

电化学加工工艺与一般的机制工艺相比较，具有以下特点：

 能同时进行三维的加工，一次加工出形状复杂的型面、型腔、异形孔；电化学加工的工件表面质量好，由于加工中工件与刀具（阴极）不接触,不会产生切削力和切削热,不生成毛刺；电化学加工的适应范围广，与材料的机械性能（如硬度、韧性、强度）无关，因此可加工一般机制工艺难以加工的高硬度、高韧性、高强度材料，如硬质合金、淬火钢、耐热合金、钛合金，但与材料的电化学性质、化学性质、金相组织密切有关；电化学加工的加工过程不分阶段，可以同时进行大面积加工，生产效率高。

电化学加工有这么多优点但是却并没有得到广泛的使用，因为电化学加工对材料有导电性的要求而且对环境有一定的污染。

2电化学加工的分类

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来进行加工，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、屠夫进行加工，属于增材加工，主要有电镀、涂镀、电铸等；第三类是利用电化学加工与其他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。

下面详细介绍电化学加工中的电解加工和电解磨削。

2.1电解加工

电解加工是继电火花加工之后发展较快、应用较广泛的一项新工艺。

电解加工是利用金属在金属液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形的。

在工业生产中，最早应用这一电化学腐蚀作用来电解抛光工件表面。

不过，电解抛光时，由于工件和工具电极之间的距离较大，以及电解液禁止不动等一系列原因，只能对工件表面进行普遍的腐蚀和抛光，不能有选择地腐蚀成所需要的零件形状和尺寸。

电解加工除了具备电化学加工都应有的特点，还具有一些缺点和局限，因此限制了电解加工的应用。

电解加工不易达到较高的加工精度和加工稳定性，这是由于影响电解加工间隙电场和流场稳定性的参数很多，控制比较麻烦，加工时杂散腐蚀也比较严重；电极工具的设计和修正比较麻烦，因而很难适用于单件小批生产。

由于电解加工的优点及缺点都很突出，因此如何正确选择与使用电解加工工艺，成为摆在人们面前的一个重要问题。

2.2电解磨削

电解磨削属于电化学机械加工范畴。

室友电解作用和机械磨削作用相结合而进行加工的，比电解加工的精度高，表面粗糙值小，比机械磨削的生产率高。

电解磨削过程中，金属主要是靠电化学作用腐蚀下来，砂轮起磨去电解产物阳极薄膜和凭证工件表面的作用。

电解磨削时电化学阳极溶解的机理和电解加工相似，不同之处是电解加工时阳极表面形成的钝化膜是靠活性离子进行活化，或靠很高的电流密度去破坏而使阳极表面的金属不断溶解去除的，加工电流很大，溶解速度很快，电解产物的排除靠高速流动的电解液的冲刷作用。

电解磨削除具备电化学加工和机械磨削的一系列特点之外，电解磨削也有不足之处。

所加工的刀具等的刃口不易磨得非常锋利；机床、夹具等需采取防腐蚀防锈措施；还需增加抽风、排气装置，以及直流电源和电解液过滤、循环装置等附属设备。

3电化学加工的设备

电化学加工的基本设备包括直流电源、机床及电解液系统三大部分。

3.1电解液

电解液系统是电化学加工设备中不可或缺的一个组成部分。

不同的电化学加工电解液系统有些许轻微的差别，这里以电解加工举例。

系统的主要组成部件有泵、电解液槽、过滤装置、管道和阀等。

目前生产中的电解液泵大多采用多级离心泵，这种泵密封和防腐蚀性能较好，故使用周期较长

随着加工的进行，电解液中电解产物含量增加，最后粘稠成为糊状，严重时将堵塞加工间隙，引起局部短路，故电解液的净化是非常必要的。

电解液的净化方法很多，用的比较广泛的是自然沉降法。

由于金属氧化物以絮状物存在于电解液中，而且质量很小，因此自然沉降的速度很慢，必须有较大的沉淀面积，才能获得好的效果。

3.2机床

不同的电化学加工的机床有不同的要求，但是都有一些共性。

机床必须要防腐绝缘，除此之外还有对应的安全措施。

如电解加工过程中将产生大量氢气，如果不能迅速排出，就有可能因火花短路等引起氢气爆炸，因此电解加工的机床必须采取相应的排氢防爆措施。

另外，在电解加工的过程中可能析出其他气体，这也是需要注意的地方。

3.3直流电源

常用的直流电源为硅整流电源及晶闸管整流电源。

硅整流电源中先用变压器把380V的交流电变为低电压的交流电，而后再用大功率硅二极管将交流电整流程直流。

为了能无极调速，目前生产中采用的调压方法有：

扼流式饱和电抗器调压、自饱和式电抗器调压和晶闸管调压。

在各类的电化学加工的电源中，都应有短路快速切断装置，以防工具、工件间短路时，过大的电流产生火花，将工具、工件烧伤报废。

4电化学加工的现状及发展前景

近阶段,电解加工的研究重点及应用领域主要会集中在以下几个方向:

（1）电化学微精加工的深入研究电化学加工技术具有加工机理的独特优势以及在微精甚至在纳米加工领域进一步研究探索的空间,但还必须在自身工艺规律认识和完善的基础上不断创新。

具体应关注:

①进一步完善硬件系统,如微进给系统及微控工作台的性能及可靠性的提升，加工过程自动检测与适应控制研发的深化。

②微精加工机理的研究，尤其是中、高频率脉冲电流条件下,微精加工电化学反应系统动力学等方面的深入研究。

（2）脉冲电源的深化研发微秒级脉冲电源的工程化完善以及在工业领域的大力推广应用。

纳秒级脉冲电源、群脉冲电源、逆变式脉冲电源的性能完善。

（3）理论成果向实际应用的转化。

诸如加工间隙的检测与控制、阴极数字化设计、电解加工过程的模拟与仿真等均是电化学加工的关键技术,不能仅仅在各种基金支持下获得理论成果即束之高阁,而应尽快由实验室向工业生产现场转移。

电化学加工技术在制造业领域的重要地位日益突出，尤其是在深孔加工、型面加工、型腔加工﹑异形孔和薄壁零件加工、表面光整加工等方面的效果十分显著。

将电化学加工技术与传统加工方法进行有机的结合，进一步提高了零件质量、改善零件使用性能和延长使用寿命，对于提高我国机械制造业在国际上的竞争力，促进我国经济的发展都具有重要的意义。

参考文献

[1]刘晋春.特种加工机械工业出版社，2013

[2]朱树敏。

电化学加工技术[M]北京：

化学工业出版社，2005

[3]王建业，徐家文。

电解加工原理及应用[M]北京：

国防工业出版社，2001

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