文档介绍：先进制造技术
黄安贻
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刘晋春等主编,特种加工(第五版),
***出版社,
第4章电化学加工
电化学加工的原理与特点
1. 电化学加工的原理
图示两片金属铜(Cu)板浸在导电溶液,例如***化铜(CuCl2)的水溶液中,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-和二价铜正离子Cu2+。
图4-1 电解(电镀)液中的电化学反应
当两个铜片接上直流电形成导电通路时,导线和溶液中均有电流流过,在金属片(电极)和溶液的界面上就会有交换电子的反应,即电化学反应。溶液中的离子将作定向移动,Cu2+正离子移向阴极,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原子失掉电子而成为Cu2+正离子进入溶液。溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。在阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应。这种利用电化学反应原理对金属进行加工(图中阳极上为电解蚀除,阴极上为电镀沉积,常用以提炼纯铜)的方法即电化学加工。
电化学加工有三种不同的类型。第Ⅰ类是利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工,主要有电解加工和电化学抛光等;第Ⅱ类是利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工,主要有电镀、电铸等;第Ⅲ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进行加工,目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含有电火花放电作用)。
2. 电化学加工的分类
表4-1 电化学加工分类
3. 电化学加工的适用范围
电化学加工的适用范围,因电解和电镀两大类工艺的不同而不同。
电解加工可以加工复杂成型模具和零件,例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模,航空、航天发动机的扭曲叶片,汽轮机定子、转子的扭曲叶片,炮筒内管的螺旋“膛线”(来复线),齿轮、液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、抛光等。
电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。
电解加工
1) 基本原理
电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解”来将工件成型的。在工件(阳极)与工具(阴极)之间接上直流电源(10~20V),使工具阴极与工件阳极间保持较小的加工间隙(~ mm),间隙中通过高速流动的电解液。这时,工件阳极开始溶解。开始时,两极之间的间隙大小不等,间隙小处电流密度大,阳极金属去除速度快;而间隙大处电流密度小,去除速度慢。
随着工件表面金属材料的不断溶解,工具阴极不断地向工件进给,溶解的电解产物不断地被电解液冲走,工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状,如此下去直至将工具的形状复制到工件上。
电解加工原理图