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电化学加工技术 电化学加工技术电化学加工技术 一、电化学加工的概述一、电化学加工的概述 二、电化学加工的原理二、电化学加工的原理 三、电化学加工的设备及组成三、电化学加工的设备及组成 四、电化学加工的分类介绍四、电化学加工的分类介绍 五、电化学加工的发展前景五、电化学加工的发展前景第一章第一章 电化学加工概述电化学加工概述n 电电化化学学加加工工（Electro-chemical Electro-chemical Machining, Machining, 简简称称ECMECM）是是利利用用电电极极在在电电解解液液中中发发生生的的电电化化学学作作用用对对金金属属材材料料进进行行成成形形加加工工，已已经经广广泛泛应应用用于于涡涡轮轮、齿齿轮轮、异异型型孔孔等等复复杂杂型型面面、型型孔孔的的加加工工以以及及炮管内膛线加工和去毛刺等工艺过程炮管内膛线加工和去毛刺等工艺过程 1.1 1.1 电化学加工的特点电化学加工的特点 （1）优优点点：电电化化学学加加工工可可以以加加工工复复杂杂的的三三维维曲曲面面，且且不不留留下下条条纹纹痕痕迹迹采采用用不不锈锈钢钢制制造造的的阴阴极极工工具具，可可以以把把许许多多初初步步形形成成的的零零件件加加工工到到具具有有极极高高的的外外形形尺尺寸寸要要求求。

因因此此在在加加工工燃燃气气和和蒸蒸汽汽透透平平的的叶叶片片及及膛膛线线的的基基础础上上逐逐渐渐迅迅速速发发展展起起来来，其其特特点点有有无无应应力力加加工工、无无毛毛刺刺加加工工、工工具具和和工工件件不不接触，工具无磨损接触，工具无磨损 （2）缺缺点点：电电化化学学加加工工不不能能加加工工 非非导导电电材材料料以以及及有有尖尖锐锐的的内内角角（r0.2）、在在实实心心材材料料上上不不能能一一步步加加工工出出盲盲孔孔、电电化化学学加加工工设设备备容容易易腐腐蚀蚀和和生生锈 n1.2 1.2 提高电化学加工精度的途径提高电化学加工精度的途径n1.2.1 1.2.1 脉冲电流电化学加工脉冲电流电化学加工n 脉冲电流电化学加工具有如下特点脉冲电流电化学加工具有如下特点n （1 1）脉脉冲冲电电流流加加工工时时在在阳阳极极金金属属表表面面形形成成的的钝钝化化膜膜不不同同与与直直流流加加工工表表面面为为坚坚固固的的蓝蓝黑黑色色光光亮表面n （2 2）脉脉冲冲电电流流加加工工为为间间歇歇加加工工，使使电电蚀蚀物物有有足足够够的的时时间间排排除除，电电解解液液流流动动通通畅畅，改改善善流流场场，提高加工的稳定性。

提高加工的稳定性n （3 3）脉脉冲冲电电流流加加工工可可以以采采用用小小间间隙隙进进行行加加工工，充分发挥小间隙加工工艺的优越性充分发挥小间隙加工工艺的优越性n n （4 4）脉冲电流加工速度低于直流加工脉冲电流加工速度低于直流加工n1.2.2 1.2.2 小间隙电化学加工小间隙电化学加工n 常常用用于于家家用用余余量量分分布布不不均均匀匀，及及零零件件表表面面微微观不平，各处加工间隙不均匀的零件加工观不平，各处加工间隙不均匀的零件加工n 采采用用小小间间隙隙加加工工，对对提提高高加加工工精精度度、生生产产率率是是有有力力的的但但对对液液流流阻阻力力增增大大，电电流流密密度度大大，使使电解液温升快、压力高，还易发生短路电解液温升快、压力高，还易发生短路n1.2.3 1.2.3 混气电化学加工混气电化学加工n 混混气气电电化化学学加加工工是是将将一一定定压压力力的的气气体体与与电电解解液混合在一起，然后进入加工区进行电化学加工液混合在一起，然后进入加工区进行电化学加工 n 混混气气电电化化学学加加工工主主要要特特点点是是提提高高了了加加工工精精度度，尤其是成型精度；简化了阴极的设计与制造。

尤其是成型精度；简化了阴极的设计与制造n 电电解解液液混混入入气气体体之之后后增增加加了了电电解解液液的的电电阻阻率率，减减少少了了杂杂散散腐腐蚀蚀，降降低低了了电电解解液液的的密密度度和和粘粘度度，增加流速，均匀流场增加流速，均匀流场n 混混气气电电解解液液的的主主要要缺缺点点是是，由由于于其其电电流流密密度度的下降，使生产率比不混气下降了的下降，使生产率比不混气下降了1/31/31/21/2第二章第二章 电化学加工基本原理电化学加工基本原理 在阴、阳极表面发生得失电子的化学反应即称为在阴、阳极表面发生得失电子的化学反应即称为电化学反应，利用这种电化学反应作用加工金属电化学反应，利用这种电化学反应作用加工金属的方法就是电化学加工其中，阳极上为电化学的方法就是电化学加工其中，阳极上为电化学溶解，阴极上为电化学沉积溶解，阴极上为电化学沉积第三章第三章 电化学加工的设备及组成电化学加工的设备及组成n 电化学加电化学加工的设备主要包括直流电源、机床、工的设备主要包括直流电源、机床、及电解液系统三大部分及电解液系统三大部分n3.1 3.1 直流电源直流电源n 电解加工中常用的直流电源为硅整流电源及电解加工中常用的直流电源为硅整流电源及晶闸管电源。

硅整流电源先用变压器把晶闸管电源硅整流电源先用变压器把380V380V的交的交流电变为低电压的流电变为低电压的交交流电，而后再用大功率硅二流电，而后再用大功率硅二极管将交流电整成直流为了能无级调压，目前极管将交流电整成直流为了能无级调压，目前生产中采用有：扼流式饱和电抗器调压生产中采用有：扼流式饱和电抗器调压、自饱和自饱和式电抗器调压式电抗器调压、晶闸管调压晶闸管调压n 3.2 3.2 机床机床 电电化化学学加加工工机机床床的的任任务务是是安安装装夹夹具具、工工件件和和阴阴极极工工具具，并并实实现现其其相相对对运运动动，传传送送直直流流电电和和电电解液，它与一般金属切削机床的主要区别是：解液，它与一般金属切削机床的主要区别是： （1 1）机机床床的的刚刚性性：电电化化学学加加工工机机床床的的工工具具和和工工件件系系统统必必须须有有足足够够的的刚刚度度，否否则则会会引引起起机机床床部部件件的的过过大大变变形形，改改变变工工具具和和工工件件之之间间的的相相互互位位置置，造成短路烧伤造成短路烧伤n （2 2）进进给给速速度度的的稳稳定定性性：金金属属的的阳阳极极溶溶解解量量随随时时间间的的增增加加而而增增大大，进进给给速速度度不不稳稳定定，阴阴极极相相对对工工件件的的各各个个截截面面的的电电解解时时间间就就不不同同，影影响响加加工工精度，这时内孔、膛线、花键等的截面零件的影精度，这时内孔、膛线、花键等的截面零件的影 n响更为严重。

响更为严重 （3 3）安全与防腐：电化学加工过程中产生大）安全与防腐：电化学加工过程中产生大量的氢气，如不及时排除，可能因短路而引起爆量的氢气，如不及时排除，可能因短路而引起爆炸，必须采取排氢防爆措施另外，电解液及其炸，必须采取排氢防爆措施另外，电解液及其他电化学产生的物质具有一定的腐蚀性，所以电他电化学产生的物质具有一定的腐蚀性，所以电解液、机床部件等系统应密封良好，防止渗漏解液、机床部件等系统应密封良好，防止渗漏 3.3 3.3 工具、工件及电解液工具、工件及电解液 (1)(1)阴阴极极工工具具 电电化化学学加加工工中中，广广泛泛用用于于制制造造工工具具的的材材料料是是铝铝、黄黄铜铜、青青铜铜、铜铜、石石墨墨、不不锈钢、镍铜合金等锈钢、镍铜合金等 n (2)(2)阳阳极极工工件件 工工件件材材料料的的性性质质，必必须须是是良良导导体体装装夹夹工工件件的的夹夹具具由由绝绝缘缘材材料料制制成成，环环氧氧树树脂脂或或玻玻璃璃纤纤维维是是电电化化学学加加工工理理想想的的夹夹具具材材料料这这些材料具有良好的热稳定性和低湿性些材料具有良好的热稳定性和低湿性n (3)(3)电电解解液液系系统统 电电解解液液系系统统主主要要有有泵泵、电电解液槽、过滤器、管道及阀等。

解液槽、过滤器、管道及阀等n 电电化化学学加加工工的的泵泵一一般般都都是是离离心心泵泵，它它的的轴轴承承与泵腔是分开的与泵腔是分开的n 电电化化学学加加工工对对电电解解液液的的要要求求：(1)(1)具具有有足足够够的的蚀蚀除除速速度度，即即生生产产效效要要高高，要要求求电电解解质质在在溶溶液液中中有较强的溶解度和离解度，具有很高的电导率有较强的溶解度和离解度，具有很高的电导率 n (2)(2)具具有有较较高高的的加加工工精精度度和和表表面面质质量量 ，电电解解液液中中的的金金属属阳阳离离子子不不应应在在阴阴极极上上产产生生放放电电反反应应而而沉积到阴极工具上，以免改变工具的形状尺寸沉积到阴极工具上，以免改变工具的形状尺寸n (3)(3)阳阳极极反反应应的的最最终终产产物物是是不不溶溶性性的的化化合合物物，这主要是便于处理，不会影响到阴极的工具尺寸这主要是便于处理，不会影响到阴极的工具尺寸第四章第四章 电化学加工的分类电化学加工的分类n 电电化化学学加加工工有有三三种种不不同同的的类类型型第第类类是是利利用用电电化化学学反反应应过过程程中中的的阳阳极极溶溶解解来来进进行行加加工工，主主要要有有电电解解加加工工和和电电解解抛抛光光等等；第第类类是是利利用用电电化化学学反反应应过过程程中中的的阴阴极极沉沉积积来来进进行行加加工工，主主要要有有电电镀镀、电电铸铸等等；第第 类类是是利利用用电电化化学学加加工工与与其其他他加加工工方方法法相相结结合合的的电电化化学学复复合合加加工工工工艺艺进进行行加加工工，目目前前主主要要有有电电解解磨磨削削、电电化化学学阳阳极极机机械械加加工工( (其其中中还还含有电火花放电作用含有电火花放电作用) )。

4.1 4.1 电解加工电解加工 4.1.1 4.1.1 电解加工的原理电解加工的原理 电电解解加加工工的的基基本本原原理理就就是是将将电电镀镀中中阳阳极极金金属属的溶解现象应用于金属加工的溶解现象应用于金属加工 电电解解加加工工使使用用具具有有一一定定形形状状的的工工具具或或电电极极，工工具具接接阴阴极极，工工件件接接阳阳极极电电解解液液由由泵泵送送到到工工件件和和工工具具的的狭狭小小间间隙隙，该该间间隙隙为为初初始始间间隙隙，工工具具电电极极按按规规定定的的形形状状尺尺寸寸制制定定，与与工工件件表表面面对对置置当当电电解解液液以以5 520m/s20m/s的的速速度度流流经经它它们们的的初初始始间间隙隙时时，在在工工具具阴阴极极和和工工件件阳阳极极间间接接通通一一定定的的直直流流电电压压，就就有有电电流流经经电电解解液液流流过过，使使工工件件与与阴阴极极接接近近的的部部分分开开始始电电解解同同时时阴阴极极以以一一定定的的速速度度向向工工件件进进给给，达达到到预预定定的的加加工工深深度度时时，就就获获得得所所需需要要的的加加工工形形状 4.1.2 4.1.2 电解加工的特点电解加工的特点 (1)(1)能能以以简简单单的的直直线线进进给给运运动动一一次次加加工工出出复复杂杂的的型面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单；型面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单； (2)(2)可可以以加加工工高高硬硬度度、高高强强度度和和高高韧韧性性等等难难以以切切削削加加工工的的金金属属材材料料，如如淬淬火火钢钢、钛钛合合金金、不不锈锈钢、硬质合金等；钢、硬质合金等； (3)(3) 加加工工过过程程中中无无切切削削力力和和切切削削热热，工工件件不不产产生生内内应应力力和和变变形形，适适合合于于加加工工易易变变形形和和薄薄壁壁类类零件；零件； (4)(4)加加工工后后的的零零件件无无毛毛刺刺和和残残余余应应力力，加加工工表表面面粗粗糙糙度度R Ra a可可以以达达到到0.20.21.61.6 m m，尺尺寸寸精精度度：内内孔孔可可以以达达到到0.030.030.05mm0.05mm、型型腔腔可可以以达达到到0.50.50.20mm0.20mm； (5) (5)与其它加工方法相比，生产率较高；与其它加工。