第18次課第六章電化學加工(二)

1、江蘇省惠山中等專業(yè)學校 教 案執(zhí)教者科 目特種加工班 級課 題第6章 電化學加工(2)課 型講授時 間地 點教室教學目標熟練掌握電解加工過程、特點和基本規(guī)律；了解電解加工的加工設備和應用。熟練掌握電鑄、電刷鍍加工過程、特點及應用；教學重點電解加工的基本規(guī)律、應用。電鑄、電刷鍍加工過程教學難點電解加工的基本規(guī)律；電鑄、電刷鍍應用學情分析教學環(huán)節(jié)教 學 內(nèi) 容師生雙邊活動導 入新 授電解加工是特種加工技術中應用最廣泛的技術之一，尤其適合于難加工材料、形狀復雜或薄壁零件的加工。 6.3 電解 加 工一、電解加工過程及其特點與其他加工方法相比，電解加工具有如下特點。1. 電解加工的特點(1) 加工范圍

2、廣(2) 生產(chǎn)率高，且加工生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。(3) 加工質(zhì)量好(4) 可用于加工薄壁和易變形零件(5) 工具陰極無損耗電解加工也具有一定的局限性，主要表現(xiàn)為以下幾個方面。(1) 加工精度和加工穩(wěn)定性不高(2) 由于陰極和夾具的設計、制造及修正困難，周期較長，因而單件小批量生產(chǎn)的成本較高。(3) 電解液和電解產(chǎn)物需專門處理，否則將污染環(huán)境。2. 電解加工機理電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加工方法。電解加工機理如圖6.7 所示。加工時，工件接直流電源的正極，工具接負極，兩極之間保持較小的間隙。電解液從極間間隙中流過，使兩極之間形

3、成導電通路，并在電源電壓下產(chǎn)生電流，從而形成電化學陽極溶解。隨著工具相對工件不斷進給，工件金屬不斷被電解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，最終兩極間各處的間隙趨于一致，工件表面形成與工具工作面基本相似的形狀。 圖 6.7 電解加工系統(tǒng)示意圖1 直流電源；2工件陽極；3工具陰極；4機床主軸；5電解液泵；6電解液槽二、電解加工的基本規(guī)律1. 電解加工生產(chǎn)率2. 電流效率3. 電解加工速度4. 加工間隙三、電解液1. 電解液的作用、要求及分類1) 電解液的作用(1) 與工件陽極及工具陰極組成進行電化學反應的電極體系，實現(xiàn)所要求的電解加工過程，同時所含導電離子也是電解池中傳送電流的介質(zhì)，這是其最基本的作用。

4、(2) 排除電解產(chǎn)物，控制極化，使陽極溶解能正常連續(xù)進行。(3) 及時帶走電解加工過程中所產(chǎn)生的熱量，使加工區(qū)不致過熱而引起沸騰、蒸發(fā)，以確保正常的加工。2) 對電解液的要求(1) 電化學特性方面。(2) 物理特性方面。(3) 穩(wěn)定性方面。(4) 實用性方面。2、常用電解液及其選擇原則1) 電解液選擇的原則對粗加工，電解液的選擇，側重于解決加工效率問題；對精加工，則是側重于解決加工精度和表面質(zhì)量問題。材料上，高溫合金葉片側重確保加工精度，而鈦合金葉片則是側重于解決表面質(zhì)量。2) 常用電解液目前生產(chǎn)實踐中常用的電解液為中性電解液中的NaCl、NaNO3 及NaClO3 三種。3、電解液的流動形式

5、電解液流動形式可分為正向流動、反向流動和側向流動三種，又稱為正流式、反流式和側流式(見圖6.12)。四、電解加工設備1. 電解加工設備的組成及基本要求1) 電解加工設備的組成電解加工設備包括機床本體、整流電源、電解液系統(tǒng)三個主要實體以及相應的控制系統(tǒng)。2) 電解加工設備的基本要求(1) 機床剛性強(2) 進給速度穩(wěn)定性高(3) 設備耐腐蝕性好(4) 電氣系統(tǒng)抗干擾性強(5) 大電流傳導性好(6) 安全措施完備2、電解加工機床電解加工機床的主要有以下主要部分(見圖6.14)：床身、工作箱、主軸頭、進給系統(tǒng)和導電系統(tǒng)。3、電解加工電源直流電源一直是電解加工電源的主力軍，一般普通的電解加工均采用直流

6、電源進行加工。4、電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)的作用是向加工區(qū)供應一定壓力、足夠流量和適宜溫度的干凈電解液。它主要由泵、電解液槽、過濾器、管道、閥、流量計、熱交換器等組成。5、控制系統(tǒng) 6.4 電鑄及電刷鍍加工 電解加工是利用電化學陽極溶解的原理去除工件材料的減材加工。與此相反的是利用電化學陰極沉積的原理進行的鍍覆加工(增材加工)，主要包括電鍍、電鑄及電刷鍍?nèi)?。其中，電鍍只用于表面加工、裝飾。一、電鑄1. 電鑄的原理 將電鑄材料作為陽極，原模作為陰極，電鑄材料的金屬鹽溶液做電鑄液。在直流電源的作用下，陽極發(fā)生電解作用，金屬材料電解成金屬陽離子進入電鑄液，再被吸引至陰極獲得電子還原而沉積于原模上。當陰

7、極原模上電鑄層逐漸增厚達到預定厚度時，將其與原模分離，即可獲得與原模型面凹凸相反的電鑄件。2、電鑄的特性與應用優(yōu)勢特性(1) 高復制精度。電鑄是一種精(1) 高復制精度(2) 原?？捎谰眯灾貜褪褂?3) 借助石膏、石蠟、環(huán)氧樹脂等作為原模材料，可把復雜零件的內(nèi)表面復制為外表面，或外表面復制為內(nèi)表面，然后再電鑄復制。局限性(1) 生產(chǎn)率低(2) 原模制造技術要求高(3) 有時存在一定的脫模困難3. 電鑄的基本設備(1) 電鑄槽(2) 直流電源(3) 攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng)(4) 加熱和冷卻裝置二、電刷鍍加工1. 電刷鍍技術的原理及特點電刷鍍技術簡稱刷鍍，又稱涂鍍或選擇鍍技術，是在金屬工件表面局部快速

8、電化學沉積金屬的工藝技術。電刷鍍加工時，工件接電源的負極，刷鍍筆接電源的正極。裹有絕緣包套，浸漬特種鍍液的刷鍍筆“貼合”在工件的被鍍部位并作相對運動。在陰極工件上，鍍液中的金屬離子在電場作用下與電子結合，還原為金屬原子而沉積形成鍍層。與有槽電鍍相比，電刷鍍加工有以下特點。(1) 不需要鍍槽，可對局部表面直接刷鍍，設備簡單，操作方便，現(xiàn)場使用，不易受工件大小、形狀的限制。(2) 刷鍍液的種類及可刷鍍的金屬多，易于實現(xiàn)復合鍍層，一套設備可刷鍍金、銀、銅、鐵、錫、鎳、鎢、銦等多種金屬。(3) 目前可以使用電刷鍍技術的基體材料幾乎包括了所有的金屬結構材料，如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、不銹鋼、鎳基合金、銅基合

9、金、鋁基合金等，鍍層與基體金屬的結合牢固，刷鍍速度快。(4) 刷鍍筆與工件之間必須保持一定的相對運動，因而一般都須人工操作，難以實現(xiàn)大批量及自動化生產(chǎn)。2. 電刷鍍基本設備電刷鍍基本設備包括刷鍍電源、刷鍍筆、刷鍍液。3. 電刷鍍加工工藝過程(1) 表面預加工，去除表面的毛刺、平面度等，使表面粗糙度達到 Ra2.5m。(2) 除油、除銹。(3) 電凈處理，對零件表面進行電化學脫脂。(4) 活化處理，對零件進行電化學浸蝕，將零件表面的銹蝕、氧化皮、污物等清除干凈，使表面呈活化狀態(tài)。(5) 鍍底層，目的是為了提高鍍層與基材的結合強度。(6) 鍍尺寸鍍層和夾心鍍層。(7) 鍍工作層(8) 鍍后清洗及防銹處理4. 電刷鍍