《电化学加工》PPT课件

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1、03GDD6主编第六章　电化学加工第一节　电解加工的机理和基本规律第二节　电　解　液第三节　电解加工参数和加工精度第四节　混气电解加工第五节　电解加工设备第六节　电解加工工艺第七节　电化学机械复合加工第八节　阴极沉积加工第一节　电解加工的机理和基本规律一、电解加工的特点及应用二、电解加工的机理三、金属阳极溶解机理四、电解加工中的基本规律一、电解加工的特点及应用１)能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单。２)可以加工高硬度、高强度和高韧性等难以切削加工的金属材

2、料，如淬火钢、钛合金、不锈钢、硬质合金等。３)加工过程中无切削力和切削热，工件不产生内应力和变形，适合于加工易变形和薄壁类零件。４)加工后的零件无毛刺和残余应力，加工表面粗糙度可以达到Ｒａ０.２～１.６μｍ，尺寸精度对于内孔可以达到±０.０３～０.０５ｍｍ、对于型腔可以达到±０.５～０.２０ｍｍ。５)与其他加工方法相比，生产率较高。６)加工过程中工具电极(阴极)基本不损耗。一、电解加工的特点及应用１)加工精度一般不如电火花加工和超声波加工高。２)加工复杂型腔和型面时，工具的制造费用较高，一般不适合于单

3、件和小批量生产。３)电解加工设备占地面积大，附属设备多，初期投资较大。４)电解液的处理和回收有一定难度，而且对设备有一定的腐蚀作用，加工过程中产生的气体对环境有一定的污染。二、电解加工的机理图６-１　电解加工示意图１—主轴　２—工具　３—工件　４—直流电源二、电解加工的机理图６-２　电解加工成形原理三、金属阳极溶解机理１.电极电位２.电解加工时的电极反应３.电极的极化和超电压１.电极电位图６-３　电解池中离子的迁移及电位分布１.电极电位图６-４　双电层示意图２.电解加工时的电极反应一般情况下，工件材料

4、不是纯金属，而是合金，其金相组织也不完全一致，电解液的成分、温度、流速等因素对电解过程都有影响，使得电解加工中电极间的反应极为复杂。下面以铁在氯化钠电解液中进行电解加工为例，分析阳极和阴极发生的电极反应。３.电极的极化和超电压图６-５　电极极化曲线１—阴极端　２—阳极端３.电极的极化和超电压(１)浓度超电压(２)电阻超电压(３)化学超电压(１)浓度超电压电解加工时，金属不断地溶解生成离子并向外扩散，离子生成的速度大于扩散的速度，从而在电极附近造成离子的堆积，出现金属离子在阳极附近浓度的提高，这种现象称

5、为浓度极化。电流密度愈大，浓度极化愈明显。浓度极化改变了双电层电位。为了保持一定的电化学电流和加工速度，必须增加一个外加电压。(２)电阻超电压由于电极反应，会在阳极金属表面上形成一层致密而又非常薄的粘膜，这层粘膜由氧化物、氢氯化物或盐组成，也称为钝化膜，从而使金属表面失去了原有的活泼性，导致金属的溶解过程减慢，这就是通常所说的阳极钝化现象。要克服钝化膜的电阻，就需要额外增加电源电压。这个电压称之为电阻超电压。(３)化学超电压电化学反应处于平衡状态时，电解液的一部分离子通过存在于电极表面和电解液面组成的

6、双电层时，就在这个电极上放电，同时，金属电极上也有一部分原子释放电子并通过双电层进入电解液，以维持平衡。四、电解加工中的基本规律１.电化学当量２.加工速度３.加工间隙金属阳极溶解时，金属的溶解量与通过的电量符合法拉第定律。法拉第定律如下：法拉第第一定律：在电极的两相界面处，发生电化学反应物质的量与通过的电量成正比。法拉第第二定律：当相同的电量通过不同的电解质溶液时，在电极上析出或溶解的物质的量与其化学当量成正比。１.电化学当量如果阳极只发生金属溶解而没有析出其他物质时，根据法拉第第一定律，金属溶解的理

7、论重量为１.电化学当量(6-1)(6-2)２.加工速度(１)体积加工速度ｖｖ(ｍｍ３／ｍｉｎ)(２)深度加工速度ｖｌ(ｍｍ／ｍｉｎ)(１)体积加工速度ｖｖ(ｍｍ３／ｍｉｎ)ｖｖ表示单位时间内去除工件材料的体积量。由法拉第定律可知：电解加工时实际溶解金属的重量(6-3)(6-4)(6-5)(２)深度加工速度ｖｌ(ｍｍ／ｍｉｎ)ｖｌ表示单位时间内在工件深度上的去除量(简称加工速度)，工件被加工面积是Ａ，加工深度为ｈ，则体积去除量(6-6)３.加工间隙(１)端面平衡间隙(２)法向平衡间隙(３)侧面间隙(４)

8、平衡间隙理论的应用(５)加工间隙的基本要求(６)影响加工间隙的其他因素(１)端面平衡间隙图６-６　加工间隙变化过程ｖ—进给速度　—阳极溶解速度—起始间隙　—平衡间隙(１)端面平衡间隙(6-7)(6-8)(6-9)(１)端面平衡间隙(6-10)(6-11)(２)法向平衡间隙图６-７　法向间隙和法向进给速度(３)侧面间隙图６-８　阴极侧面不绝缘(３)侧面间隙(2-13)(2-14)(2-15)(３)侧面间隙(2-16)(2-17)(2-18)(３)侧面