机匣外壁凸台电解加工研究

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1、机匣外壁凸台电解加工研究　　摘要本文介绍了薄壁旋转件机匣外壁凸台采用电解加工方法相比传统机械加工方法的优势，并对机匣外壁凸台电解加工，确定了电解加工工艺的可行性且对电解加工过程中出现的电解加工技术问题进行分析研究及采取的改进措施。关键词机匣；机匣外壁凸台；电解加工；工艺中图分类号：V261.5文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）14-0149-01电解加工又称电化学加工（ECM）是一种以金属电化学阳极溶解为机理即将待加工的金属以离子方式溶解，达到去除材料的目的。电解加工应用范围广，可以加工各种难切削金属材料，不产生切削应力和切削热；无工具损耗，加工表面质量好，表面

2、粗糙度值可达到Ra1.25μm；加工效率高，电解加工材料去除率高（100mm3/min），并随着加工电流密度和总的加工面积的增大而增大。本文通过对机匣外壁凸台电解加工原理及工艺方法、工装设计、电解加工过程及参数控制研究和试验，确定了薄壁零件机匣外壁凸台采用电解加工的可行性与优越性。1电解加工原理6电解加工是金属电化学阳极溶解为机理即将待加工的金属工件为阳极，以导电性能好的材料为阴极，两极保持一定的距离，并以一定压力快速流动的电解液流过两极间，在外加电压的作用下，工件阳极表面金属原子不断失去电子成为正阳离子与电解液中的OH离子生成难溶性的氢氧化物被高速流动的电解液带走，两极间的电解液

3、不断更新，随着上述电化学反应过程的不断进行，工件阳极不断溶解，最后形成具有一定的形状和尺寸的工件。2机匣外壁凸台电解加工过程2.1机匣外壁凸台工艺分析该机匣形状为薄壁锥筒形，材料为高温合金GH4169，毛坯采用锻件，该材料强度高、韧性好。机匣外壁凸台是机匣外锥面衍生的凸台。即机匣外壁沿圆周360°圆周上呈发散分布14个形状、大小各异的凸台，其基体等壁厚1.2mm，凸台等高度1mm，基体壁厚与凸台转接R不小于1mm。机匣外壁凸台电解工艺方案先采用机械加工成等壁厚锥筒，然后采用电解加工形成凸台。2.2机匣外壁凸台电解加工工艺方法6采用电解加工机匣外壁凸台时，机匣内壁定位，电解电极做成一

4、个与机匣外壁相同角度的圆锥面，大小取机匣圆周周向的一部份，固定在机床的Z轴上。机匣外壁凸台位置涂上保护绝缘层，机匣外壁锥面与电解电极锥面之间形成一个均匀的加工间隙，在间隙之间通以高速流动的电解液作为导电介质。在加工过程中，零件相对于自身轴线360°旋转。没绝缘保护裸露金属机匣外壁不断失去电子，电离溶解并去除材料。机匣外壁凸台绝缘保护的部位和裸露金属加工部位随着金属的溶解形成高度差而形成凸台。2.3专用工装电极设计采用电极固定，被加工零件机匣进行旋转的加工方法。在设计电极时，考虑电极加工面与机匣外壁加工回转面等间隙分布的原则，同时根据电流的大小来计算电极加工面的大小。根据加工经验及查

5、阅相关资料，考虑到机匣外壁是中小面积型面加工，电流密度（i）在20A/cm2～50A/cm2范围内选择。根据零件UG模型分析研究机匣外壁的表面积S=132020mm2。非加工表面积S1=45450mm2实际加工面积S2=S-S1=132020-45450=86570mm2总加工电流I=i*S2=25971A在加工工艺方案制定中，零件旋转，电极全包容零件，所需电流可达到25971A，机床功率难以满足加工要6求。根据机床功率，电极宽度大小取机匣外壁圆周十二分之一弧长，电极长度按零件的高度，机匣外壁凸台所需加工的最大电流为2164A，能满足机床功率及加工要求。2.4电解加工导电介质电解液

6、的选用在电解加工中，电解液选择是否合理，是加工成败的关键，它影响到加工材料去除的效率，及加工表面质量和尺寸精度。常用的电解液有2种，即NaCl和NaNO3电解液。在加工过程中采用不同的电解溶液其效果不一样，NaNO3非线性电解液，在加工中，随着加工间隙的不断加工大，加工溶解的速度愈来愈小，当加工间隙增大约1mm，基本上金属不能溶蚀，到形成钝性，导致加工不能进行，尺寸控制不好。NaCl电解液是线性电解液，随着加工间隙的增大，加工间隙在1mm左右，金属依然保持很好的溶蚀速度在机匣外壁凸台电解加工实验中，分别采用了NaCl和NaNO3电解液在不同浓度下进行加工实验。实验结果显示：10%～

7、15%的NaCl电解液加工效果好，即能保证凸台形状，且表面质量好。3机匣外壁凸台电解加工工艺的规范根据对试验件进行电解加工，其电解加工工艺参数汇总如下。工件材料：GH4169；工件转速：500-1000转/分钟；6工具电极：1Cr18Ni9Ti；加工间隙：0.4-1.65MM；加工电压：15V-25V；加工电流：1000A-2200A；电解液成分：10%-15%NaCl；加工时间：30min-120min。按上述参数加工机匣外壁凸台，加工尺寸精度即壁厚尺寸控制的精度在