第四章-电化学加工-特种加工课件.ppt

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1、§4电化学加工§4电化学加工§4.1电化学加工原理、特点及分类§4.2电解加工§4.3电解磨削§4.4电铸、电镀及复合镀加工§4.1电化学加工原理、特点及分类电化学加工（ElectrochemicalMachining：ECM）包括从工件上去除金属的电解加工和在工件上沉积金属的电铸加工两大类，属于通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料的非传统加工方法。图4-1电解(电镀)液中的电化学反应２.涉及电化学加工过程的相关概念1）电解质溶液电解质：凡溶于水能导电的物质。如：盐酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化氨、食盐、硝酸盐

2、等酸、碱、盐都是电解质。水是弱电解质。电解液:电解质的水溶液.2)电极电位考虑如下两种实验场景Fecl2FeCucl2Cu活泼金属的双电层不活泼金属的双电层引出问题：金属浸入其他任何电解液时会产生双电层和电位差吗？考虑如下的实验场景铁片铜片NaCleV§4.1电化学加工原理、特点及分类原电池原理任何两种金属插入某一电解液中，两金属表面与电解液都形成双电层，两金属之间存在电位差，有导线连接时，有电流通过。通过原电池原理使金属溶解过程非常缓慢，可以利用外电场，促进电子移动过程的加剧。铁片铜片NaCle阳极铁片阴极铜片Na

3、Clee当用10％～20％氯化钠作电解液，以铜为工具加工碳钢时，电化学反应式如下：2H++2e→H2↑Fe-2e→Fe++Fe+++2[OH]-→Fe(OH)2↓③阴极反应:NaClNa++Cl-H2OH++[OH]-①水溶液中:②阳极反应:3)电极的极化阳极铁片阴极铜片NaClee平衡电极电位：溶解、沉淀平衡电流通过，平衡状态破坏，阳极电极电位向正移、阴极电位向负移，这种现象称为极化1.浓差极化:阳极2.电化学极化:阴极电化学加工应用利用阳极溶解电解：通过电化学反应从工件表面去除金属利用阴极沉积电镀：在工件表面

4、沉积金属,材料表面装饰保护电铸：在阴极上沉积实现附着加工复合加工电解磨削：用于形状尺寸加工和超镜面加工表4-1电化学加工分类§4.2电解加工§4.2.1电解加工过程及特点§4.2.2电解加工时的电极反应§4.2.3电解液§4.2.4提高电解加工精度的途径§4.2.5电解加工工艺及其应用§4.2.1电解加工过程及特点电解加工利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形。电解加工原理图§4.2.1电解加工过程及特点电解加工成形原理工具工件电流两个关键:阳极溶解：溶解速度与电流密度有关.工作液高速冲走电解腐蚀物.电解

5、加工的三个条件（1）工具与工件之间接上直流电源；（2）工具与工件之间保持较小的间隙；（3）工具与工件之间注入高速流动的电解液。适应性强：只要导电，无论软、硬、脆;加工过程无机械作用力;加工效率高于电火花加工;表面质量好于电火花加工;工具电极理论上无消耗（阴极）;加工精度较低.归纳如下特点：电解加工时电极反应阳极铁片阴极铜片NaClee2H++2e→H2↑Fe-2e→Fe++Fe+++2[OH]-→Fe(OH)2↓③阴极反应:NaClNa++Cl-H2OH++[OH]-①水溶液中:②阳极反应:?H2↑Na↓Fe2+

6、Fe3+O2Cl2?①阳极反应Fe—2eFe+2U=-0.44vFe—3eFe+3U=-0.036v4OH-—4eO2↑+2H2OU=0.401v2Cl-—2eCl2↑U=1.3583vFe-2e→Fe++Fe+++2[OH]-→Fe(OH)2↓阳极反应:阴极反应按可能性为2H++2eH2↑U=-0.42vNa++eNa↓U=-2.69v2H++2e→H2↑阴极反应:§4.2.3电解液电解液的主要作用导电提供电化学反应的场所及时带走电解产物和冷却§4.2.3电解液对电解液的要求具有足够的蚀除速度高的导电率阴离子具有

7、较正的标准电极电位，以免产生析氧反应；具有较高的加工精度和表面质量阳离子具有较负的标准电极电位，以免在阴极上沉积，改变工具形状和尺寸；阳极产物为不溶性化合物§4.2.3电解液常用电解液NaCl电流效率近100%几乎完全电离，导电能力强价格、货源有优势，应用最广泛杂散腐蚀较严重§4.2.3电解液常用电解液NaClO3、NaNO3钝化型电解液，非线性电解液ABCDE§4.2.4提高电解加工精度的途径脉冲电流电解加工小间隙加工改进电解液混气电解加工§4.2.4提高电解加工精度的途径混气电解加工装置可用于加工各种复杂型腔、型

8、孔、型面(如叶片)以及深孔和套料等，在大批大量生产中可用来去毛刺。§4.2.5电解加工工艺及应用深孔加工§4.2.5电解加工工艺及其应用型孔加工用于形状复杂、尺寸较小的四方、六方、椭圆等形状的通孔和盲孔。一般采用端面进给法。§4.2.5电解加工工艺及其应用型腔加工阴极的设计问题较突出；复杂型腔表面加工时，在阴极上加工增液孔、增液缝，保持电解液流