電解加工的基本原理和特點

2019-07-0809:30:39電解加工的基本原理和特點已關(guān)閉評論

(1)基本原理

電解加工利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)反應(yīng),對金屬工件進(jìn)行成形加工的一種方法。加工時,工件接直流電源的正極,工具接直流電源的負(fù)極,如圖5.4.6所示。工件緩慢進(jìn)給,使兩極之間始終保持0.1~1 mm的狹小間隙,電解液從間隙中以5~60 m/s的高速流過,陽極工件表面的金屬逐漸按陰極型面的形狀溶解,電解產(chǎn)物被高速電解液帶走,于是在工件表面上加工出與陰極型面基本相似的形狀。

圖5.4.6 電解加工原理示意圖

電解加工時電化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜,隨工件材料、電解液成分、工藝參數(shù)等加工條件不同而不同。當(dāng)用氯化鈉水溶液作電解液加工低碳鋼時,其主要電化學(xué)反應(yīng)如下:

水溶液中:

陽極反應(yīng):

陰極反應(yīng):

由此可見,在電解加工過程中,外電源不斷從陽極上抽走電子,致使陽極鐵不斷以Fe+2的形式與水溶液中的OH-負(fù)離子化合生成Fe(OH)2而沉淀;外電源把從陽極抽來的電子不斷供給陰極,水溶液中的H+不斷被吸引到陰極表面,使陰極表面得到電子而游離出氫氣。在這個過程中,工件陽極和水溶液逐漸消耗,而工具陰極和氯化鈉并不消耗。因此,在理想的情況下,工具陰極可長期使用;電解液氯化鈉只要過濾干凈,并經(jīng)常加入適置的水,亦可長期使用。

電解加工用直流穩(wěn)壓電源的工作電壓為6~24 V,工作電流為500~20 000 A。工具電極常用黃銅和不銹鋼等材料。用得較多的電解液是氯化鈉、硝酸鈉和氯酸鈉的水溶液。

(2)電解加工的特點和應(yīng)用

①可加工高硬度、高強(qiáng)度和高韌性的難切削金屬材料,如淬火鋼、耐熱合金、不銹鋼、鈦合金等。主要用于加工型孔、型腔、復(fù)雜型面、深小孔以及去毛刺和刻印等方面。生產(chǎn)率比電火化加工高。

②加工時無切削力和切削熱,不會產(chǎn)生殘余應(yīng)力、加工硬化或燒傷等缺陷。工件表面粗糙度R a可達(dá)0.8~0.2,比電火花加工要好。但尺寸精度低于電火花加工,且不易控制,其數(shù)值范圍是:型孔加工為0.03~0.05 mm,型腔加工為0.05~0.2 mm。

③電解液對機(jī)床有腐蝕作用,電解加工機(jī)床需采取防蝕措施,機(jī)床費(fèi)用高。此外,電解產(chǎn)物的處理和回收較困難,對環(huán)境有較嚴(yán)重的污染,必須予以認(rèn)真處理。

由此可見,電解加工與電火花加工相比,二者的應(yīng)用范圍雖有許多相同之處,但前者的生產(chǎn)率較高,加工精度較低,機(jī)床費(fèi)用較高,適用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn),而后者多應(yīng)用于單件小批生產(chǎn)中。