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1、金属的电化学当量和生产率的关系由实践得知，电解时电极上溶解或析出物质的量（质量由实践得知，电解时电极上溶解或析出物质的量（质量m或体积或体积v），与电解电流），与电解电流I和电解时间和电解时间t成正比，即与成正比，即与电荷量（电荷量（Q=It）成正成正比，其比例称为电化学当量，这一规律就是所谓的法拉第电解定律。比，其比例称为电化学当量，这一规律就是所谓的法拉第电解定律。（4-2）K：被电解物质的质量电化学当量：被电解物质的质量电化学当量 ：被电解物质的体积电化学当量：被电解物质的体积电化学当量 第1页/共42页由于质量和体积换算时相差一密度，因此质量电化学当量由于质量和体积换算时相差一密度，因
2、此质量电化学当量K换算成换算成体积电化学当量体积电化学当量时也相差一密度时也相差一密度，即，即法拉第电解定律可根据电荷量（电流乘以时间）计算任何被电解金法拉第电解定律可根据电荷量（电流乘以时间）计算任何被电解金属或非金属的数量，属或非金属的数量，并在理论上不受电解液质量分数、温度、压力、并在理论上不受电解液质量分数、温度、压力、电极材料及形状等因素的影响电极材料及形状等因素的影响。（4-3）第2页/共42页在实际电解加工过程中，在阳极上可能有在实际电解加工过程中，在阳极上可能有O2或或CI2的析出，造成额的析出，造成额外电荷量的消耗，所以在计算时被电解掉的金属量会小于所计算的外电荷量的消耗，所
3、以在计算时被电解掉的金属量会小于所计算的理论值，因此在实际应用时常引用一个电流效率理论值，因此在实际应用时常引用一个电流效率，即，即 则式则式（4-2）中的理论蚀除量成为如下实际蚀除量中的理论蚀除量成为如下实际蚀除量（4-4）（4-5）第3页/共42页第4页/共42页电流密度和生产率的关系因为电流因为电流I为电流密度为电流密度i与加工面积与加工面积A的乘积，故代入式的乘积，故代入式（4-5）得得在实际生产中常用在实际生产中常用垂直于表面方向的蚀除速度垂直于表面方向的蚀除速度来衡量生产率。来衡量生产率。（4-6）第5页/共42页由图由图4-14可知，蚀除掉的金属体积可知，蚀除掉的金属体积V是加工
4、面积是加工面积A与电解掉的金属与电解掉的金属厚度厚度(距离）距离）h的乘积，即的乘积，即V=Ah，而正极蚀除速度，而正极蚀除速度Va=h/t,代入式代入式（4-6）即得即得由上式可知，当在由上式可知，当在NaCL电解液中进行电解加工，电解液中进行电解加工，=100%时，蚀时，蚀除速度与该处的电流密度成正比，电流密度越高，生产率也越高。除速度与该处的电流密度成正比，电流密度越高，生产率也越高。（4-7）第6页/共42页在电解加工中，若电解液压力和流速较高时，在电解加工中，若电解液压力和流速较高时，可以选用较高的电流密度，但电流密度过高可以选用较高的电流密度，但电流密度过高将会出现火花放电，析出氧
5、等气体，并使电将会出现火花放电，析出氧等气体，并使电解液温度过高，甚至在解液温度过高，甚至在间隙内造成沸腾汽化间隙内造成沸腾汽化而引起局部短路。而引起局部短路。实际的电流密度决定于实际的电流密度决定于电源电压、电极间隙电源电压、电极间隙的大小以及电解液的电导率。的大小以及电解液的电导率。第7页/共42页电极间隙大小和蚀除速度的关系从实际加工中得知，电极间隙越小，电解液的电阻也越小，电流密从实际加工中得知，电极间隙越小，电解液的电阻也越小，电流密度就越大，因此蚀除速度就越高。度就越大，因此蚀除速度就越高。由图由图4-14可知，设加工间隙为可知，设加工间隙为，电极面积为，电极面积为A，电解液的电阻
6、率，电解液的电阻率为电导率为电导率的倒数，即的倒数，即=1/，则电流，则电流I为为（4-8）（4-9）第8页/共42页将式将式（4-9）代入代入（4-7）中得阳极工件的蚀除速度为中得阳极工件的蚀除速度为由公式得知，正极蚀除速度由公式得知，正极蚀除速度Va与电流效率与电流效率、体积电化学当量、体积电化学当量、电导率电导率、欧姆电压、欧姆电压UR成正比，而与加工间隙成正比，而与加工间隙成反比，即加工间成反比，即加工间隙越小，工件被蚀除的速度将越大。隙越小，工件被蚀除的速度将越大。（4-10）第9页/共42页外接电源电压外接电源电压U为电解液的欧姆电压为电解液的欧姆电压UR、阳极电压、阳极电压Ua与
7、阴极电压与阴极电压Uc之和，即之和，即 （4-11）所以所以 （4-12）第10页/共42页此外，此外，电源电压、电解液种类、工件材料的化学电源电压、电解液种类、工件材料的化学成分和组织结构都对生产率有影响。成分和组织结构都对生产率有影响。由式由式（4-10）经积分推导，可求出电解时间经积分推导，可求出电解时间t和加和加工间隙工间隙的关系式：的关系式：第11页/共42页精度成型规律端面平衡间隙：指加工过程达到稳定的加工间隙。工件蚀速度等于阴极进给速度时的加工间隙。Vc：进给速度端面平衡间隙与阴极进给速度成反比。端面平衡间隙在0.25-0.3mm左右比较合适。第12页/共42页端面平衡间隙任何时
8、刻的加工间隙任何时刻的加工间隙与阴极进与阴极进给距离给距离L的关系。的关系。第13页/共42页根据根据t曲线，可以利用查图表法求任何时刻的加工间隙。曲线，可以利用查图表法求任何时刻的加工间隙。第14页/共42页法相平衡间隙第15页/共42页侧面间隙h；进给深度Xo；起始间隙第16页/共42页平衡间隙理论的应用根据阴极形状推算加工后工件的根据阴极形状推算加工后工件的形状尺寸：形状尺寸：根据工件形状和尺寸设计电极形根据工件形状和尺寸设计电极形状和尺寸：状和尺寸：分析加工精度：分析加工精度：选择加工间隙、电压、进给速度选择加工间隙、电压、进给速度等加工参数。等加工参数。第17页/共42页影响加工间隙
9、的其他因素影响加工间隙的其他因素电流效率电导率加工电压加工间隙内工具形状，电场强度的分布状态电解液的流动方向第18页/共42页表面质量表面质量的影响因素：表面质量的影响因素：（1）工件材料（成分）工件材料（成分 金相组织金相组织 热处理状态等）热处理状态等）（2）工艺参数（电流密度）工艺参数（电流密度 电解液流速和温度等）电解液流速和温度等）（3）阴极电极表面质量）阴极电极表面质量第19页/共42页五、提高电解加工精度地途径五、提高电解加工精度地途径（一）脉冲电流电解加工（一）脉冲电流电解加工 1）消除加工间隙内电解液电导率地不均匀）消除加工间隙内电解液电导率地不均匀化。化。2）脉冲电流电解加
10、工使阴极在电化学反应）脉冲电流电解加工使阴极在电化学反应中析出的氢气是断续的，呈脉冲状。它可以对中析出的氢气是断续的，呈脉冲状。它可以对电解液起搅拌作用，有利于电解产物的去除，电解液起搅拌作用，有利于电解产物的去除，提高电解加工精度。提高电解加工精度。（二）小间隙加工（二）小间隙加工蚀除速度与加工间隙成反比关系。加工间隙小，蚀除速度与加工间隙成反比关系。加工间隙小，突出部分的去除速度将大大高于低凹处，提高突出部分的去除速度将大大高于低凹处，提高了整平效果。加工间隙越小，越能提高加工精了整平效果。加工间隙越小，越能提高加工精度。度。第20页/共42页（三）改进电解液（三）改进电解液钝化型电解液、
11、复合电解液、低质量分数的钝化型电解液、复合电解液、低质量分数的电解液。电解液。（四）混气电解加工（四）混气电解加工原理原理：将一定压力的气体（主要是压缩空气）：将一定压力的气体（主要是压缩空气）用混气装置使它与电解液混合在一起，使电用混气装置使它与电解液混合在一起，使电解液成分包含无数气泡的气液混合物，然后解液成分包含无数气泡的气液混合物，然后送入加工区进行电解加工。主要表现在提高送入加工区进行电解加工。主要表现在提高了电解加工的成形精度，如图了电解加工的成形精度，如图426。第21页/共42页第22页/共42页1工件工件 2阴极工具阴极工具 3扩散部扩散部 4混合部混合部 5引导部引导部第2
12、3页/共42页作用作用：增加了电阻率，减少了杂散腐蚀，使电解液向非线性方面转化；：增加了电阻率，减少了杂散腐蚀，使电解液向非线性方面转化；降低电解液的密度和粘度，增加流速，均匀流场。降低电解液的密度和粘度，增加流速，均匀流场。优点优点：缩短了阴极工具的设计和制造周期，提高了加工精度，减少了钳：缩短了阴极工具的设计和制造周期，提高了加工精度，减少了钳工修磨量，生产率提高了。工修磨量，生产率提高了。缺点缺点：附加混气设备：附加混气设备气液混合比：气液混合比：第24页/共42页 混合比越高，非线性性能越好。混合比越高，非线性性能越好。但混合但混合比过高，增加了压缩空气的消耗量，而且由比过高，增加了压
13、缩空气的消耗量，而且由于含气量过多，间隙电阻过大，电解作用过于含气量过多，间隙电阻过大，电解作用过弱还会产生短路火花。弱还会产生短路火花。气压：气压：0.40.45MPa；液压：液压：0.05MPa第25页/共42页六、电解加工的基本设备六、电解加工的基本设备包含包含直流电源、机床、电解液系统直流电源、机床、电解液系统三大部分。三大部分。（一）直流电源（一）直流电源常用硅整流电源和晶闸管整流电源。为进一步常用硅整流电源和晶闸管整流电源。为进一步提高电解加工精度，生产中采用脉冲电源加工。提高电解加工精度，生产中采用脉冲电源加工。（二）机床（二）机床 1）要求要求：足够的刚性。足够的刚性。进给速度
14、的稳定性。进给速度的稳定性。防腐绝缘。防腐绝缘。安全措施。安全措施。第26页/共42页2）机床类型及设计要点）机床类型及设计要点阴极固定式机床、移动式阴极电解加工阴极固定式机床、移动式阴极电解加工机床两种。移动式机床又分为机床两种。移动式机床又分为卧式和立式卧式和立式两两类。卧式机床主要用于加工叶片，深孔及其类。卧式机床主要用于加工叶片，深孔及其它筒型零件。立式机床主要用于加工模具、它筒型零件。立式机床主要用于加工模具、齿轮、型孔、短的花键及其它扁的零件。齿轮、型孔、短的花键及其它扁的零件。电解加工机床目前多采用伺服电机或直流电机无级调速的进给系统，容易实现自动进给控制。行星减速器、谐波减速器
15、更多地采用。广泛采用滚珠丝杠传动，用滚动导轨代替滑动导轨。第27页/共42页机床材料目前采用的是不锈钢，工作台面也可机床材料目前采用的是不锈钢，工作台面也可采用铜制，导轨也可采用花岗岩，耐蚀水泥等。采用铜制，导轨也可采用花岗岩，耐蚀水泥等。工作台可采用牺牲阳极的阴极保护法，即在工工作台可采用牺牲阳极的阴极保护法，即在工作台四周镶上可更换的锌板。作台四周镶上可更换的锌板。（三）电解液系统（三）电解液系统主要由主要由泵、电解液槽、过滤装置、管道和阀泵、电解液槽、过滤装置、管道和阀组组成。成。电解液泵采用电解液泵采用多级离心泵多级离心泵。电解液净化方法有电解液净化方法有自然沉淀法、介质过滤法、自然沉
16、淀法、介质过滤法、离心过滤法离心过滤法。第28页/共42页1电解液槽电解液槽 2过滤网过滤网 3管道管道 4泵用电动机泵用电动机 5离心泵离心泵 6加工区加工区7过滤器过滤器 8安全阀安全阀 9压力表压力表 10阀门阀门第29页/共42页七、电解加工工艺及应用七、电解加工工艺及应用1.深孔扩孔加工深孔扩孔加工固定式阴极即工件和阴极没有相对运动，如图固定式阴极即工件和阴极没有相对运动，如图所示。所示。1电解液入口电解液入口 2绝缘定位套绝缘定位套 3工件工件 4工具阴工具阴极极 5密封垫密封垫6电解液出口电解液出口第30页/共42页移动式阴极扩孔原理移动式阴极扩孔原理如图如图431a)。实际使用
17、。实际使用的深孔扩孔阴极的深孔扩孔阴极如图如图432b)所示。所示。第31页/共42页1后引导后引导 2阴极锥体阴极锥体 3出水孔出水孔 4前引导前引导 5密封圈密封圈 6接头及出水孔接头及出水孔第32页/共42页2.型孔加工型孔加工 图图433为型孔电解加工示意图。为型孔电解加工示意图。1机床主轴套机床主轴套2进水孔进水孔3阴极主体阴极主体4绝缘层绝缘层5工件工件6工作端面工作端面第33页/共42页图图434为加工喷油嘴内圆弧的例子。为加工喷油嘴内圆弧的例子。1工具阴极工具阴极 2绝缘层绝缘层 3工件阳极工件阳极 4绝绝缘层缘层第34页/共42页 3.型腔加工型腔加工第35页/共42页 4.
18、套料加工套料加工第36页/共42页第37页/共42页 5.叶片加工叶片加工第38页/共42页 6.电解倒棱去毛刺电解倒棱去毛刺第39页/共42页7.电解刻字电解刻字第40页/共42页 8.电解抛光电解抛光 电解抛光是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解电解抛光是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解对工件表面进行腐蚀抛光的，是表面光整的方法。对工件表面进行腐蚀抛光的，是表面光整的方法。抛光效率要比机械效率高，而且抛光后表面生抛光效率要比机械效率高，而且抛光后表面生成致密牢固的氧化膜，不会产生加工变质层，成致密牢固的氧化膜，不会产生加工变质层，也没有残余应力，不受材料限制，生产中常被也没有残余应力，不受材料限制，生产中常被采用。采用。影响因素：影响因素：电解液成分、电参数、电解液温度、电解液成分、电参数、电解液温度、金属的金相组织和原始表面状态。金属的金相组织和原始表面状态。9.数控展成电解加工数控展成电解加工利用数控技术实现必要的展成运动，就可以用利用数控技术实现必要的展成运动，就可以用简单形状工具电极电解加工型腔、型面，扩大简单形状工具电极电解加工型腔、型面，扩大了电解加工的应用范围。了电解加工的应用范围。第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页