基于电解过程中的
阳极溶解原理并借助于成型的阴极,将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法,称为电解加工。
工艺条件
为了能实现尺寸、形状加工,还必须具备下列特定工艺条件:
(1)工件阳极和工具阴极(大多为成型工具阴极)间保持很小的间隙(称作加工间隙),一般在0.1-1mm范围内。
(2)电解液从加工间隙中不断高速(6-30m/s)流过,以保证带走阳极
溶解产物和
电解电流通过电解液时所产生的热量,并去极化。
(3)工件阳极和工具阴极分别和直流电源(一般为10-24V)连接,在上述两项工艺条件下,则通过两极加工间隙的电流密度很高,高达10-100A/cm2
数量级。
(4) 工件上与工具阴极凸起部位的对应处比其他部位溶解更快。随着工具阴极不断缓慢地向工件进给,工件不断地按工具端部的型面溶解,电解产物不断
被高速流动的电解液带走,最终工具的形成状就“复制”在工件上。
工艺特点
电解加工是利用金属在
电解液中发生
电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种
加工方法。加工时,工件接
直流电源的正极,工具接负极,两极之间保持较小的间隙。电解
液从极间间隙中流过,使两极之间形成导电通路,并在电源电压下产生电流,从而形成电化
学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给,工件金属不断被电解,
电解产物不断被电解液冲
走,最终两极间各处的间隙趋于一致,工件表面形成与工具
工作面基本相似的形状。
电解加工对于
难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有
显著优势。电解加工
已获得广泛应用,如炮管
膛线,叶片,整体叶轮,模具,异型孔及异型零件,
倒角和
去毛刺等加工。并且在许多零件的加工中,电解加工工艺已占有重要甚至不可替代的地位。
与其它加工方法相比,电解加工具有如下特点:
(1)加工范围广。电解加工几乎可以加工所有的
导电材料,并且不受材料的强度、硬度、
韧性等机械、
物理性能的限制,加工后材料的
金相组织基本上不发生变化。它常用于加工硬
(2)
生产率高,且加工生产率不直接受
加工精度和
表面粗糙度的限制。电解加工能以简
单的直线
进给运动一次加工出复杂的型腔、型面和型孔,而且加工速度可以和
电流密度成比
例地增加。据统计,电解加工的生产率约为
电火花加工的5至 10 倍,在某些情况下,甚至可
(3)加工质量好。可获得一定的加工精度和较低的
表面粗糙度。
加工精度(mm):型面和型腔为 ± 0.05~0.20;型孔和
套料为 ± 0.03~0.05。
表面粗糙度(μm):对于一般中、
高碳钢和
合金钢,可稳定地达到 Ra1.6~0.4,有些合金
钢可达到 Ra0.1[1]。
(4)可用于加工薄壁和易变形零件。电解加工过程中工具和工件不接触,不存在机械切
(5)工具阴极无损耗。在电解加工过程中工具阴极上仅仅析出氢气,而不发生溶解反应,
所以没有损耗。只有在产生火花、短路等异常现象时才会导致阴极损伤。
电解加工的局限性
但是,事物总是一分为二的。电解加工也具有一定的局限性,主要表现为:
(1)加工精度和加工稳定性不高。电解加工的加工精度和稳定性取决于阴极的精度和加
工间隙的控制。而阴极的设计、制造和修正都比较困难,阴极的精度难以保证。此外,影响
电解加工间隙的因素很多,且规律难以掌握,加工间隙的控制比较困难。
(2)由于阴极和夹具的设计、制造及修正困难,周期较长,因而
单件小批量生产的成本
较高。同时,电解加工所需的
附属设备较多,占地面积较大,且机床需要足够的刚性和防腐
蚀性能,造价较高。因此,批量越小,单件附加成本越高。