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电解加工及基本原理

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电解加工的理论及应用

电解加工的理论及应用
电极的设计对于电解加工的精度和效率具有决定性作用。
详细描述
电极应具备足够的导电性、耐腐蚀性和加工稳定性。电极的设计需根据加工需求，如工件形状、材料 特性、加工精度等，进行优化。此外，电极的形状和尺寸也会影响加工效果，如电流密度分布、加工 区域等。
加工参数的确定与控制
总结词
加工参数的合理选择和控制对电解加工效果至关重要。
快速原型制造
电解加工可用于快速原型制造，缩短产品开发周期，降低开 发成本。
能源领域
核能设备制造
电解加工在核能设备制造中用于加工特殊材料和复杂结构，提高设备的可靠性 和安全性。
太阳能光伏板制造
电解加工在太阳能光伏板制造中用于高效硅片的切割和表面处理，提高光电转 换效率。
03 电解加工的关键技术
电解液的选择与优化
电解加工的未来展望
随着新材料、新工艺、智能制造等领 域的快速发展，电解加工技术将不断 革新，加工范围和加工精度将得到进 一步拓展和提高。
电解加工技术与其他先进制造技术的 结合将为复杂构件的精密制造提供更 多可能性，为高端装备制造和智能制 造提供有力支撑。
未来电解加工技术将更加注重环保、 节能和可持续发展，推动绿色制造和 智能制造的深度融合。
高加工精度
加工范围广
加工效率高
环境友好
由于电解加工是依靠电化学反 应进行加工的，因此加工过程 中没有机械切削力，可以减少 工具磨损和热变形等误差，实 现高精度的加工。
电解加工可以加工各种硬、脆 、软等难加工材料，如不锈钢 、硬质合金、金刚石等。同时 ，通过调整电解液的成分和加 工参数，可以实现对不同材料 的加工。
微细电解加工
利用微细电极和微细电解液，实现微小尺寸和复杂结构的加工，满足微电子、生物医学 等领域的需求。

电解加工的化学反应原理

电解加工的化学反应原理

电解加工的化学反应原理
电解加工是指利用电解质溶解电解液中的工件，通过在电极上施加电压使电流流过工件，使工件的某部分金属溶解或氧化，从而达到加工和修复工件的目的的一种加工方法。

电解加工的化学反应原理主要有以下几个方面：
1. 电解液中的离子转移反应：电解液中的阳离子和阴离子在电解加工过程中会发生氧化还原反应，从而使工件表面的金属离子转移和沉积。

例如，金属工件表面的阳离子可以被还原成金属沉积在工件上，而工件表面的金属则可能被氧化成金属离子溶解到电解液中。

2. 电化学腐蚀反应：电解加工中，电解液中的金属离子与工件表面的金属发生反应，从而引起工件表面的腐蚀。

这种腐蚀现象在电解加工中被称为阳极溶解。

3. 水电解反应：电解加工中，电解液中的水分子也会发生电离和氧化还原反应。

在阳极处，水分子被氧化成氧气，而在阴极处，水分子则被还原成氢气。

4. 离子传输和扩散：电解加工过程中，离子在电解液中通过电场的驱动下发生扩散和迁移。

通过调控电流密度和电解液中离子的浓度，可以控制离子在工件表面的沉积速度和分布。

总体来说，电解加工的化学反应原理涉及了电解液中的离子传输、金属离子的溶解和沉积、水电解反应等多种反应过程。

通过合理控制这些反应过程，可以实现对工件表面的加工和修复。

第四章：电化学加工

第四章：电化学加工
考虑如下的实验场景
e
铁片
铜片
阳极铁片 e
e 阴极铜片
NaCl
NaCl
4 电极的极化
在电化学过程中通常发生两种极化现象：浓差极化和电化学极化
1）浓差极化：在电化学反应过程中，阳极金属不断溶解的条件之 一是生成的金属离子需要越过双电层，再向外迁移并扩散。然而， 离子迁移扩散的速度是有一定限度的。在外电场的作用下，如果 阳极表面的液层中的金属离子迁移扩散的速度较慢而来不及扩散 到溶液中去，就会在阳极表面造成离子堆积，引起电位值增大 （代数值增大），这就是浓差极化。
使金属钝化膜破坏的过程称为活化。金属活化后，新鲜的金属 表面露出，可以进一步的参与电解过程，从而使加工速度提高。
二 电化学加工的分类
第一类 电解加工 第二类 电镀，涂镀和电铸加工 第三类 电化学与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺， 例如 电解磨削，超声电解等
第二节 电解加工
一 电解加工的过程及特点
m KIt
V It
m KIt
V It
根据法拉第电解定律，电解溶解或析出的物质的量只与该物质的 电化学当量，电解电流和电解时间有关。在理论上不受电解液浓 度，温度，压力，电极形状等因素的影响，与上述诸因素无关。
实际金属蚀除量
理论计算蚀除量 100 %
因此上述公式需要修正为：
m KIt V It
1 修复零件磨损表面、恢复几何尺寸、实施超差补救。
2 填补零件表面的划伤、凹坑、斑蚀、空洞等缺陷。例如机床 导轨、活塞液压缸等表面的修补。
3 大型、复杂、单个小批工件的表面镀镍、铜、锌、金、银等 防腐层、耐腐层等，用以改善表面性能。
四 电铸和涂镀（电镀）加工有何异同点？
相同点：两者的加工原理完全一样。

电解加工及基本原理

电解加工及基本原理

电解加工及基本原理电解加工是一种利用电解作用对金属材料进行加工的方法，通过将金属工件作为阳极和阴极，通过电解液中的电流和化学反应来实现加工过程。

其基本原理包括电解液电化学反应和电解液流体力学作用。

电解液电化学反应是电解加工的基础，通过在金属表面形成电化学反应所需要的物质，来进行加工过程。

电解液中的金属阳离子在工件表面接受电子，被还原为金属沉积，而电解液中的氧化物或氟化物则被氧化或还原，在工件表面形成氧化物或氟化物沉积层。

这些沉积层的形成使得金属材料表面受到腐蚀或形成薄膜，从而实现对金属工件的加工。

电解液流体力学作用是通过电解液中的流动来增强金属表面的加工效果。

在电解过程中，电解液中的电流会引起电解液中的电荷和离子的运动，形成液流。

这种液流可以带走过程中产生的热量和溶解产物，不断供给新鲜的电解液，从而保持电解过程的平稳进行。

通过调整电解液流速和喷嘴结构，可以控制电解加工中的质量和精度。

电解加工具有以下几个优点：1.可以实现复杂形状的加工。

电解加工不需要刀具和模具，加工过程中材料的去除是通过电解液的腐蚀和沉积实现的，因此可以实现复杂形状的加工，包括内轮廓和细小孔洞的加工。

2.加工过程不会产生热变形。

由于电解加工是通过电化学反应和电解液流动来实现的，与传统的机械加工相比，金属工件在加工过程中不会受到剧烈的热变形，从而保持了良好的尺寸精度和加工质量。

3.适用于各种硬度的金属材料。

电解加工不受金属材料的硬度限制，可以对硬度较高的金属材料进行加工，比如钢、铁、铝等，同时也适用于对软性金属材料进行加工，比如铜、铅等。

4.加工效率高。

电解加工可以实现高速加工，具有较高的加工效率，可以减少加工时间和成本。

5.加工过程中对工件材料的性能影响小。

电解加工过程中的电流和化学反应对工件材料的热影响区域较小，不会对工件的组织和性能产生明显的影响，不会引起工件的变色、退火和淬火。

尽管电解加工具有以上优点，但是由于电解加工中需要使用电解液，对环境和操作要求较高，比如要求电解液的稳定性、防腐蚀性和排放等方面的要求，因此在实际应用中需要密切控制工艺参数，确保电解加工的安全和稳定性。

电解加工

电解加工

电 解 加 工 技 术 的 应 用
电 解 加 工 新 技 术 及 发 展 趋 势
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研究方向与进展
1. 简介及基本原理 薄膜
• 类金刚石（Diamond Like Carbon,DLC) • 纳米金刚石（Nano-diamond）镀膜
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1.简介及基本原理
1.1 电解加工简介
早在1833年，英国科学家法拉第就提出了有关电化学反应过程中 金属阳极溶解（或析出气体）及阴极沉积（或析出气体）物质质量与 所通过电量的关系，即创建了法拉第定律，奠定了电化学学科和相关 工程技术的理论基础。但是，直到百年之后，即20世纪30年代，才 开始出现电解抛光，以及后来出现的电镀。随着科学技术的发展，相 继发展出了能够满足零件几何尺寸、几何形状和精度加工需要的电解 、电解抛光、电铸成型等工艺技术。从此，作为一门先进制造技术， 电化学加工技术得到不断地发展、应用与创新。 电解加工（Electrochemical Machining, ECM），是对作为阳极床主轴必须具有足够的刚度 ，才能克服这种反作用力，并保持 稳定均匀的进给。所以，与电火花
机床主轴头相比，电解机床的结构
要求刚度更大。此外，电解机床必 须有良好的抗腐蚀性及密封性能，
能通过强大的工作电流，主轴与工
作台间摇绝缘，并配臵排氢抽风装 臵。对机床性能的要求主要有下面 三个方面： ① 刚性问题
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1.简介及基本原理
工件进行电解加工时，距阳极附近部位（加工间隙小）电极间的电场 强度大，处于超钝化范围，阳极的钝化膜遭到破坏，金属不断溶解， 使电解加工得以顺利进行。而工件距阴极较远处，电场强度弱，不足 以破坏钝化膜，因此金属表面处于钝化状态，电解作用很微弱，甚至 停止电解，金属表面被保护起来。所以NaCIO3电解液具有良好的尺 寸控制性能。 NaCIO3电解液在加工过程中，氯酸根有可能分解而生成氯离子， 还可能有氯气析出。此外，CIO3-在阳极上也可能参加反应而生成氯 离子或析出氯气，所以NaCIO3电解液在加工过程中是有消耗的。

电化学加工原理及应用总结

电化学加工原理及应用总结

电化学加工原理及应用电化学加工（Electrochemical Making），也称电解加工，是利用金属在外电场作用下的高速局部阳极溶解实现电化学反应，对金属材料进行加工的方法。

常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。

电化学加工的原理：电化学加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解来将工件成型的。

如图1 所示，工件接直流电源的正极为阳极，按所需形状制成的工具接直流电源的负极为阴极。

阳极表面铁原子在外电源的作用下放出两个电子，成为正的二价铁离子而溶解进入电解液中（Fe－2e＝Fe+2）。

溶入电解液中的Fe+2又与OH－离子化合，生成Fe(OH)2沉淀，随着电解液的流动而被带走。

Fe(OH)2 又逐渐为电解液中及空气中的氧氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀。

正的H+被吸收到阴极表面，从电源得到电子而析出氢气（2H+＋2e=H2↑）。

电解液从两极间隙（0.1～0.8 mm）中高速（5～60 m/s）流过。

当工具阴极向工件进给并保持一定间隙时即产生电化学反应，在相对于阴极的工件表面上，金属材料按对应于工具阴极型面的形状不断地被溶解到电解液中，随着工件表面金属材料的不断溶解，工具阴极不断地向工件进给，溶解的电解产物不断地被电解液冲走，工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状，如此下去直至将工具的形状复制到工件上。

电化学加工的应用：电化学加工应用主要有电解加工、电化学抛光、电镀、电铸、电解磨削等方面。

具体应用于发动机叶片加工、火炮膛线加工、加工锻模型腔、深孔、小孔、长键槽、等截面叶片整体叶轮以及零件去毛刺、难导电硬脆材料加工等。

航空发动机叶片加工----相对于叶片的几何结构及采用的材料, 电解加工能充分发挥其技术特长。

尽管由于叶片精密锻造、精密铸造、精密辊轧技术的提高而有更多的叶片采用精密成形, 使电解加工叶片的数量有一些减少, 但随着叶片材料向高强、高硬、高韧性方向发展和钛合金、钴镍超级耐热合金的采用, 以及超精密、超薄、大扭角、低展弦比等特殊结构叶片的出现, 对电解加工又提出了新的、更高的要求, 电解加工依然是优选工艺方法之一。

电解加工原理

电解加工原理

电解加工原理电解加工是一种利用电化学原理进行金属加工的方法，它利用电解液中的电解质对金属进行溶解和腐蚀，从而实现对金属材料的精密加工。

电解加工具有加工精度高、表面光洁度好、加工形状复杂等优点，因此在精密加工领域得到了广泛的应用。

电解加工的原理主要包括电解液、电极和电解过程。

首先，电解液是电解加工中的重要介质，它能够提供离子传导通道，将电解质输送到加工区域，并在电解过程中起到腐蚀金属的作用。

不同的电解液对金属的腐蚀速度和加工效果有着重要的影响，因此在电解加工中选择合适的电解液至关重要。

其次，电解加工需要使用电极来提供电流，通常情况下，工件作为阳极，而阴极则是电解液中的电极，通过电解液中的离子传导，实现对金属的腐蚀和加工。

电极的设计和布置对电解加工的效果有着重要的影响，合理的电极设计可以提高加工效率和加工质量。

最后，电解过程是电解加工的核心，它是通过电解液中的电解质对金属进行溶解和腐蚀，从而实现对金属材料的精密加工。

在电解过程中，电解液中的离子将在阳极和阴极之间传递，并与金属表面发生化学反应，从而实现对金属的加工。

电解过程的参数控制和工艺优化对加工效果有着至关重要的影响，需要通过合理的参数设置和工艺优化来实现加工目标。

总的来说，电解加工是一种利用电化学原理进行金属加工的方法，它通过电解液、电极和电解过程实现对金属材料的精密加工。

电解加工具有加工精度高、表面光洁度好、加工形状复杂等优点，因此在精密加工领域得到了广泛的应用。

在实际应用中，需要合理选择电解液、设计电极和优化电解过程，以实现对金属材料的高效加工。

以上就是关于电解加工原理的介绍，希望对您有所帮助。

电解加工

电解加工

加工表面质量好 表面粗糙度通常可以达到Ra1.25~0.2um
前期投入较大
难以获得精确的棱锥 普通电解加工的加工精度一般
电解液需要更多后续处理 一般具有腐蚀性 工具阴极制备麻烦
电解加工效率
电解加工除去阳极质量的速度
W=ηKIt
I - 电解电流 ，A； K- 被电解物质的重量电化学当量，g/Ah； t - 电解时间； η - 电流效率系数； 考虑到间隙对应面积的话，阳极金属的溶剂速度可以取决于单位面积 上的电流密度
三、几种电解加工的新技术
• 电解加工在很多方面还需要进一步发展和 提高，如过程监测和控制、工具设计、电 解液处理、加工精度的改善和设备的自动 化程度。 • 针对这些需要，这些年来，陆续出现了诸 如超纯水微电解加工、高频窄脉冲电解加 工、混气电解加工、计算机电解加工联用 等新型加工手段。
1、超纯水微电解加工 传统的电解加工的多采用具有腐蚀性的水溶液来作为电解液， 容易对加工环境造成污染，对工具阴极及夹具套件都造成腐 蚀，损害加工器件。这大大限制了电解加工的使用寿命和其 在微电解领域中的运用。 日本科学家首先提出了利用超纯水代替传统电解质的电解 加工构想。但是通常超纯水中，离子的含量过低，常温常压 下， OH-的浓度只有10-7mol/L，电流密度只有10-5A/cm2。达 不到电解加工的电流密度的要求。在采用了强酸性阳离子离 子交换膜促进水解离的方法后，使得同样的电场强度下，电 流密度大为增加，达到了1~10A/cm2 ，进入了微细电解加工 的需要范围。 超纯水电解液对加工环境和设备无腐蚀和污染，其电解液 的回收处理利用也更为方便。
电解液的要求
1、电解液中的阴离子要保证溶解的阳离子能够迅速 的溶解在电解液中，尽量避免形成难溶性钝化膜。 2、电解液中的阳离子不能在金属表面沉积，以保证 阴极形状的稳定。 3、具有较高的电导率和较小的粘度，保证电极表面 的反应速度和一定的流速。 4、完全无毒、腐蚀性小，以免破坏阴极模具。 5、成分稳定，易于配置与重复，经济便宜宜取得。

电解加工的原理及应用范围

电解加工的原理及应用范围

电解加工的原理及应用范围1. 电解加工的原理电解加工是一种利用电化学原理进行金属加工的方法。

它基于电解液中的离子导电性和金属表面的化学反应来实现加工过程。

电解加工利用电流通过工作电极和工件之间的电解液，通过电极的阳极氧化或阴极解除来去除金属材料。

该过程在金属零件表面形成微小的坑洞或凹陷，从而实现加工效果。

电解加工的原理基于两个关键因素：电解液和电流。

1.1 电解液电解液是电解加工过程中一个重要的组成部分。

它通常由溶剂和电解质组成。

溶剂是一种导电的液体，如水或有机溶剂。

电解质是在溶剂中溶解的化学物质，如盐或酸。

电解质通过提供离子来使电流在电解液中传导。

1.2 电流电流是电解加工的推动力。

通过施加电压，电解液中的离子会导致金属表面的氧化或还原反应。

阳极氧化是一种将阳极材料转化为氧化物的反应，而阴极解除是一种将阴极表面的氧化物还原为金属的反应。

2. 电解加工的应用范围电解加工具有广泛的应用范围，特别是在微细加工和特殊材料加工方面。

以下列举了电解加工的主要应用领域：2.1 微加工电解加工在微加工领域有着广泛的应用。

由于其高精度和低表面粗糙度的特点，电解加工被广泛用于制造微细结构和微型零件。

微细加工领域的应用包括：•微机械系统（MEMS）制造•显微加工•微切削加工•精密钻孔2.2 金属腐蚀电解加工可以用于金属腐蚀过程中的精确控制。

通过调整电解液的成分和电流密度，可以实现对金属表面的特定区域进行腐蚀。

金属腐蚀的应用包括：•金属模具制造•电路板制造•金属艺术品制作2.3 超合金加工电解加工在超合金加工中发挥着重要作用。

超合金通常是高强度和高温材料，难以通过传统的切削或加热加工方法进行加工。

电解加工提供了一种有效的方式来加工超合金，同时提供良好的表面质量。

超合金加工的应用领域包括：•航空航天工业•汽车制造业•能源领域2.4 生物医学应用电解加工在生物医学领域也有一定的应用。

它用于制作生物医学器械和植入物，如人工关节、心脏支架和人工骨骼。

电解加工的原理及反应过程

电解加工的原理及反应过程

电解加工的原理及反应过程
电解加工是一种利用电解原理进行金属加工的方法。

它通过在电解液中施加电流，在两电极之间引发电解反应，使原料金属产生溶解、析出或沉积，从而实现对金属工件的加工。

电解加工的原理主要涉及以下几个方面：
1. 电解液的选择：电解液是电解加工的关键，它通常由溶剂和溶质组成。

其中，溶剂为电解质溶液，溶质则为对金属表面有特定反应的物质。

通过选择不同的电解液，可以实现对金属的不同性质和形状的加工。

2. 电解质的电离：在电解液中，电解质分子会在阳极和阴极的电场作用下发生电离，形成离子。

正离子在电场中向阴极移动，负离子则向阳极移动，从而完成电流的导电。

3. 电解反应的发生：在金属工件表面，由于电场的作用，金属原子与溶液中的离子发生反应，生成沉积物或溶出金属离子。

具体的反应类型取决于电解液和工件的性质。

常见的电解反应包括氧化还原反应、金属离子的溶解与析出反应等。

4. 电解加工过程：通过在金属工件上施加电流，使电解反应发生，改变金属表面的性质和形状。

常见的电解加工技术包括电镀、电解择优蚀削、电解择优蚀刻等。

总结起来，电解加工利用电解原理，在适当的电解液中施加电流，使金属工件发生特定的电解反应，以实现对金属的加工和改性。

电解加工

电解加工

电解加工班级：机械0811 姓名：徐锋电解加工电解加工是一种电化学加工，是继电火花加工之后发展较快，应用较广的一种特殊加工技术。

广泛应用于兵器、航空等工业部门的难切削加工材料的加工。

八十年代后，电解加工开始应用于油泵油嘴行业的泵体，喷油器体进油管路二孔交接处，柱塞套，油嘴盛油槽及其压力室喷孔交界处超声波电解的去毛刺加工上。

多年来的实践证明：电解加工工艺合理，先进，质量稳定，效率高。

一、电解加工原理及特点：电解加工是利用金属中含有的其他元素或杂质。

接触电解液后会形成许多“微电池”而放电，从而形成电化学腐蚀来去除工件材料的一种特殊加工方法。

加工时以工件为阳极，工具电极为阴极。

在两极之间狭窄的间隙内强迫电解液通过，与此同时，两极之间施加直流电压，由于电化学反应的作用，靠近电极导电端的工件毛刺及棱角处电流密度最高，从而毛刺很快被除掉，棱边也形成圆角。

一般电解加工常用的电解质是NaC1，NaNO3，溶液，亦用NaOH，Na2SO4 溶液，使电解质形成14％一18％的水溶液。

当加工材料时，被加工材料接正极，工具电极接于负极。

化学反应如下：工件正极：工件负极：电解加工的基本原理结合实际的生产状况，有下述特点：（1）、不受材料硬度限制，适用于热处理后的零件。

（2）、保证零件原有精度不变，适用于精加工后的零件。

（3）、工具电极不易损耗。

（4）、可多件同时加工，实行批量生产。

（5）、选择性去毛刺，适用于形状复杂的深狭窄处，交叉孔等难以去除的内毛刺。

（6）、加工电压DC6 V一24 V。

二、加工工艺：电解加工工艺包括：加工间隙的计算与控制、电解液与工艺参数的选择、阴极的设计与制造。

加工间隙：阳极与阴极的距离。

决定加工精度，是电解加工水平的表征。

加工间隙愈小，愈均匀，加工精度愈高。

早期：加工间隙为0.2~0.5mm；目前：加工间隙为0.05~0.1mm；间隙的影响因素：①被加工材料的性质。

材料不同，体积电化当量不同，同时阳极溶解的电流效率也变化。

电化学加工原理及应用总结

电化学加工原理及应用总结

电化学加工原理及应用电化学加工（Electrochemical Making），也称电解加工，是利用金属在外电场作用下的高速局部阳极溶解实现电化学反应，对金属材料进行加工的方法。

常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。

电化学加工的原理：电化学加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解来将工件成型的。

如图1 所示，工件接直流电源的正极为阳极，按所需形状制成的工具接直流电源的负极为阴极。

阳极表面铁原子在外电源的作用下放出两个电子，成为正的二价铁离子而溶解进入电解液中（Fe－2e＝Fe+2）。

溶入电解液中的Fe+2又与OH－离子化合，生成Fe(OH)2沉淀，随着电解液的流动而被带走。

Fe(OH)2 又逐渐为电解液中及空气中的氧氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀。

正的H+被吸收到阴极表面，从电源得到电子而析出氢气（2H+＋2e=H2↑）。

电解液从两极间隙（0.1～0.8 mm）中高速（5～60 m/s）流过。

当工具阴极向工件进给并保持一定间隙时即产生电化学反应，在相对于阴极的工件表面上，金属材料按对应于工具阴极型面的形状不断地被溶解到电解液中，随着工件表面金属材料的不断溶解，工具阴极不断地向工件进给，溶解的电解产物不断地被电解液冲走，工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状，如此下去直至将工具的形状复制到工件上。

电化学加工的应用：电化学加工应用主要有电解加工、电化学抛光、电镀、电铸、电解磨削等方面。

具体应用于发动机叶片加工、火炮膛线加工、加工锻模型腔、深孔、小孔、长键槽、等截面叶片整体叶轮以及零件去毛刺、难导电硬脆材料加工等。

航空发动机叶片加工----相对于叶片的几何结构及采用的材料, 电解加工能充分发挥其技术特长。

尽管由于叶片精密锻造、精密铸造、精密辊轧技术的提高而有更多的叶片采用精密成形, 使电解加工叶片的数量有一些减少, 但随着叶片材料向高强、高硬、高韧性方向发展和钛合金、钴镍超级耐热合金的采用, 以及超精密、超薄、大扭角、低展弦比等特殊结构叶片的出现, 对电解加工又提出了新的、更高的要求, 电解加工依然是优选工艺方法之一。

电解加工

电解加工

电解加工概述：利用金属在电解液中产生电化学阳极溶解的原理对工件进行成形加工的特种加工，又称电化学加工，英文简称ECM。

电解加工于20世纪50年代中期在苏联和美国开始应用。

日本于60年代初期发明的混入一定量压缩空气的混气电解加工，提高了加工精度。

电解加工的工艺与原理：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。

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。

应用：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，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。

电解加工具有如下特点:(1)加工范围广。

(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。

(3)加工质量好。

(4)可用于加工薄壁和易变形零件。

(5)工具阴极无损耗。

电解加工的局限性:(1)加工精度和加工稳定性不高。

电解加工和电解磨削

电解加工和电解磨削
电解加工和电解磨削
主要内容
2.3.1 电解加工的基本原理与规律 2.3.2 电解加工的特点及应用 2.3.3 电解磨削的基本原理 2.3.4 电解磨削的特点及应用
2.3.1 电解加工的基本原理与规律
1、基本原理 电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶
解”来将工件成型的。
2
A
1
3
－
V
＋
4
5
1—直 流 电 源 ； 2—工 具 电 极 ； 3—工 件 阳 极 ； 4—电 解 液 泵 ； 5—电 解 液
电解加工原理图
在工件（阳极）与工具（阴极） 之间接上直流电源，使工具与工 件间保持较小的加工间隙，间隙 中通过高速流动的电解液。 开始时，两极之间的间隙大小不 等，间隙小处电流密度大，阳极 金属去除速度快；而间隙大处电 流密度小，去除速度慢。随着工 件表面金属材料的不断溶解，工 具阴极不断地向工件进给，溶解 的电解产物不断地被电解液冲走， 工件表面逐渐被加工成接近于工 具电极的形状，直至将工具的形
中性：NaCl，NaNO3，NaClNO3 酸性：HCl，HNO3，H2SO4 碱性： NaOH，KOH
3 电解液及其特性
1）电解液的作用
作为导电介质，传递电流 产生电化学反应 排屑、散热
2）对电解液的要求
有高的导电率 低粘度和高的导热性来保证加工精度和表面质量 好的化学性能并能阻止工件表面上形成钝化膜 无腐蚀性或腐蚀性小，无毒 最终产物为不溶性物质，便于排屑 较好的经济性
吸附理论认为，金属的钝化是由于金属表面形成了氧 的吸附层引起的。
金属的活化：使金属钝化膜破坏的过程称为活化。 引起活化的因素很多，例如：把溶液加热，通入还原
性气体或加入某些活性离子等等，也可以采用机械办法破 坏钝化膜，电解磨削就是利用了这一原理。

电解加工的原理

电解加工的原理

电解加工的原理
电解加工是一种利用电解作用的方法来加工工件的工艺。

它的原理是在电解液中，将工件作为阳极，同时设定一个阴极，通过外加电源提供稳定的直流电流，使电解液中的金属离子向阳极移动，发生氧化还原反应。

在这个过程中，阳极上的金属逐渐溶解，而阴极则进一步吸收此溶解的金属离子，并在其表面产生沉积层。

具体来说，电解加工的过程中，工件与电解液之间建立了一个电极间的电流通道。

通过调节电解液的成分和温度，控制电解液中的金属离子浓度和活性，使得金属在阳极上的溶解速度与金属离子在阴极上的沉积速度达到平衡。

这样，工件上的金属就能够逐渐溶解并通过电流的作用转移到电解液中，而阴极则能够在适当的条件下吸收金属离子并形成沉积层。

电解加工的原理与其它加工方法相比有一些独特的优势。

首先，它可以实现对复杂形状工件进行加工，因为电解液可以在工件的各个部位通达，并实现均匀的金属离子传输。

其次，电解加工可以在工件表面形成一层致密、均匀的沉积层，可以提高工件的表面质量和功能性。

此外，电解加工还可用于纳米材料的制备，通过调节电解液的成分和工艺参数，可以实现对纳米材料的精确控制。

总体来说，电解加工通过利用电解液中的电解作用，实现了对工件的精确加工。

它的原理基于金属离子的溶解和沉积过程，并通过外加电源提供稳定的电流来驱动加工过程。

这种加工方
法具有较高的精度和灵活性，适用于多种材料和形状的工件加工。

电解特点

电解特点
电解去毛刺设备己有系列化产品，在汽车发动机、通用工程机械、航空航天、气动液压等众多行业得到广泛应用，是电解加工机床中生产批量较大，应用领域较广的重要装备
电解加工的基本原理及其特点
（1）基本原理
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工艺方法。
（2）特点
1）可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削的金属，适用范围广。
2）加工生产率高。
3）加工中工具和工件间无切削力存在，适用于加工易变形的零件。
4）加工后的表面无残余应力和毛刺，粗糙度可达Ra1.25~0.2，平均加工
ห้องสมุดไป่ตู้
精度可达±0.1mm 左右。
5）加工过程中工具损耗极小，可长期使用。
电解去毛刺作为电解加工一种特殊的应用形式，它对加工工件无机械作用力，容易实现自动化或半自动化，适合去除高硬度、高韧性金属零件的毛刺，可以在工件的特定部位进行限定加工。
对于手工难以处理、可达性差的复杂内腔部位，尤其是交叉孔相贯线的毛刺，利用电解去毛刺有着明显的优势。电解去毛刺对加工棱边可取得较高的边缘均一性和良好的表面质量，具有去除毛刺效果好、安全可靠、高效等优点，一般情况和传统工艺相比，效率可提高10倍以一上。

电解加工的原理和应用

电解加工的原理和应用

电解加工的原理和应用原理电解加工是一种通过电流来完成金属材料的切削加工的方法。

它利用电解液中的电解离子与工件之间的电化学反应，通过电流的作用，使工件表面的金属材料溶解或氧化，从而实现加工效果。

电解加工的原理主要包括以下几个方面：1.电解液：电解液是电解加工的重要组成部分，它通常是由电解剂和溶剂组成的。

电解剂是一种能够提供电解离子的物质，通常是酸、碱或盐。

溶剂则是用于稀释电解剂，提供电解液的流动性和冷却作用。

2.电极：电极是电解加工中产生电流的载体，分为阳极和阴极两种。

工件作为阳极，处于电解液中，而阴极通常是一个不溶于电解液的材料，如钢质或铅质电极。

3.电流：电流通过电解液和工件之间的接触，引发电化学反应。

电流经过工件时，会导致金属材料的离子化，从而使其溶解或发生氧化还原反应。

这些反应产生的物质可以通过电解液的冲击力和工件表面的摩擦力来清除。

4.加工效果：电解加工可以实现高精度的加工效果，可用于制造复杂形状的零件、微小的孔洞和细小的切槽。

它还可以在金属材料表面形成特定的纹理或涂层，提高材料的性能和耐用性。

应用电解加工在工业生产中具有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1.各种金属加工：电解加工可应用于各种金属材料的加工，包括钢、铝、铜、钛等。

它可以用于制造模具、零件、工具和装饰品等。

2.微电子制造：电解加工在微电子制造中扮演着重要的角色。

它可用于制造电路板、芯片和电子元件等微小和精密的部件。

3.刀具制造：电解加工可用于制造各种类型的刀具，如切割工具、磨削工具和车削工具等。

它可以提供刀具的高精度和长寿命。

4.珠宝加工：电解加工可用于珠宝加工和雕刻。

它可以制造出精美细致的珠宝首饰，如项链、戒指和耳环等。

5.增材制造：电解加工在增材制造领域也有应用。

它可以用于金属3D打印和金属粉末成型等技术。

通过控制电流和电解液的条件，可以实现复杂形状的金属部件的制造。

总结起来，电解加工是一种利用电化学反应实现金属材料切削加工的方法。

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（１）脉冲电流电解加工 （２）小间隙电解加工 （３）改进电解液 （４）混气电解加工
3．表面质量及其影响因素
（１）工件材料的合金成分、金相组织 工件材料的合金成分、 和热处理状态 （２）工艺参数 ：电流密度、电解液 电流密度、 的流速大小和温度高低 （３）工具阴极的表面质量 （4）工件表面必须除油去锈 电解液必须经过滤沉淀， （5）电解液必须经过滤沉淀，不含固体 颗粒杂质。 颗粒杂质。
二、电解加工的特点 （１） 加工范围广 不受材料本身强度、硬度和韧性的限制， 不受材料本身强度、硬度和韧性的限制，可 加工高强度、 加工高强度、高硬度和高韧性等难切削的金 属材料，如淬火钢、钛合金、硬质合金、 属材料，如淬火钢、钛合金、硬质合金、不 锈钢、耐热合金， 锈钢、耐热合金， 可加工叶片、花键孔、炮管膛线、锻模等各 可加工叶片、花键孔、炮管膛线、 种复杂的三维型面，以及薄壁、异形零件等。 种复杂的三维型面，以及薄壁、异形零件等。
（２）能以简单的进给运动一次加工出 形状复杂的型面和型腔， 形状复杂的型面和型腔，进给速度可快 0.3～15mm/min。 达0.3～15mm/min。
（３）表面质量好 加工中无切削力和切削热的作用， 加工中无切削力和切削热的作用，所以不产生 由此引起的变形和残余应力、加工硬化、毛刺、 由此引起的变形和残余应力、加工硬化、毛刺、 飞边、刀痕等， 飞边、刀痕等，可以达到较低的表面粗糙度 （Ra1.25～0.2μm）和±0.1mm左右的平均加 Ra1.25～0.2μm） 0.1mm左右的平均加 工精度。电解微细加工钢材的精度可达±10～ 工精度。电解微细加工钢材的精度可达±10～ 70μm。 70μm。 适合于加工易变形或薄壁零件。 适合于加工易变形或薄壁零件。
1磨料砂轮，2导电砂轮 结合剂铜或石墨，3工 件，4电解产物（阳极 钝化薄膜），5电解液
3．电解倒棱去毛刺 机械加工中去毛刺的工作量很大， 机械加工中去毛刺的工作量很大，尤其 是去除硬而韧的金属毛刺， 是去除硬而韧的金属毛刺，需要很多的 人力， 人力，电解倒棱去毛刺可以大大提高工 效。
4. 深孔扩孔加工 深径比大于5的深孔， 深径比大于5的深孔，用传统切削加工方法加 刀具磨损严重，表面质量差，加工效率低。 工，刀具磨损严重，表面质量差，加工效率低。 2000mm、 目前采用电解加工方法加工φ4×2000mm、 φ100×8000mm的深孔，加工精度高，表面粗 100×8000mm的深孔，加工精度高， 的深孔 糙度低，生产率高。 糙度低，生产率高。 电解加工深孔， 电解加工深孔，按工具阴极的运动方式可分为 固定式和移动式两种。 固定式和移动式两种。
（３）加工间隙对生产率的影响 加工间隙越小，电解液的电阻越小， 加工间隙越小，电解液的电阻越小，电 流密度越大，蚀除速度也就越高。 流密度越大，蚀除速度也就越高。 但间隙太小会引起火花放电或间隙通道 内电解液流动受阻、蚀除物排除不畅， 内电解液流动受阻、蚀除物排除不畅， 以至产生局部短路，反而使生产率下降， 以至产生局部短路，反而使生产率下降， 因此间隙较小时应加大电解液的流速和 压力。 压力。
钢在NaCl水溶液中电解加工的 钢在NaCl水溶液中电解加工的 NaCl 电极反应
① 阳极反应 Fe—2e Fe 2e Fe+2 Fe—3e Fe 3e Fe+3 4OH-—4e 4e O2↑+2H2O 2CL-—2e 2e CL2 ↑ Fe（OH） Fe+2+2OHFe（OH）2↓ （墨绿色 的絮状物 ） 4Fe（OH） 沉淀为 4Fe（OH）2+2H2O+O2 4Fe OH） 黄褐色沉淀） （OH）3↓ （黄褐色沉淀）
第二节 电解加工
一、电解加工的原理
电解加工（ machining， 电解加工（electrochemical machining， ECM） ECM）是利用金属在电解液中发生阳极溶 解反应而去除工件上多余的材料、 解反应而去除工件上多余的材料、将零 件加工成形的一种方法。 件加工成形的一种方法。
1-直流电源 2-工具阴极 3-工件阳极 4-电解液泵 5-电解液
7.套料加工 7.套料加工 用套料加工方法可以加工等截面的大面 积异形孔或用于等截面薄形零件的下料。 积异形孔或用于等截面薄形零件的下料。
异形零件
套料阴极工具 1—阴极片； 阴极片； 阴极片 2—阴极体 阴极体
五、 复合电解磨削
复合电解磨削是利用电解作用与机械磨 削作用相结合而进行加工的复合加工。 削作用相结合而进行加工的复合加工。
② 阴极反应 按可能性为 2H++2e H 2↑ Na++e Na↓ 按照电极反应的基本原理， 按照电极反应的基本原理，电极电位最 正的粒子将首先在阴极反应。因此， 正的粒子将首先在阴极反应。因此，在 阴极上只会析出氢气， 阴极上只会析出氢气，而不可能沉淀出 钠。
电解加工过程中，由于水的分解消耗， 电解加工过程中，由于水的分解消耗， 电解液的浓度逐渐变大， 电解液的浓度逐渐变大，而电解液中的 仅起导电作用，本身并不消耗， Cl-和Na+仅起导电作用，本身并不消耗， 因此对于NaCl电解液，只要过滤干净， NaCl电解液 因此对于NaCl电解液，只要过滤干净， 适当添加水分，就可长期使用。 适当添加水分，就可长期使用。 工具也可长期使用。 工具也可长期使用。
5.深小孔加工 5.深小孔加工 加工深小孔有两种方法， 加工深小孔有两种方法，即普通电解加 工和电液束加工。 工和电液束加工。
6. 型孔加工 对一些形状复杂、尺寸较小的四方、 对一些形状复杂、尺寸较小的四方、六 椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔， 方、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔， 机械加工很困难，可采用电解加工。 机械加工很困难，可采用电解加工。
导电砂轮1 导电砂轮1与直流电源 的阴极相联， 的阴极相联，被加工 工件2（硬质合金车刀） 工件2 硬质合金车刀） 接阳极， 接阳极，它在一定的 压力下与导电砂轮相 接触， 接触，加工区域中送 入电解液3 入电解液3，在电解和 机械磨削的双重作用 下，车刀的后刀面很 快被磨光。 快被磨光。
电解磨削原理图
电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、 电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、 碱性溶液三大类。 碱性溶液三大类。 中性盐溶液的腐蚀性小，使用时较安全， 中性盐溶液的腐蚀性小，使用时较安全， 故应用最普遍。最常用的有NaCl NaCl、 故应用最普遍。最常用的有NaCl、NaNO3 三种电解液， 和NaClO3三种电解液，
三、电解加工的基本工艺规律
1．生产率及其影响因素
（１）电化学当量对生产率的影响 电化学当量愈大，生产率愈高。 电化学当量愈大，生产率愈高。 实际电蚀量为
m = ηKIt V = ηω It
（２）电流密度对生产率的影响 电流密度越高，生产率越高， 电流密度越高，生产率越高，但在增加 电流密度的同时，电压也随着增高， 电流密度的同时，电压也随着增高，因 此应以不击穿加工间隙、引起火花放电、 此应以不击穿加工间隙、引起火花放电、 造成局部短路为度。 造成局部短路为度。
电解加工影响因素多，技术难度高， ① 电解加工影响因素多，技术难度高，不易 实现稳定加工和保证较高的加工精度。 实现稳定加工和保证较高的加工精度。 工具电极的设计、制造和修正较麻烦， ② 工具电极的设计、制造和修正较麻烦，因 而很难适用于单件生产。 而很难适用于单件生产。 电解加工设备投资较高，占地面积较大。 ③ 电解加工设备投资较高，占地面积较大。 电解液对设备、工装有腐蚀作用， ④ 电解液对设备、工装有腐蚀作用，电解产 物的处理和回收困难。 物的处理和回收困难。
（５）加工生产率高 约为电火花加工的5 10倍以上 倍以上， 约为电火花加工的5～10倍以上，在某些情况 下比切削加工的生产率还高。 下比切削加工的生产率还高。 且加工生产率不直接受加工质量的限制， 且加工生产率不直接受加工质量的限制，故一 般适宜于大批量零件的加工。 般适宜于大批量零解磨削的基本原理 1.复合电解磨削的基本原理
复合电解磨削所用的阴极工具是含有磨 粒的导电砂轮。 粒的导电砂轮。 电解磨削过程中， 电解磨削过程中，金属主要是靠电化学 作用腐蚀下来， 作用腐蚀下来，导电砂轮起磨去电解产 物阳极钝化膜和整平工件表面的作用。 物阳极钝化膜和整平工件表面的作用。
四、电解加工的应用
１．型腔加工 对模具消耗较大、 对模具消耗较大、精度要求不太高的矿 山机械、农机、 山机械、农机、拖拉机等所需的锻模已 逐渐采用电解加工。 逐渐采用电解加工。
2．型面加工 涡轮发动机、增压器、汽轮机等的叶片， 涡轮发动机、增压器、汽轮机等的叶片，叶身 型面形状比较复杂、要求精度高，加工批量大， 型面形状比较复杂、要求精度高，加工批量大， 采用机械加工难度大，生产率低，加工周期长， 采用机械加工难度大，生产率低，加工周期长， 而采用电解加工则不受叶片材料硬度和韧性的 限制， 限制，在一次行程中就可加工出复杂的叶身型 生产率高，表面粗糙度小， 面，生产率高，表面粗糙度小，电解加工整体 叶轮在我国已得到普遍应用。 叶轮在我国已得到普遍应用。
图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具） 图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具） 间的电流。 间的电流。竖线的疏密程度表示电流密度的大小 加工开始时，工件阳极与工具阴极的形状不同， 加工开始时，工件阳极与工具阴极的形状不同，工件 表面上的各点至工具表面的距离不等， 表面上的各点至工具表面的距离不等，因而各点的电 流密度不等。 流密度不等。 阳极与阴极距离较近的地方通过的电流密度较大， 阳极与阴极距离较近的地方通过的电流密度较大，电 解液的流速也较高，阳极溶解的速度也就较快， 解液的流速也较高，阳极溶解的速度也就较快，而距 离较远的地方，电流密度就小，阳极溶解就慢。 离较远的地方，电流密度就小，阳极溶解就慢。由于 工具相对工件不断进给， 工具相对工件不断进给，工件表面上各点就以不同的 溶解速度进行溶解，电解产物不断被电解液冲走， 溶解速度进行溶解，电解产物不断被电解液冲走，直 至工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。 至工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。