2.3电解加工和电解磨削及超声波加工解析
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前言随着高精度复杂零件的不断出现,传统的加工方法越来越难满足工程上的需要。
从而特种加工方法产生了。
电解加工作为先进制造技术中的一支重要方面军,在制造业中发挥着重要的作用。
它对难加工的材料可以以柔克刚,对形状复杂的零件可以一次成型,并以表面质量好、生产率高、无工具损耗、无切削应力等优点。
我国最早研究并成功应用电解加工技术是原兵器工业部西安昆仑机械厂的深孔和膛线加工。
从1958年建立第一个研究基地至1965年全国首届电解加工学术会议召开,电解加工在航空、航海、航天及部分民用工业迅速推广。
20世纪70年代进入“爬坡”阶段,为了解决加工精度的问题,国内外先后提出混气电解加工、钝性电解液、工频脉冲电流、振动进给等工艺措施。
90年代后,华南理工大学在近代功率电子技术发展基础上研究的高频窄脉冲电流电解加工电源,进一步强化了电解加工系统的“非线形”。
西安昆仑机械厂和西安工业学院联合研制的CNC同步控制电解加工参数和阴极运动轨迹解决了大缠角混合膛线的加工难问题。
但是由于加工间隙的电场、流场、磁场及阴极溶解动力学因素的交互影响,电解加工过程十分复杂,阻碍着该项技术想纵深发展,比如对其过程的监测和控制非常困难,迄今为止,除了在个别应用对象上有所突破外,还没有通过的在线直接测量加工间隙的有效手段。
不均匀的间隙分布使工具阴极设计成为一项难度很大的工作,在对新的加工对象进行阴极研制的过程中往往要对阴极进行多次修正。
此外,从绿色制造的角度,电解加工产生的大量产物和废液需要处理。
随着21世纪信息、生物、微纳技术的发展及其对制造技术不断增长的需求,微细加工将成为制造相应装备的重要手段,电解加工进行材料去除是以离子溶解的形式进行的,这种去除方式使得电解加工具有微细加工的可能。
目前国内外制造业均十分关注微细电化学加工的发展,将电解加工高速去除金属的理念用到传统电化学过程中,是促进该项技术进步的有效途径,微细电化学加工就不仅仅指静态条件下的掩膜电化学刻蚀了。
模具加工工艺流程单选题100道及答案1. 模具加工的第一步通常是:A. 设计B. 选材C. 粗加工D. 热处理答案:A解析:模具加工首先需要进行设计,确定模具的结构、尺寸和技术要求等。
2. 模具选材时,主要考虑的因素不包括:A. 模具寿命B. 成本C. 颜色D. 机械性能答案:C解析:模具选材主要依据模具寿命、成本和机械性能等,颜色通常不是主要考虑因素。
3. 以下哪种加工方法常用于模具的粗加工?A. 电火花加工B. 铣削C. 磨削D. 线切割答案:B解析:铣削在模具粗加工中应用广泛,能快速去除大量材料。
4. 模具的热处理目的是:A. 提高硬度B. 改善韧性C. 消除应力D. 以上都是答案:D解析:模具热处理可提高硬度、改善韧性、消除应力等,从而提高模具性能。
5. 精磨模具时,常用的磨料是:A. 刚玉B. 碳化硅C. 金刚石D. 玻璃砂答案:C解析:金刚石磨料常用于模具的精磨,能获得较高的精度和表面质量。
6. 模具的电火花加工主要用于:A. 加工异形孔B. 切割外形C. 去除毛刺D. 抛光表面答案:A解析:电火花加工常用于加工复杂形状和异形孔。
7. 以下哪种设备常用于模具的线切割加工?A. 车床B. 铣床C. 电火花线切割机床D. 钻床答案:C解析:专门的电火花线切割机床用于模具的线切割加工。
8. 模具的抛光处理主要是为了:A. 提高精度B. 改善外观C. 降低粗糙度D. 以上都是答案:D解析:抛光能提高模具精度、改善外观并降低表面粗糙度。
9. 模具加工中,钻削主要用于:A. 加工孔B. 切割外形C. 平面加工D. 曲面加工答案:A解析:钻削主要用于在模具上加工孔。
10. 以下哪种刀具常用于模具的铣削加工?A. 立铣刀B. 麻花钻C. 车刀D. 丝锥答案:A解析:立铣刀是模具铣削加工中常用的刀具。
11. 模具的数控加工的优点是:A. 精度高B. 效率高C. 适应性强D. 以上都是答案:D解析:数控加工具有精度高、效率高和适应性强等优点。
法、简单电极数控创成法等。
6. 常用的超声变幅杆有圆锥形、指数形及阶梯形三种形式。
7. 法拉第电解定律为:电解加工材料去除量W= KIt。
8. 电火花加工利用_____碳黑膜____的吸附作用可减少电极的损耗。
9. 利用电子束在磁场中偏转的原理可以加工_____斜孔______。
10.电铸与电解同为电化学加工,不同的是电解加工依靠电化学阳极溶解原理进行加工,而电铸是依靠电化学___阴极沉积____原理进行加工。
四、简答(共20分,每题5分)1.如何降低工具电极的相对损耗?答:降低工具电极相对损耗的途径:①正确选择电极的极性短脉宽精加工时,选正极性加工,将工件接正极;用长脉宽粗加工时,选负极性加工,将工件接负极。
②正确选择电极的材料选择熔点高、沸点高的材料,选择导热性好的材料。
常用石墨和纯铜作电极材料。
③正确选择脉宽等电参数。
④利用加工过程中的吸附效应来补偿和减小电极损耗,炭黑膜通常只在正极上形成,工具应接正极损耗小。
2. 电加工(电火花、电解)中电极与工件是否可以短路?为什么?答:不能。
因为在电火花加工中,若工具电极与工件短路的话形成不了放电通道,不能产生火花放电,无法对工件进行加工。
如果工具工件一旦短路,自动进给调节系统会使工具反向快速回退,消除短路状态。
电解加工过程中,如果工具电极与工件导通形成短路,极间就不会发生电子交换阳极而不能蚀除产物,加工停止。
3. 简述超声波振动系统的组成及作用。
答:超声波振动系统的作用是将高频振荡电能转变为机械振荡能。
主要包括超声换能器、变幅杆及工具三个部分。
超声波换能器的功能是将高频电能转变为高频率的机械振荡(超声波)。
变幅杆又称振幅扩大棒,其作用是将振幅放大。
超声波的机械振动经变幅杆放大后即传给工具,使磨粒和工作液以一定的能量冲击工件,并加工出一定的尺寸和形状。
4. 简述电火花加工的定义以及电火花加工的物理本质。
答:电火花加工是基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的方法,是一种利用电、热能量进行加工的方法。
第三节电解加工电解加工是电化学加工中的一种重要方法。
我国于50年代末首先在军工领域进行电解加工炮管腔线的工艺研究很快取得成功并用于生产。
不久便迅速推广到航空发动机叶片型面及锻模型面的加工。
到60年代后期,电解加工已成为航空发动机叶片生产的定型工艺。
1.电解加工原理电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种工艺方法。
加工时,工件接直流稳压电源正极,工具接负极,两极间保持0.1~lmm的间隙,具有一定压力(0.5~2.5MPa)的电解液从两极间隙中高速(5~60m/s)流过。
加工过程中,随着工具阴极不断缓慢地向工件进给,工件则不断地按工具端部的型面溶解,电解产物则不断被高速流动的电解液带走,最终工具的形状就“复制”在工件上。
电解液与工具阴极材料电解中常用的电解液有NaCl、NaNO3,和NaCIO3:三种溶液。
在电解过程中,工件阳极和水不断消耗,而工具阴极和氯化钠并不消耗。
因此,在理想的情况下,工具阴极可长期使用。
氯化钠电解液不断过滤干净并经常补充适量的水,也可长期使用。
电解加工在专用的电解机床上进行,其中的直流稳压电源常采用低电压(6~24V)和大电流(500—20000A)。
工具阴极材料常采用黄铜和不锈钢等。
2.电解加工的特点⏹(1)不受材料本身强度、硬度和韧性限制,可以加工淬火钢、硬质合金、不锈钢和耐热合金等高强度、高硬度和高韧性的导电材料。
⏹(2)加工中不存在机械切削力,工件不会产生残余应力和变形,也没有飞边毛刺。
⏹(3)可以达到0.1mm的平均加工精度和0.01mm的最高加工精度;平均表面粗糙度R a值可达0.8μm,最小表面粗糙度R a值可达0.1μm。
⏹(4)加工过程中工具阴极理论上不会损耗,可长期使用。
⏹(5)生产率较高,约为电火花加工的5~10倍,某些情况下甚至高于切削加工。
⏹(6)能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型腔与型面。
⏹(7)电解加工的附属设备多,造价高,占地面积大,加工稳定性尚不够高。
特种加工考题及答案《特种加工》习题一、名词解释薄片层叠快速成形:采用薄片材料作为成形材料,表面实现涂覆一层热胶。
加工时先切割片材,然后通过热压辊热压,使当前层和下面成形的工作层粘接,从而堆积成型。
超声波加工:利用工具端面作超声频振动通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种成型方法电火花线切割:利用连续移动的细金属丝作为点击,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型电解磨削:由电解作用和机械磨削作用相结合而进行加工的方法电解抛光: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电铸加工:利用在电镀液中金属正离子在电场的作用下,渡覆沉积到阴极上去的过程。
电子束焊接:是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法光固化快速成形:液态材料在一定播放和功率的紫外线的照射下迅速发生光聚合反应,相对分子质量急剧增大,使材料从液态转变为固态。
化学抛光:用硝酸或磷酸等氧化溶液,在一定条件下,使工件表面氧化,此氧化层又能逐渐融入溶液,表面凸起处被氧化较快而多,凹处则被氧化慢而少,使工件表面趋于平整,达到光泽化混气电解加工:将一定压力的气体用混气装置使之与电解液混合,并使电解液成为包含无数气泡的企业混合物,然后送入加工区进行点解加工激光淬火:是以高密度能量激光束作为能量源,迅速加热工件并使其自冷硬化的淬火工艺激光打孔:是利用激光在材料上打微型小孔,是激光和物质相互作用的热物理过程离子溅射沉积:利用离子溅射使工件表面沉积镀膜的方法离子刻蚀:利用离子轰击作用,对材料表面进行刻蚀的过程铝合金微弧氧化:在电解液中高压脉冲电场作用下铝合金表面于不同时间段的形成陶瓷层磨料流加工:利用一种含磨料的半流动状态的粘弹性磨料介质在一定压力强迫再被加工表面上流过,由磨料颗粒的刮削作用去除工件表面微观不平材料的工艺方法水射流切割:利用高压高速水流对工件的冲击力作用来去除材料特种加工:泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到出去或增加材料的加工方法涂镀加工:是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的技术通过从工件上去除材料或向工件表面添加材料,以获得具有要求的(尺寸)(表面质量)(形状)的加工方法,称为加工。
m et一、名词解释:1.极性效应在电火花加工中,把由于正负极性接法不同而蚀除速度不同的现象叫极性效应。
2.线性电解液如NaCl电解液,其电流效率为接近100%的常数,加工速度v L和与电流密度i的曲线为通过原点的直线(v L=ηωi),生产率高,但存在杂散腐蚀,加工精度差。
3.平衡间隙(电解加工中)当电解加工一定时间后,工件的溶解速度vL和阴极的进给速度v相等,加工过程达到动态平衡,此时的加工间隙为平衡间隙Δb 。
4.快速成形技术是一种基于离散堆积成形原理的新型成形技术,材料在计算机控制下逐渐累加成形,零件是逐渐生长出来的,属于“增材法”。
5.激光束模式激光束经聚焦后光斑内光强的分布形式。
二、判断题:01.实验研究发现,金刚石刀具的磨损和破损主要是由于111晶面的微观解理所造成的。
(√)02.电解加工时由于电流的通过,电极的平衡状态被打破,使得阳极电位向正方向增大(代数值增大)。
(√)03.电解磨削时主要靠砂轮的磨削作用来去除金属,电化学作用是为了加速磨削过程。
(×)04.与电火花加工、电解加工相比,超声波加工的加工精度高,加工表面质量好,但加工金属材料时效率低。
(√)05.从提高生产率和减小工具损耗角度来看,极性效应越显著越好,所以,电火花加工一般都采用单向脉冲电源。
(√)06.电火花线切割加工中,电源可以选用直流脉冲电源或交流电源。
(×)07.阳极钝化现象的存在,会使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿,所以它是有害的现象,在生产中应尽量避免它。
(×)08.电子束加工是利用电能使电子加速转换成动能撞击工件,又转换成热能来蚀除金属的。
(√)10.电火花加工是非接触性加工(工具和工件不接触),所以加工后的工件表面无残余应力。
(×)11.电化学反应时,金属的电极电位越负,越易失去电子变成正离子溶解到溶液中去。
(√)12.电解加工是利用金属在电解液中阴极溶解作用去除材料的,电镀是利用阳极沉积作用进行镀覆加工的。