电解磨削电化学 特种加工

郑汉卿sx1305020 电解磨削加工 电解加工与机械磨削相结合的特种加工 又称电化学磨削 英文简称ECG 电解磨削是20世纪50年代初美国人研究发明的为电解磨削的原理 工件作为阳极与直流电源的正极相连 导电磨轮作为阴极与直流电源的负极相连 定义 磨削时 两者之间保持一定的磨削压力 凸出于磨轮表面的非导电性磨料使工件表面与磨轮导电基体之间形成一定的电解间隙 约0 02 0 05毫米 同时向间隙中供给电解液 在直流电的作用下 工件表面金属由于电解作用生成离子化合物和阳极膜 这些电解产物不断地被旋转的磨轮所刮除 使新的金属表面露出 继续产生电解作用 工件材料遂不断地被去除 从而达到磨削的目的 电解磨削简介 工件作为阳极与直流电源的正极相连 导电磨轮作为阴极与直流电源的负极相连 图所示为电解磨削加工过程原理图 图中1为磨粒 2为导电砂轮的结合剂 铜或石墨 3为被加工工件 4为电解产物 阳极钝化薄膜 间隙被电解液5充满 电流从工件3通过电解液5而流向磨轮 形成通路 于是工件 阳极 表面的金属在电流与电解液的作用下发生电解作用 电化学腐蚀 被氧化成一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜4 一般称它为阳极薄膜 但刚形成的阳极薄膜迅速被导电砂轮中的磨料刮除 在阳极工件上又露出新的金属表面并被继续电解 这样 其电解作用和刮除薄膜的切削作用交替进行 使工件连续的被加工 直至达到一定的尺寸精度和表面粗糙度 导电砂轮1与直流电源的负极相连 被加工工件2 硬质合金车刀 接正极 它在一定压力下与导电砂轮相接触 加工区域中送入电解液3 在电解与机械磨削的双重作用下 车刀的后刀面很快就被磨光 电解液一般采用硝酸钠 亚硝酸钠和硝酸钾等成分混合的水溶液 不同的工件材料所用电解液的成分也不同 导电磨轮由导电性基体 结合剂 与磨料结合而成 主要为金属结合剂金刚石磨轮 电镀金刚石磨轮 铜基树脂结合剂磨轮 陶瓷渗银磨轮和碳素结合剂磨轮等 按不同用途选用 电解液 电解磨削所使用的电解液应具有下列特性 1 能使金属表面生成结构紧密 黏附力强的钝化膜 2 导电性好 生产效率高 3 机床及夹具的腐蚀性要小 4 要对人体无害 电解磨削适合于磨削各种高强度 高硬度 热敏性 脆性等难磨削的金属材料 如硬质合金 高速钢 钛合金 不锈钢 镍基合金和磁钢等 用电解磨削可磨削各种硬质合金刀具 塞规 轧辊 耐磨衬套 模具平面和不锈钢注射针头等 适用范围 电解磨削的效率一般高于机械磨削 磨轮损耗较低 加工工件表面产生热量少 所以不产生磨削烧伤 裂纹 残余应力 加工变质层和毛刺等 表面粗糙度一般为R0 63 0 16微米 最高可达R0 04 0 02微米 电解磨削的优势 1 电解液电解液的成分直接影响到阳极表面钝化膜的性质 如果所生成的钝化膜结构疏松 对工件表面的保护能力差 加工精度就低 要获得高精度的零件 在加工过程中工件表面应生成一层结构致密 均匀 保护性能良好的低价氧化物 钝化性电解液形成的阳极钝化膜不易受到破坏 硼酸盐 磷酸盐等弱电解质的含氧酸盐的水溶液都是较好的钝化性电解液 加工硬质合金时 要适当控制电解液的pH值 因为硬质合金的氧化物易溶于碱性溶液中 要得到较厚的阳极钝化膜 不应采用高pH值的电解液 一般pH 7 9为宜 影响加工精度的因素 2 被加工材料的性质对成分复杂的材料 由于不同金属元素的电极电位不同 阳极溶解速度也不同 特别是电解磨削硬质合金和钢料的组合件时 问题更为严重 因此 要研究适合多种金属 同时均匀溶解的电解液配方 这是解决多金属材料电解磨削的主要途径 4 机械因素电解磨削过程中 阳极表面的活化主要是机械磨削作用 因此机床的成形运动精度 夹具精度 磨轮精度对加工精度的影响是不可忽略的 其中电解磨轮占有重要地位 它不但直接影响到加工精度 而且影响到加工间隙的稳定 电解磨削时的加工间隙是由电解磨轮保证的 为此 除了精确休整砂轮外 砂轮的磨料应该选择较硬的 耐磨损的材料 电解磨削的设备主要包括直流电源 电解液系统和电解磨床 电解磨削用的直流电源要求有可调的电压 5 20V 和较硬的外特性 最大工作电流视加工面积和所需生产率可自10 1000A不等 只要功率许可 一般可以和电解加工的直流电源设备通用 供应电解液的循环泵一般用小型离心泵 但最好是耐酸 耐腐蚀的 还应该有过滤和沉积电解液杂质的装置 在电解过程中有时会产生对人体有害的气体 如一氧化碳等 因此在机床上最好设有强制抽气装置或中和装置 否则至少要在空气较流通的地方操作 电解液的喷射一般都用管子和便喷嘴 喷嘴接到砂轮的上方 向工作区域喷射电解液 电解磨削用设备 电解磨床与一般磨床相似 在没有专用磨床时 可以用其它磨床改装 改装工作主要有 增加