-模具零件的电化学加工

1、模具制造技术模具制造技术精品课程精品课程电化学加工电化学加工(Electrochemical Machining，ECM)是特种加工的一个重要分支，目前已成为一种较是特种加工的一个重要分支，目前已成为一种较为成熟的特种加工工艺，被广泛应用于众多领域。为成熟的特种加工工艺，被广泛应用于众多领域。根据加工原理，电化学加工可分为以下三大类：根据加工原理，电化学加工可分为以下三大类：(1) 利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料（电（电解加工）解加工）。 (2) 利用电化学阴极沉积的原理进行镀覆加工利用电化学阴极沉积的原理进行镀覆加工（电（电铸或电镀）铸或电镀）。 (

2、3) 利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工学复合加工（电解磨削）（电解磨削）。电化学加工基本原理电化学加工基本原理v 电解质溶液（介质）v 直流电源（电场）v 阳极（失电子）溶解进入电解液v 阴极（得电子）金属离子沉积或气体产生v 阳极比阴极活泼Na+H+Cl-OH-Fe工件Cu工具H2Fe(OH)22H+2eH2Fe-2eFe+Fe+2OH- Fe(OH)2 阴极反应:NaCl Na + +Cl-H2O H+ +OH- 水溶液中: 阳极反应: :电解加工的基本原理电解加工的基本原理钢在NaCl水溶液中电解加工的化学反应vFeFe2e Fe

3、2e Fe+2+2vFeFe3e Fe3e Fe+3+3v4OH4OH- -4e O4e O2 2+2H+2H2 2O O vFeFe+2+2+2OH+2OH- - Fe(OH) Fe(OH)2 2（墨绿色的絮状物（墨绿色的絮状物 ）v4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2 4Fe(OH) 4Fe(OH)3 3（黄褐色沉淀）（黄褐色沉淀）v2CL2CL- -2e CL2e CL2 2 阳极阴极按可能性为按可能性为v2H2H+ +2e H+2e H2 2vNaNa+ +e+e Na 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电极

4、电位最正的粒子将首先在阴极反应。因此，在阴极在阴极反应。因此，在阴极上只会析出氢气，而不可能上只会析出氢气，而不可能沉淀出钠。沉淀出钠。电解加工的特点电解加工的特点1.1. 能加工能加工各种硬度和强度的材料各种硬度和强度的材料。只要是金属，。只要是金属，不管其硬度和强度多大，都可加工。不管其硬度和强度多大，都可加工。2.2. 生产率高生产率高，约为电火花加工的，约为电火花加工的5 51010倍，在某倍，在某些些情况下，比切削加工情况下，比切削加工的生产率还高，且加工的生产率还高，且加工生生产率不直接受加工精度和表面粗糙度产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。的限制。3.3. 表面质量好表面质

5、量好，电解加工，电解加工不产生残余应力和变质不产生残余应力和变质层，层，又没有又没有飞边、刀痕和毛刺飞边、刀痕和毛刺。在正常情况下，。在正常情况下，表面粗糙度表面粗糙度RaRa可达可达0.20.21.25 m1.25 m。4.4. 不存在电极损耗，没有热变形，无表面变质。不存在电极损耗，没有热变形，无表面变质。电解加工举例电解加工举例空心水套管叶片阴极片分度阴极片进给电解液电解加工整体叶轮，叶轮上电解加工整体叶轮，叶轮上的叶片是采用的叶片是采用套料法套料法逐个加逐个加工的。加工完一个叶片，退工的。加工完一个叶片，退出阴极，经分度后再加工下出阴极，经分度后再加工下一个叶片。一个叶片。电解加工举例

6、电解加工举例电解抛光基本原理电解抛光基本原理v电解抛光是利用金属表面微观凸点在特定电解液中和适当电流密度下首先发生阳极溶解的原理进行抛光的一种电解加工，又称电抛光。v被抛光工件为阳极。v不溶性金属为阴极。v直流电源v电解质溶液： NaClNaCl、NaNONaNO3 3、NaClONaClO3 3 电解抛光特点电解抛光特点v表面不变质。v弥补机械抛光的不足。v效率高、成本低、表面光洁。v工艺简单、设备投资小。电铸成型原理电铸成型原理v 通过电解使金属离子沉积在电铸模具表面，来复制金属制品的过程。它是利用金属的电解沉积原理来精确复制某些复杂或特殊形状工件的特种加工方法，是电镀的特殊应用。电铸产品

7、电铸产品电铸产品电铸产品彩色纹路文字+喷砂面烤漆CD纹+高光字符磨砂面+高光面+文字+钻石纹+字符+烤漆上色面喷砂面+CD纹+PVD金电铸的特点电铸的特点v对模具的完全复制，产品的一致性很好。v加工精度高，适用范围广。v母模可以是非金属。v生产效率低。 v只能生产薄壁零件。v有较大内应力，需热处理。电铸生产过程电铸生产过程设计设计造型造型评估评估修改修改开模开模拼板拼板电铸电铸表面表面处理处理冲切冲切上胶上胶电铸材料电铸材料v电铸镍镍v电铸铁v电铸铜v电铸镍钴合金v电铸镍锰合金v电铸金v电铸银电镀加工电镀加工v电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金

8、属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。v电镀与电铸同属于电沉积技术 ，主要区别是电镀是研究在工件上镀覆防护装饰与功能性金属镀层的工艺，要求镀层和产品良好附着，而电铸是研究电沉积拷贝的工艺以及拷贝与芯模的分离方法、厚层金属与合金层的使用性能与结构，要镀层和模具易分离。电镀产品展示电镀产品展示电解磨削原理电解磨削原理v电解磨削是电解加工的电解磨削是电解加工的种特殊形式，是电解与机种特殊形式，是电解与机械的复合加工方法。它是靠金属的溶解械的复合加工方法。它是靠金属的溶解( (占占95%9

9、5%98%)98%)和机械磨削和机械磨削( (占占2%2%5%)5%)的综合作用来实现加的综合作用来实现加工的。工的。电解磨削过程电解磨削过程v加工过程中，磨轮加工过程中，磨轮( (砂轮砂轮) )不断旋，磨轮上凸出的不断旋，磨轮上凸出的砂粒与工件接触，形成磨轮与工件间的电解间隙。砂粒与工件接触，形成磨轮与工件间的电解间隙。电解液不断供给，磨轮在旋转中，将工件表面由电解液不断供给，磨轮在旋转中，将工件表面由电化学反应生成的电化学反应生成的钝化膜钝化膜除去，继续进行电化学除去，继续进行电化学反应，如此反复不断，直到加工完毕。反应，如此反复不断，直到加工完毕。v电解磨削的阳极溶解机理与普通电解加工的阳极电解磨削的阳极溶解机理与普通电解加工的阳极溶解机理是相同的。不同之处在于：溶解机理是相同的。不同之处在于：电解磨削中，电解磨削中，阳极钝化膜的去除是靠磨轮的机械加工去除的，阳极钝化膜的去除是靠磨轮的机械加工去除的，电解液腐蚀力较弱；电解液腐蚀力较弱；而一般电解加工中的阳极钝而一般电解加工中的阳极钝化膜的去除，是靠高电流密度去破坏化膜的去除，是靠高电流密度去破坏( (不断溶解不断溶解) )或靠活性离子或靠活性离子( (如氯离子如氯离子) )进行活化，再由高速流进行活化，再由高速流动的电解液冲刷带走的。动的电解液冲刷带走的。电解磨