第七章其他特种加工技术 第七章其他特种加工技术 71电化学加工技术 7.2激光加工技术 73超声波加工技术 74其他常用特种加工技术 习题 BACK
第七章 其他特种加工技术 第七章 其他特种加工技术 7.1 电化学加工技术 7.2 激光加工技术 7.3 超声波加工技术 7.4 其他常用特种加工技术 习题
第七章其他特种加工技术 71电化学加工技术 7.1.1电化学加工的原理与特点 电化学加工的原理 图7-1所示为电化学加工的原理。两片金属铜(Cu板浸 在导电溶液,例如氯化铜(CuCl2)的水溶液中,此时水(H2O) 离解为氢氧根负离子OH一和氢正离子H+,CuC2离解为两 个氯负离子21一和二价铜正离子Cu2+。当两个铜片接上直 流电形成导电通路时,导线和溶液中均有电流流过,在金 属片(电极)和溶液的界面上就会有交换电子的反应,即电化 学反应。溶液中的离子将作定向移动,Cu2+正离子移向阴 极,在阴极上得到电子而进行还原反应,沉积出铜
第七章 其他特种加工技术 7.1 电化学加工技术 7.1.1 电化学加工的原理与特点 1. 电化学加工的原理 图7-1所示为电化学加工的原理。两片金属铜(Cu)板浸 在导电溶液，例如氯化铜(CuCl2)的水溶液中，此时水(H2O) 离解为氢氧根负离子OH－和氢正离子H+，CuCl2离解为两 个氯负离子2Cl－和二价铜正离子Cu2+。当两个铜片接上直 流电形成导电通路时，导线和溶液中均有电流流过，在金 属片(电极)和溶液的界面上就会有交换电子的反应，即电化 学反应。溶液中的离子将作定向移动，Cu2+正离子移向阴 极，在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积出铜
第七章其他特种加工技术 在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu2+正离子进 入溶液。溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移 在阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应称为电化 学反应。这种利用电化学反应原理对金属进行加工(图 7-1中阳极上为电解蚀除,阴极上为电镀沉积,常用以 提炼纯铜)的方法即电化学加工
第七章 其他特种加工技术 在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu2+正离子进 入溶液。溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。 在阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应称为电化 学反应。这种利用电化学反应原理对金属进行加工(图 7-1中阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀沉积，常用以 提炼纯铜)的方法即电化学加工
第七章其他特种加工技术 cH OH 1—阳极;2—阴极 图7-1电解(电镀)液中的电化学反应
第七章 其他特种加工技术 图7-1 电解(电镀)液中的电化学反应 i e e i 2 1 1—阳极；2—阴 极 OH－ C l－ H＋ Cu2＋
第七章其他特种加工技术 2.电化学加工的分类 电化学加工有三种不同的类型。第Ⅰ类是利用电化学 反应过程中的阳极溶解来进行加工,主要有电解加工和电 化学抛光等;第Ⅱ类是利用电化学反应过程中的阴极沉积 来进行加工,主要有电镀、电铸等;第Ⅲ类是利用电化 学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺进行 加工,目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中 还含有电火花放电作用)。电化学加工的类别如表7-1所示。 本节主要介绍电解加工、电铸成型、电解磨削,其它的电 化学加工请参考相关资料
第七章 其他特种加工技术 2. 电化学加工的分类 电化学加工有三种不同的类型。第Ⅰ类是利用电化学 反应过程中的阳极溶解来进行加工，主要有电解加工和电 化学抛光等；第Ⅱ类是利用电化学反应过程中的阴极沉积 来进行加工，主要有电镀、电铸等；第 Ⅲ 类是利用电化 学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺进行 加工，目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中 还含有电火花放电作用)。电化学加工的类别如表7-1所示。 本节主要介绍电解加工、电铸成型、电解磨削，其它的电 化学加工请参考相关资料
第七章其他特种加工技术 表7-1电化学加工分类 匚类别□ 加工方法及原理 应用 电解加工(阳极溶解) 用于形状尺寸加工 电化学抛光(阳极溶解) 用于表面加工 I1电镀(阴极沉积) 用于表面加工 电铸(阴极沉积) 用于形状尺寸加工 ⅢI|电极磨削(阳极溶解、机械磨削) 用于形状尺寸加工 电解放电加工(阳极溶解、电火花蚀除) 用于形状尺寸加工
第七章 其他特种加工技术 表7-1 电化学加工分类 类别 加工方法及原理 应 用 Ⅰ 电解加工(阳极溶解) 电化学抛光(阳极溶解) 用于形状尺寸加工 用于表面加工 Ⅱ 电镀(阴极沉积) 电铸(阴极沉积) 用于表面加工 用于形状尺寸加工 Ⅲ 电极磨削(阳极溶解、机械磨削) 电解放电加工(阳极溶解、电火花蚀除) 用于形状尺寸加工 用于形状尺寸加工
第七章其他特种加工技术 3.电化学加工的适用范围 电化学加工的适用范围,因电解和电镀两大类工艺的 不同而不同 电解加工可以加工复杂成型模具和零件,例如汽车、 拖拉机连杆等各种型腔锻模,航空、航天发动机的扭曲叶 片,汽轮机定子、转子的扭曲叶片,炮筒内管的螺旋“膛 线”(来复线),齿轮、液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、 抛光等 电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面
第七章 其他特种加工技术 3. 电化学加工的适用范围 电化学加工的适用范围，因电解和电镀两大类工艺的 不同而不同。 电解加工可以加工复杂成型模具和零件，例如汽车、 拖拉机连杆等各种型腔锻模，航空、航天发动机的扭曲叶 片，汽轮机定子、转子的扭曲叶片，炮筒内管的螺旋“膛 线”(来复线)，齿轮、液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、 抛光等。 电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面
第七章其他特种加工技术 71.2电解加工 1.电解加工的原理及特点 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。如图7-2所示,在工件(阳极)与工具(阴极) 之间接上直流电源,使工具阴极与工件阳极间保持较小的加 工间隙(0.1~0.8mm,间隙中通过高速流动的电解液。这时, 工件阳极开始溶解。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
第七章 其他特种加工技术 7.1.2 电解加工 1．电解加工的原理及特点 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。如图7-2所示，在工件(阳极)与工具(阴极) 之间接上直流电源，使工具阴极与工件阳极间保持较小的加 工间隙(0.1～0.8 mm)，间隙中通过高速流动的电解液。这时， 工件阳极开始溶解。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
第七章其他特种加工技术 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。 三三三 1—直流电源;2—工具电极;3—工件阳) 电解液泵 电解液 图7-2电解加工原理图
第七章 其他特种加工技术 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。 图7-2 电解加工原理图 1 2 3 4 5 V A 1—直流 电源； 2—工具 电极； 3—工件 阳极； 4—电解 液泵； 5—电解 液 － ＋
第七章其他特种加工技术 2)特点 电解加工与其他加工方法相比较,它具有下列特点: (1)能加工各种硬度和强度的材料。只要是金属,不管 其硬度和强度多大,都可加工 (2)生产率高,约为电火花加工的5~10倍,在某些情 况下,比切削加工的生产率还高,且加工生产率不直接受 加工精度和表面粗糙度的限制。 (3)表面质量好,电解加工不产生残余应力和变质层, 又没有飞边、刀痕和毛刺。在正常情况下,表面粗糙度Ra 可达02~1.25m
第七章 其他特种加工技术 2) 特点 电解加工与其他加工方法相比较，它具有下列特点: (1) 能加工各种硬度和强度的材料。只要是金属，不管 其硬度和强度多大，都可加工。 (2) 生产率高，约为电火花加工的5～10倍，在某些情 况下，比切削加工的生产率还高，且加工生产率不直接受 加工精度和表面粗糙度的限制。 (3) 表面质量好，电解加工不产生残余应力和变质层， 又没有飞边、刀痕和毛刺。在正常情况下，表面粗糙度Ra 可达0.2～1.25 μm