第38卷第6期 山东大学学报(工学版) 2008年12月 Vol 38 No 6 JOURNAL OF SHANDONG UNTVERSITY(ENGINEERING SCIENCE) Dec,2008 文章编号:16723961(2008)06-003003 超声辅助纯水微细电解加工 鲍怀谦2,徐家文2,王昌田 (1.山东科技大学机电学院,山东青岛26610;2.南京航空航天大学机电学院,江苏南京20016) 摘要:基于离子状态去除材料的加工机理及其加工后工件表面的优异特性,电解加工在微细、精密,甚至是纳米加 工中都存在很大的发展潜力针对绿色制造和微细加工的需求,提出以纯水为电解液的微细电解加工工艺方法 采用阳离子交换膜促进纯水解离,提高电解加工过程中电流密度;并利用超声輔助电解液产生振动冲击及“负压 空化”效应来消除附着在工件表面的钝化膜,解决加工过程中电解产物排出问题,不仅提高了材料去除率,更保证 了加工过程的稳定性 关键词:电解加工;纯水;阳离子交换膜;水解离 中图分类号:TG662 文献标志码:A Ultrasonic assisted ECM in pure water BAO Huai-gian"2, XU Jia-wen,WANG Chang-tian (1. College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510, China 2. College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China Abstract: Electrochemical machining(ECM)can be used to achieve a desired workpiece surface. This machining method can be applied in principle to micromachining, precision finishing, and even to nano-fabrication. In order to develop green manufactur- ing and micro-fabrication, an innovative micro-electrochemical machining method-the electrochemical machining in pure water (PW-ECM)was studied. Water dissociation accelerated with the function of a cation exchange membrane and nt density. The ultrasonic vibration assistant was applied to PW-ECM. Process stability was ensured for reaction products from the zone of machining. In addition, anodic films were removed by electrolyte vibrating impact and cavitating for minus press Key words: electrochemical machining(ECM); pure water; cation exchange membrane; water dissociation 解去除作用很难持续稳定进行.若在加工区施加超 0引言 声振动,利用电解液的振动冲击及“负压空化”效应 来消除附着在工件表面的钝化膜,将可以使加工 纯水微细电解加工是在常规电解加工原理的基过程连续进行下去,同时改善加工区的状态,解决微 础上,用纯水作电解液,并采用阳离子交换膜促进水细电解加工过程电解产物的排出问题,结果大大提 解离来提高纯水中OH的浓度,使电流密度达到足高了去除效率.以下将对其加工机理及工艺规律进 够去除材料的一种新型电解加工方法121:但是,与行的分析,并进行试验 常规的微细电解加工相比,纯水微细电解加工的 电流密度很低,因此在低电流密度下进行电解加工, 1超声辅助纯水微细电解加工试验 工件表面将产生低电流密度难以破坏的钝化膜,电1.1试验装置 收稿日期:200807-22 基金项目:航空科学基金资助项目(02H52049) 者简介:鲍怀谦(1977-),男,山东新泰人,副教授,博士,主要从事微细电解加工新技术 Emailbhqian@163.com第 38卷 第 6期 V01．38 No．6 山 东 大 学 学 报 (工 学 版 ) JOURNALOFSHANDONGUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCE) 2008年 l2月 Dec．2oo8 文章编号 ：1672．3961(2008)06—0030—03 超声辅助纯水微细 电解加工 鲍 怀谦 ，徐 家文 ，王 昌田 (1．山东科技大学机电学院，山东 青岛 266510；2．南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016) 摘要：基于离子状态去除材料的加工机理及其加工后工件表面的优异特性，电解加工在微细、精密，甚至是纳米加 工中都存在很 大的发展 潜力 ．针对绿 色制造 和微 细加 工 的需求 ，提 出以纯水 为电解液 的微细 电解加 工工 艺方法 ， 采用阳离子交换膜促进 纯水解 离，提 高电解加 工过程 中电流 密度 ；并利 用超 声辅 助 电解液产 生振 动冲 击及 “负压 空化 ”效应 来消除附着在 X-件表 面的钝化膜 ，解决加工过程 中电解产 物排 出问题 ，不仅提 高了材料 去除率 ，更保证 了加 工过 程 的 稳 定 性 ． 关键 词 ：电解加 工；纯水 ；阳离子 交换膜 ；水解 离 中图分类号 ：TG662 文献标志码 ：A Ultrasonic assisted ECM in purewater BAO Huai—qian ，XUJia—wen ，WANG Chang—tian (1．CoHegeofMechanicalandElectronicEngineering，ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266510，China； 2．CoUegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversity ofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，Claim) Abstract：Electrochemicalmachining(ECM)Can beusedtoachieveadesiredworkpiecesurface．Thismachining methodcallbe apphedinprincipletomicromachining，precisionfinishing，and eventonano-fabrication．In ordertodevelopgr{~nmanufactur￾ingan d micro-fabrication，an innovative mi cro-elec trochemi cal machining method-theelectrochemi cal machining in purewater (PW-ECM)wasstudied．Waterdissociationacceleratedwiththefunctionofacationexcth~tgemembraneandan increaseincur￾rentdensity．Theultrasonic~bradonassistantWas appliedtoPW-ECM．~"ocessstability wasensuredforreactionproductsfrom thezoneofmachining．Inaddition，anodicfilmswerer~movod byelectrolytevibratingimpactand cavitating formi nuspressafter using theultrasonicvibration． Keywords：electrochemicalmachining (ECM)；purewater；cationexchangemembrane；waterdissociation 0 引言 纯水微细电解加工是在常规电解加工原理的基 础上 ，用纯水作 电解液 ，并采用 阳离子交换膜促进水 解离来提高纯水 中 OH一的浓度 ，使 电流密度达到足 够去除材料的一种新型 电解加工方法【】_2】但是 ，与 常规的微细电解加工【别相比，纯水微细电解加工的 电流密度很低 ，因此在低 电流密度下进行电解加工 ， 工件表面将产生低 电流密度难 以破坏 的钝化膜 ，电 解去除作用很难持续稳定进行 ．若在加工 区施加超 声振动 ，利用 电解液的振动冲击及 “负压空化”效应 来消除附着在工件表面 的钝化膜【6】，将 可以使加工 过程连续进行下去 ，同时改善加工区的状态，解决微 细电解加工过程电解产物 的排出问题 ，结果大大提 高了去除效率 ．以下将对其加工机理及工艺规律进 行的分析，并进行试验 ． 1 超声辅助纯水微细电解加工试验 1．1 试 验 装置 收稿 日期 ：2008-07—22 基金项 目：航空科学基金资助项 目(02H52049) 作者简介 ：鲍怀谦 (1977．)，男 ，山东新泰人 ，副教授 ，博士 ，主要从事微 细电解加工新技术 E·mail：bhqian@ 163．com