电解加工是一种基于电解过程中的阳极溶解原理,借助成型的阴极来对工件进行加工的方法。这种工艺能够按照预定的形状和尺寸对工件进行加工。
工艺条件
电解加工的加工系统包括工件阳极和工具阴极之间的微小间隙,通常在0.1-1mm范围内。电解液应以高速(6-30m/s)流经此间隙,以便去除阳极溶解产物和电解产生的热量,并防止极化。工件阳极和工具阴极分别与直流电源相连,通常使用10-24V的电压。在这些条件下,通过加工间隙的电流密度非常高,可达10-100A/cm²的数量级。工件上的凸起部位相对于工具阴极的相应位置会更快溶解,随着工具阴极逐渐向工件推进,工件会按照工具端部的形状溶解,电解产物则由高速流动的电解液带走,最终在工件上形成与工具相同的形状。
工艺特点
特点
电解加工是一种特殊的加工方法,利用金属在电解液中的电化学阳极溶解原理来进行加工。在这种加工过程中,工件作为阳极,工具作为阴极,两者之间保持较小的间隙,电解液流过间隙,形成导电通路并在电源电压下产生电流,导致电化学阳极溶解。随着工具的不断进给,工件金属不断被电解,电解产物被电解液冲走,最终工件表面形成与工具工作面相似的形状。电解加工特别适用于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工,已在多个领域得到广泛应用,如炮管膛线、叶片、整体叶轮、模具、异型孔及异型零件、倒角和去毛刺等。与其他加工方法相比,电解加工具有以下特点:
加工范围广
电解加工几乎可以加工所有导电材料,不受材料的强度、硬度、韧性等机械、物理性能的影响,加工后材料的金相组织变化不大。尤其适合加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难加工材料。
生产率高
电解加工的生产率不受加工精度和表面粗糙度的直接限制,一次加工即可形成复杂的型腔、型面和型孔,且加工速度随电流密度比例增加。统计显示,电解加工的生产率约为电火花加工的5至10倍,在某些情况下甚至可能超过机械切削加工。
加工质量好
电解加工可以获得较高的加工精度和较低的表面粗糙度。型面和型腔的加工精度可达±0.05~0.20mm,型孔和套料的精度可达±0.03~0.05mm。表面粗糙度方面,对于一般的中、高碳钢和合金钢,可稳定达到Ra1.6~0.4,一些合金钢甚至能达到Ra0.1。
可加工薄壁和易变形零件
电解加工过程中,工具和工件不接触,不会产生机械切削力,也不会产生残余应力和变形,没有飞边毛刺。
阴极无损耗
在正常加工过程中,阴极仅释放氢气,不发生溶解反应,因此无损耗。只有在出现火花、短路等异常情况时才可能导致阴极损伤。
局限性
尽管电解加工有许多优点,但也存在一些局限性。首先,加工精度和稳定性受阴极精度和加工间隙控制的影响,而阴极设计、制造和修正较为困难,精度难以保证。其次,加工间隙受到多种因素影响,规律不易掌握,控制难度大。此外,由于阴极和夹具的设计、制造及修正耗时长,单件小批量生产的成本较高。电解加工所需设备多,占地大,机床需有足够刚性和耐腐蚀性,造价高昂,因此批量越小,单件附加成本越高。