1、 直纹型面叶片电解加工计算机辅助工艺系统设计 1 第一章第一章 绪绪 论论 电解加工的基础原理是电化学阳极溶解，而这一电化学过程又是建立在电解加 工间隙中特定的电场、流场分布的基础上的，故电场理论、流场理论以及电化学阳 极溶解理论构成了研究电解加工工艺的三大基础理论。 1.1 电解加工过程的电化学特性 1.1.1 电解 电解是电化学基础理论中的一个基本概念。 所谓电解， 是指在一定外加电压下、 将直流电流通过电解池、在两极分别发生的氧化反应和还原反应的电化学过程。 电解池由两个金属导体分别插入电解质溶液构成。以电解铁为例，其电解池构 成及电解过程的示意见图 11。 图 11 电解池和电解过程示
2、意图 1.1.2 电解加工 电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加 工成型的一种工艺方法称为电解加工。其加工系统如图 12。加工时工件（阳极） 接直流电源的正极，工具（阴极）接电源的负极，工具向工件缓慢进给(0.2 2.0mm/min)，使两极之间保持有较小的间隙（0.11mm） ，具有一定压力（0.5 2.0MPa）的电解液从间隙中流过，这时阳极工件的金属逐渐被电解腐蚀。 直纹型面叶片电解加工计算机辅助工艺系统设计 2 图 12 电解加工系统图 电解产物逐渐被高速（530m/s）流动的电解液冲走。电解加工成形原理如图 13 所示。加工开始时各处间隙不同（图 13
3、.a） ，这样在间隙小处电场较集中， 加工电流密度较大，材料去除较快，间隙大处电场较发散，加工电流密度较小，材 料去除较慢，随着加工过程的进行，间隙的差距不断缩小（图 13.b） ，当加工至一 定深度后，各点间隙趋于平衡，如图 13.c 所示，阴极与工件的形状基本相似。 a 成型开始 b 成型过程 c 成型结束 图 13 成型过程示意图 1.2 电解加工的特点和应用 1.2.1 电解加工和其他加工方法比较，具有的优点： 1电解加工由于一次成型，生产率较高，约为电火花加工的 510 倍，在某些情况 下比切削加工的生产率还高，且加工生产率随加工电流密度和总加工面积的增大而 增大，一般能达到 100
4、 3 mm/min，最高 10000 3 mm/min。 2当被加工材料的金相组织均匀致密，电解液选配得当，在小间隙下以高的电流密 度进行加工时， 能获得较高的表面质量和较低的表面粗糙度， 一般能达到 Ra 0.8m ， 最低可达 Ra 0.1m。 3加工范围广，不受金属材料本身硬度和强度的限制，可以加工硬质合金、淬火钢、 工 件 阴 极 直 流 电 源 电 解 液 过 滤 器 泵 V A - + a - + b c + 直纹型面叶片电解加工计算机辅助工艺系统设计 3 不锈钢、耐热合金等高硬度、高强度及韧性金属材料，并可加工叶片、锻模等各种 复杂型面。 4由于加工过程中不存在机械切削力，所以不
5、会产生由切削力引起的残余应力和变 形，没有飞边毛刺。 5从加工原理上讲，工具阴极无损耗，这对批量生产保证加工精度、降低成本具有 重要意义。 1.2.2 电解加工的主要缺点及局限性主要表现在以下几个方面： 1不易达到较高的加工精度和加工稳定性。电解加工精度主要依靠阴极和工件之间 的间隙来间接控制，而影响电解加工间隙的电场和流场因素很多，控制比较困难， 并且加工时还存在杂散腐蚀现象，从而使得电解加工精度的提高及保持成为扩大其 应用的主要障碍。 2阴极的设计、制造、修整比较麻烦，因而很难适用于单件生产。 3设备投资大。由于电解加工的附属设备较多，占地面积较大，电解加工设备要求 有良好的刚性、抗腐蚀性
6、和密封性，所以造价较高。 4需防止污染。电解产物中可能含有有害成分（如Cr6+） ，若不从电解液中分离出 来，随便排入下水道，将会对环境造成污染，因此必须解决废液、废渣、废气处理 问题。 综上所述，电解加工对于难加工材料零件以及复杂形状零件的批量生产来说， 是一种高效、经济的加工方法，可获得较好的综合效果。因此，只要合理选择加工 对象，充分发挥其加工优势，就可取得良好的技术经济综合效益。由于电解加 工的这些优点，目前在国内外已成功地应用于枪炮、航空发动机、火箭等制造业中， 在汽车、拖拉机、采矿机械的模具制造中也得到应用，成为机械制造业中具有特殊 作用的工艺方法。 1.3 电解加工新技术 1.3.1 脉冲电流电解加工 采用脉冲电解加工是近年来发展起来的新方法，可以明显地提高加工精度，在 生产中已实际应用并日益得到推广。采用脉冲电流电解加工能够提高加工精度的原 因是： 直纹型面叶片电解加工计算机辅助工艺系统设计 4 1消除加工间隙内电解液电导率的不均匀化。 2脉冲电流电解加工使阴极在电化学反应中
