(1)基本原理
電解加工利用金屬在電解液中產生陽極溶解的電化學反應,對金屬工件進行成形加工的一種方法。加工時,工件接直流電源的正極,工具接直流電源的負極,如圖5.4.6所示。工件緩慢進給,使兩極之間始終保持0.1~1 mm的狹小間隙,電解液從間隙中以5~60 m/s的高速流過,陽極工件表面的金屬逐漸按陰極型面的形狀溶解,電解產物被高速電解液帶走,于是在工件表面上加工出與陰極型面基本相似的形狀。
圖5.4.6 電解加工原理示意圖
電解加工時電化學反應比較復雜,隨工件材料、電解液成分、工藝參數等加工條件不同而不同。當用氯化鈉水溶液作電解液加工低碳鋼時,其主要電化學反應如下:
水溶液中:
陽極反應:
陰極反應:
由此可見,在電解加工過程中,外電源不斷從陽極上抽走電子,致使陽極鐵不斷以Fe+2的形式與水溶液中的OH-負離子化合生成Fe(OH)2而沉淀;外電源把從陽極抽來的電子不斷供給陰極,水溶液中的H+不斷被吸引到陰極表面,使陰極表面得到電子而游離出氫氣。在這個過程中,工件陽極和水溶液逐漸消耗,而工具陰極和氯化鈉并不消耗。因此,在理想的情況下,工具陰極可長期使用;電解液氯化鈉只要過濾干凈,并經常加入適置的水,亦可長期使用。
電解加工用直流穩壓電源的工作電壓為6~24 V,工作電流為500~20 000 A。工具電極常用黃銅和不銹鋼等材料。用得較多的電解液是氯化鈉、硝酸鈉和氯酸鈉的水溶液。
(2)電解加工的特點和應用
①可加工高硬度、高強度和高韌性的難切削金屬材料,如淬火鋼、耐熱合金、不銹鋼、鈦合金等。主要用于加工型孔、型腔、復雜型面、深小孔以及去毛刺和刻印等方面。生產率比電火化加工高。
②加工時無切削力和切削熱,不會產生殘余應力、加工硬化或燒傷等缺陷。工件表面粗糙度R a可達0.8~0.2,比電火花加工要好。但尺寸精度低于電火花加工,且不易控制,其數值范圍是:型孔加工為0.03~0.05 mm,型腔加工為0.05~0.2 mm。
③電解液對機床有腐蝕作用,電解加工機床需采取防蝕措施,機床費用高。此外,電解產物的處理和回收較困難,對環境有較嚴重的污染,必須予以認真處理。
由此可見,電解加工與電火花加工相比,二者的應用范圍雖有許多相同之處,但前者的生產率較高,加工精度較低,機床費用較高,適用于成批生產和大量生產,而后者多應用于單件小批生產中。