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非傳統加工第三章電化學加工 作者: 許 坤 明 副教授 編著 第三章 電化學加工Electrochemical Machining 第一節 電化學加工的基本概念 第二節 電化學加工的分類及特點 第三節 電解加工 第四節 電解磨削 第五節 電鑄 第六節 電刷鍍 第一節 電化學加工的基本概念 3-1-1 電化學反應 3-1-2 電極電位 第二節 電化學加工的分類及特點 3-2-1 電化學加工的分類 3-2-2 電化學加工的特點 第三節 電解加工Electrolytic Machining 3-3-1 電解加工原理 3-3-2 電解加工的極性反應 3-3-3 電解加工的電壓 3-3-4 電解加工特點 3-3-5 電解液 3-3-6 電解加工之加工參數 3-3-7 混氣電解加工 3-3-8 電解加工的應用 電解加工的電壓 混氣電解加工 混氣電解加工就是將一定壓力的氣體(二氧化碳、氮氣或壓縮空氣等)用混氣裝置使其與電解液混合在一起，然後送入加工區中進行電解加工。 電解加工的應用 電解加工主要應用在深孔加工、型面加工、型腔加工、管件內孔拋光、各種型孔的倒圓角和去毛邊、整體葉片的加工、砲管內孔及膛線的加工、螺旋花鍵孔的加工等。 ㄧ、 深孔擴孔加工 深孔擴孔加工按陰極的運動形式，可分為固定式和移動式兩種 其優點有 1.一是設備簡單，只需套夾具來保持陰極與工件的同心及起導電和引進電解液的作用 2.由於整個加工面同時電解，故生產率高 3.操作簡單。但是，陰極要比工件長一些，所需電源的功率較大 固定式陰極深孔擴孔原理圖 面進給式型孔加工 對於些形狀複雜、尺寸較小的四方，六方、橢圓、半圓等形狀的通孔和不通孔，機械加工很困難。如採用電解加工，則可以提高生產效率及加工質量。型孔加工一般採用端面進給方式，為避免錐度，陰極側面必須絕緣。 面進給式型孔加工示意圖 桿型腔模的電解加工 桿型腔模的電解加工為加工連桿、撥叉類鍛模，陰極端面上開有兩孔，孔間有一長槽貫通，電解液從孔及長槽中噴出。一般加工參數條件為，電壓8~15V，電流密度20~90A/cm2，進給速度0.4~1.5mm/min，電解濃為8%~12%濃度的氯化鈉溶液，壓力為0.5~2MPa， 桿型腔模的電解加工 葉片加工 葉輪上的葉片是逐個加工的，加工完一個葉片，退出陰極，分度後再加工下一個葉片。加工前之葉片是經精密鑄造，機械加工，拋光後鑲到葉輪輪緣的榫槽中，再銲接而成。 電解加工整體葉輪 電解倒稜角去毛邊 齒輪的電解去毛邊裝置，工件齒輪套在絕緣柱上，環形電極工具也靠絕緣柱定位安放在齒輪上面，保持適當間隙(根據毛邊大小而定)，電解液在陰極端部和齒輪的端面齒面間流過，陰極和工件間通上20V以上的電壓(電壓高些，間隙可大些)即可去除毛邊。 齒輪的電解去毛邊 電解刻字 電解刻字時，字頭接陰極，工件接陽極，二者保持大約0.1mm的電解間隙，中間滴注少量的鈍化型電解液，即可在短時間內完成工件表面的刻字工作，目前可以做到在金屬表面刻出黑色的印記，也可在經過發藍處理的表面上刻出白色的印記。 電解刻字示意圖 電解磨削 電解磨削是，結合電解與機械的複合加工法。電解磨削比電解加工具有更好的加工精度和表面粗糙度，比機械磨削有較高的生產率。 電解磨削的加工原理 電鑄原理 電鑄加工的原理如圖所示，用可導電的原模作陰極，用電鑄材料(例如紅銅)作陽極，用電鑄材料的金屬鹽(例如硫酸銅)溶液作電鑄鍍液，在直流電源接通下，電鑄液中的金屬離子（正離子）在陰極（工件）上得到電子後還原為金屬沈積於蕊模表面。 電鑄原理 電刷鍍 電刷鍍的原理如圖所示，電源的負極接於工件，正極接於鍍筆，鍍筆上的不容性陽極用棉花、海綿或泡沫塑料將其包好，蘸上電鍍液直接與工件接觸即可電鍍。加工時將電源接通並轉動工件。 電刷鍍的原理 * * 學??? 歷：國立交通大學 ????????? 材料科學與工程研究所博士 現任:國立虎尾科技大學 機械製造工程系 副教授 電化學反應過程 產生於金屬和該金屬鹽類溶液之間之電位差 金屬的電極電位 金屬在本身鹽類溶液中的 溶解和沉積達到互相平衡時的電位差 平衡電極電位 電子得到與失去的反應過程於電雙層上進行 活潑金屬的電雙層 不活潑金屬的電雙層 鐵與FeCl2水溶液接觸 鐵離子與水分子作用 (溶解、氧化反應) 靜電力作用 (沉澱、還原反應) (3-1) E`----平衡電極電位(V) E?----標準電極電位(V) n----電極反應得失電子數，即離子價數 a----離子的有效濃度 “＋”號用於計算金屬 “一”號用於計算非金屬的電極電位 電化學陽極溶解加工 電解加工 電解拋光 電化學陰極沉積、塗覆加工