《第4章 电化学加工(1)》.ppt

4. 电化学加工(ECM)（Electrochemical Machining);4.1 电化学加工原理;4.1.1 电化学反应;;电化学加工基本原理;4.1.2 电解质溶液;;4.1.3 电极电位;4.1.3 电极电位;4.1.3 电极电位;把锌片放到H+有效质量分数为1g/L的硫酸溶液中，在25℃时持续地把压强为101.3kPa的纯氢气流通入，使锌电极吸附氢气达到饱和。在电极表面的H2 和溶液中H+之间有以下平衡： H2 ?????2H+ + 2e 经测定，Zn2+/Zn的标准电极电位是-0.763V。;表4-1 一些元素的标准电极电位（25℃）;能斯特公式;4.1.4 电极的极化;浓差极化（发生在阳极）;电化学极化（发生在阴极）;4.1.5 金属的钝化;4.1.5 金属的钝化;4.1.6 活化;4.1.7 电化学加工分类;思考;4.2 电解加工;4.2.1 电解加工原理;电解加工的加工过程;加工范围广 不受材料硬度、强度限制，可加工复杂面形 生产效率高 是电火花加工的5~10倍 加工表面质量好 Ra值：1.25~0.2μm；加工精度：±0.1mm 无机械力作用 无残余应力、无变形及变质层、无飞边毛刺 阴极工具理论上不损耗 工具只发生氢气和沉淀而无溶解，理论上无损耗，使用寿命长;电解加工的特点（缺点）;电解加工的应用;选择电解加工的工艺原则;电解加工时的电极反应;钢在NaCl水溶液中电解的电极反应;阳极可能的反应;电极电位最负的物质将首先在阳极反应（电极反应基本原理）;阴极可能的反应;合金钢的电解;电解加工过程中的电能利用;电解过程中的极间电流;4.2.2 电解液及其特性;1. 电解液的作用;有足够的蚀除速度溶解度和电导率高；阴离子具有较正的标准电位，以免在阳极上产生析氧等副反应，降低电流效率。 保证加工精度和表面质量金属阳离子不沉积到阴极工具上，以免改变工具的形状及尺寸。电解液中所含阳离子必须具有较负的标准电位。 最终产物为不溶性化合物便于排屑(加工小孔或窄缝时，电解产物应溶于电解液，以免堵塞加工间隙) 性能稳定、腐蚀性小;3. 常用电解液; NaCl（氯化钠）电解液; 杂散腐蚀; NaNO3（硝酸钠）电解液; NaClO3（氯酸纳）电解液; 三种电解液的?-i 曲线;特 点; 改善电解液性能的方法 -加添加剂;4. 电解液参数对加工过程的影响;常用电解液的电导率 [1/（??cm）];5. 电解液的流速;正向流动;6. 电解液出水口的布局;4.2.3 电解加工的基本规律;4.2.3.1 基本概念 生产率：单位时间内蚀除的金属量（g/min） 法拉第电解定律： 阳极金属去蚀量与电荷量（Q=It ）成正比 理论蚀除量： M=KQ= KIt （g） K---质量电化学当量 [g/(A·h)] v=ωQ= ω It （mm3） ω ---体积电化学当量 [mm3 /(A·h)] K =ρω ρ ---密度 [g/mm3];电流效率?： ? =实际蚀除量/理论蚀除量×100%;4.2.3.2 影响生产效率的因素;m=?M=?KQ=?KIt v=?V=??Q = ?? It 生产率=?KI (or = ??I) K---质量电化学当量 [g/(A·h)] ? ---体积电化学当量 [mm3 /(A·h)] K = ?? ?---密度 [g/mm3];通常铁和铁合金在NaCl电解液中的电流效率可按100%计算;计算题举例;;计算题举例;I=iA;电极间隙对生产率的影响; 蚀除速度va与电极间隙?成反比，双曲线关系。当电解温度，浓度，电压等加工条件不同时，可得不同形状的双曲线。;例题：温度30℃，质量分数为15%的NaCl电解液，对某一碳钢零件进行固定式阴极板扩孔，起始间隙为0.2mm（单边），电压12V。求：（1）加工开始时的蚀除速度;（2）间隙为1mm时的蚀除速度;（3）间隙由0.2mm扩到1mm需要时间。 解：va=??UR?/? 对于NaCl电解液， ?=100%； 表4-5：碳钢?=2.22mm3/(Amin); UR=U-(UC+Ua)≈12-2=10V 表4-3：导电率σ =0.207/ Ωcm＝ 0.02/ Ωmm 开始时：?0＝0 .2mm va=??UR?/?0＝1×2.22 ×10×0.02／0.2=2.22mm/min Δ＝1mm时， va=??UR?/? ＝1×2.22 ×10×0.02／1=0.444mm/min 加工时间：;4.2.3.3