电化学加工技术—原理、工艺及应用

电化学加工技术—原理、工艺及应用

目      录

绪论

第一章 电解加工的理论基础

1.1 电解加工过程的电化学特性

1.1.1 电解和电解加工

一、 电解

二、 电解加工

1.1.2法拉第定律和电流效率

一、 法拉第定律

二、 电流效率

三、 电解加工速度

1.1.3电极电位和电极反应的顺序

一、 电极电位

二、 电极电位的高低决定电极反应的顺序

1.1.4 外电场作用下电极的极化

一、 阳极极化曲线及其特征

二、 极化的原因及极化的类型

1.1.5 加工间隙的形成及其对电解加工成形的决定作用

一、 电解加工间隙的形成    

二、 加工间隙对电解加工成形精度的决定作用

1.2 电解加工间隙中的电场特性

1.2.1 电场的物理描述

一、 静电场

二、 导电媒质中的电场

1.2.2 电解加工间隙中的电场分布

1.2.3 基于电场分布的电解加工成形规律研究

一、 简化电场、近似处理的成形规律研究

二、 基于实际电场分布的成形规律研究

三、 工具阴极的设计方法

1.3 电解加工间隙中的流场特性

1.3.1电解加工间隙中的流动特性—气液两相流动

一、 气液两相流的流动参数

二、 电解加工间隙中气液两相流动模型

1.3.2 基于流场分析的电解加工成形规律

一、 流场参数及加工间隙分布规律

二、 气液两相流动对电解加工过程的影响

三、 流场对成形规律的影响

1.4 电解加工间隙及电解加工成形规律的综合分析

1.4.1 加工过程的基本微分方程及应用

一、 电解加工的间隙过渡微分方程

二、 平衡间隙

三、 法向间隙

四、 侧面间隙

五、 平衡间隙理论的应用

1.4.2理想电解加工过程和成形规律

1.4.3非理想电解加工过程及其成形规律

一、 关于电导率的变化

二、 关于电流效率的变化

三、 电导率、电流效率变化对电场分布的影响

 

第二章  电解加工工艺基础

2.1  电解加工工艺及工艺参数

2.1.1 电解加工工艺特点

2.1.2 电解加工工艺参数及其对加工的影响

一、 电流密度对加工的影响

二、 加工电压的影响

三、 电解液流场参数的影响

2.1.3 工艺参数的选择

2.2  电解液

2.2.1 电解液的作用、要求及分类

一、 电解液的作用

二、 对电解液的要求

三、 电解液的类型

2.2.2 电解液选择原则及常用电解液

一、 电解液选择的原则

二、 常用电解液

三、 低浓度复合电解液

四、 常用材料加工电解液配方举例

2.2.3 混气电解加工及混气电解加工

一、 混气电解液的特点

二、 混气电解加工工艺参数的选择

2.3  电解加工的流场设计

2.3.1 电解液流动形式

一、 流动形式的分类及特点

二、 确定流动形式的一般原则

2.3.2 电解液流速和进口压力

2.3.3 流场均匀性设计

一、 通液槽（孔）的设计与流场均匀性

二、 防止电解液在间隙中产生分离现象和空穴现象

2.3.4 混气电解加工气液混合器及其设计

一、 气液混合器结构形式

二、 气液混合腔几何尺寸设计

三、 气液混合器的安装位置

2.3.5 电解加工流场设计实例

2.4  电解加工精度

2.4.1 电解加工精度及加工误差

2.4.2 影响电解加工精度的基本规律

一、 电解加工的误差特性

二、 电解加工工艺参数对加工精度的影响

2.4.3 提高加工精度的工艺途径

一、 采用钝性电解液，包括低浓度复合电解液

二、 采用混气电解加工

三、 小间隙加工、大间隙冲刷、周期供电加工

2.5  电解加工表面质量

2.5.1 电解加工表面质量的特点

2.5.2 电解加工表面粗糙度及其影响因素

2.5.3 电解加工可能产生的表面缺陷及相应防止措施

2.5.4 电解加工表面质量对零件疲劳强度的影响

 第三章 电解加工设备

3.1  电解加工设备的总体论述

3.1.1  电解加工设备的组成和功能

3.1.2  电解加工设备的分类和选型

3.1.3  电解加工设备的总体设计原则

一、 电解加工设备的特殊工作条件以及由此带来的特殊问题

二、 对电解加工设备的基本要求、总体设计中应考虑的主要问题及遵循的主要原则

三、 电解加工设备规格、性能参数的计算及选用的依据

3.2  电解加工机床

3.2.1  机床的构成及特点

3.2.2  电解加工机床总体方案的制定

一、 总体布局的类型

二、 机床运动系统的布局原则

三、 总体布局对机床性能的影响

3.2.3  机床主要部件的典型方案

一、 床身

二、 滑枕头

三、 进给系统

四、 工作箱部件

五、 导电装置

3.2.4  两类常用电解加工机床简介

一、 叶片电解加工机床

二、 立式单头电解加工机床

3.3  电解液系统

3.3.1  电解液系统的功能及其特点

3.3.2  两种典型的电解液系统

一、 德国AEG公司配置的电解液系统

二、 英国R.R.公司电解液系统的布局

3.3.3  电解液系统各部件的选用原则

一、 主泵

二、 电解液槽

三、 热交换器

四、 电解液净化及电解产物处理装置

3.4  电解加工电源及短路保护系统

3.4.1  电解加工电源的基本要求

3.4.2 电解加工电源的基本类型

一、 直流电源

二、 脉冲电流电解加工电源

三、 高频、窄脉冲电解加工电源工程化样机的研制

四、 脉冲电流电解加工电源还需进一步研究解决的问题

3.4.3 快速短路保护的特点

一、 电解加工中产生火花和短路的原因

二、 电解加工短路保护系统应具备的特殊功能

3.4.4 两种有代表性的直流电源短路保护系统

一、 Anogard检测系统及Microbar切断装置

二、 AEG短路保护系统

三、  新型脉冲电源的快速短路保护装置

3.5  电解加工自动控制系统

3.5.1  控制系统的组成、功能及控制模式

3.5.2  电解加工设备控制系统的典型方案及典型元件

一、 参数控制方案

二、 循环过程控制方案

三、 电导率传感器

3.6  电解加工工艺装备

3.6.1  工艺装备的功能及特殊要求

一、 电解加工工艺装备的功能和组成

二、 电解加工工艺装备的特殊技术要求

3.6.2  特殊材料的选用及结构设计中的特殊问题

一、 解决耐蚀问题的技术措施

二、 确保工艺装备精度和稳定性的技术措施

三、 导流和导电方式

3.6.3  几种夹具结构的实例

一、 叶片电解加工夹具

二、 型腔电解加工夹具

三、 筒形零件电解加工夹具

第四章  电解加工的应用

4.1概述

4.1.1 电解加工应用概况

4.1.2 选用电解加工工艺的基本原则

4.2 模具型面加工

4.2.1  模具型面电解加工特点及应用范围

一、 模具型面电解加工特点

二、 模具型面电解加工的应用范围

4.2.2  模具型面电解加工工艺

一、 工具阴极的制造

二、 电解液

三、 电解液的流动形式

四、 电流模式

五、 阴极进给方式

六、 典型应用实例

4.3 叶片型面加工

4.3.1 叶片电解加工的应用特点、分类和范围

一、 叶片电解加工的技术经济效果

二、 新结构、新材料叶片的出现以及精密毛坯技术，高速铣削技术的发展对电解加工叶片工艺应用的机遇和挑战

三、 叶片电解加工的分类、特点及应用范围

4.3.2 叶片电解加工工艺

一、 叶片电解加工中的特殊工艺问题—基准的选择及工艺路线的安排

二、 近几年来发展的叶片电解加工新工艺

4.4 深小孔、型孔电解加工

4.4.1深小孔电解加工

一、 加工装置

二、 工具阴极

三、 几个主要工艺问题

4.4.2 型孔电解加工

4.5 枪、炮管膛线电解加工

4.5.1膛线电解加工的特点和分类

一、 膛线电解加工的特点

二、 膛线电解加工的分类

4.5.2 膛线电解加工工艺：

一、工具阴极的结构形式及工艺特点

二、 电解液及工艺参数

4.5.3 膛线电解加工新技术的应用实例

一、 整体式阴极固定加工

二、 片状阴极移动式加工

三、 微机控制圆锥单边楔形工作齿阴极移动轨迹加工

四、 炮管膛线电解加工参数的微机控制

4.6 整体叶轮加工

4.6.1 等截面叶片整体叶轮电解套型加工

4.6.2 变截面扭曲叶片整体叶轮加工

一、成型平板阴极仿型电解加工叶间通道

二、 锥形砂轮仿型电解磨削叶片型面

4.6.3 应用实例

4.7  电化学去毛刺

4.7.1 概述

4.7.2 电化学去毛刺的工艺特点

一、 局部阳极溶解

二、 非加工面保护

三、 固定式阴极加工

四、 专用夹具、阴极

五、 流场选型特征

六、 常用加工参数

4.7.3 电化学去毛刺的设备

一、 电化学去毛刺设备的类型

二、 通用型电化学去毛刺设备

三、 专机型电化学去毛刺设备

4.7.4 电化学去毛刺应用实例

4.7.5 电化学去毛刺的新发展

 

第五章  电解加工新技术

5.1 脉冲电流电解加工  

5.1.1 脉冲电流电解加工的基本特征

一、脉冲电流电解加工的物理、化学特性

二、物理、化学特性的改善对加工结果的影响

5.1.2 低频、宽脉冲电流电解加工

一、加工效果

二、应用实例

三、目前存在的问题

5.1.3 高频、窄脉冲电流电解加工

一、高频、窄脉冲电流引发的间隙过程物理、化学特性的新变化

二、HSPECM的加工效果

三、HSPECM用于生产的可行性——典型产品加工试验结果

四、综合技术经济效果分析

5.2  数控展成电解加工

5.2.1 数控展成电解加工系统组成

5.2.2 旋转阴极展成电解加工

一、间隙特性

二、工艺特性

三、加工实例

5.2.3“单直线刃”喷射式阴极展成电解加工

一、间隙特性

二、加工实例

5.2.4 整体叶轮的数控展成电解加工

一、展成运动构成

二、自动编程

三、阴极设计

四、数控电解机床及多轴联动数控系统

五、加工工艺

5.2.5 闭式整体构件数控电解加工

一、几何结构特点及加工方案规划

二、工具阴极及数控运动设计

三、成形规律分析及加工过程的计算机模拟

四、数字化制造技术的应用

5.3 小间隙电解加工

5.3.1 小间隙电解加工的工艺特点

一、小间隙加工提高精度的原理

二、高电流密度区的电解液加工特性

三、小间隙非线性型腔加工

四、用倒置绝缘腔结构的阴极小间隙套型

5.3.2 设备保障条件

5.3.3 典型应用

一、带冠叶片型面加工

二、试片套型加工

三、导流架套型加工

四、叶片套型加工

五、涡轮转子叶片套型加工

六、叶栅环叶片套型加工

七、导向环叶片套型加工

八、静叶栅叶片套型加工

5.4 小孔电液束加工

5.4.1电液束加工工艺要点

一、电液束加工过程及相应控制

二、喷管结构及阴极位置

三、电解液

5.4.2 电液束加工的应用

5.5 电解擦削

5.5.1电解擦削装置简介

一、电解擦削设备

二、电解擦削电源

三、电解擦削阴极    

5.5.2 电解擦削工艺要点

一、电解液供给及电解擦削工作方式

二、电解擦削的操作过程

三、脉冲电流电解擦削的特点

5.5.3 应用实例

一、窄长键槽、深小孔精加工

二、模具型面光整加工

5.6 微细电解加工(编著：朱永伟)

5.6.1 微细电解加工的基础条件

一、微细电解加工误差的形成

二、实现微细电解加工的基本技术条件

5.6.2 微细电解加工方法

一、电解蚀刻

二、微细电解直写加工

三、微细电解抛光

5.6.3  复合微细电解加工研究方向

 

第六章 复合电解加工

6.1 电解磨削

6.1.1电解磨削加工原理

一、电解磨削的基本原理

二、电解磨削加工的特点

6.1.2电解磨削工艺和设备

一、影响电解磨削生产率的主要因素

二、影响加工精度的因素

三、影响表面粗糙度的因素

四、电解磨削用电解液的选择

五、电解磨削主要工艺参数

六、电解磨削设备

6.1.3电解磨削典型应用

一、硬质合金刀具的电解磨削

二、硬质合金轧辊的电解磨削

6.2 电解磨料光整加工

6.2.1电解磨料光整加工机理与特点

一、电解磨料光整加工基本原理

二、电解磨料光整加工的特点

6.2.2工艺参数对光整加工质量的影响及参数选择

一、电化学作用部分

二、机械作用部分

三、工件材料的影响

四、其它影响因素

6.2.3 典型应用与发展

一、典型应用

二、发展前景

6.3 超声—电解复合加工

6.3.1超声—电解复合加工原理及工艺特点

一、超声——电解复合加工原理

二、超声——电解复合加工工艺特点

6.3.2 研究现状和应用前景

6.4 电解—电火花复合加工

6.4.1 电解—电火花复合加工原理及工艺特点

一、电解电火花复合加工的产生与发展

二、电解电火花复合加工的基本原理

三、电解电火花复合加工的工艺特点

6.4.2 电解—电火花复合加工的研究、应用和发展

一、工作液的研究

二、电源波形的研究

三、复合加工的工艺规律研究

四、加工应用的试验研究

五、电解电火花复合加工的发展及应用前景

 

第七章  电铸成形和电刷镀加工

7.1  电铸成形加工原理

7.1.1 加工原理

7.1.2 电铸金属沉积质量的计算和电铸成形速度

一、电铸金属质量的计算

二、电铸成形速度

7.1.3 电场、流场设计

一、电铸中的电场及其设计

二、电铸中的流场及其设计

7.2  电铸工艺

7.2.1 电铸工艺条件和工艺参数及其对电铸速度、质量的影响

一、电铸镍

二、电铸铜

7.2.2 提高电铸速度、改进电铸质量的措施

一、强制电铸液快速流动

二、阴极（原模）高速运动

三、摩擦阴极表面法

四、脉冲电铸

7.3  电铸的应用和发展

7.3.1 电铸的典型应用

一、CD唱片模具制造

二、波导管成形

三、滤网制造

四、激光防伪商标压印模型面成形

五、金首饰制作

六、火箭驱动器内置冷却槽燃烧室

7.3.2 电铸技术的发展趋势

7.4  电刷镀加工

7.4.1 加工原理

7.4.2 工艺要点

一、电刷镀工艺

二、电刷镀的工艺特点

三、电刷镀的典型工艺过程

四、电刷镀工艺参数的选择

7.4.3 电刷镀的典型应用

一、电刷镀技术的应用范围

二、电刷镀工艺技术的研究及发展

 

第八章 电化学加工技术的发展趋势

8.1 基于电化学加工原理和复合加工原理而不断创新、发展新加工技术

8.1.1 高频、窄脉冲电流电解加工

8.1.2  高速、高压、小间隙电解加工

8.1.3  数控电解加工

8.1.4  复合电化学加工

8.2 计算机控制技术将得到更高水平的应用

8.2.1 电化学加工过程（参数）的自动控制

8.2.2  CAD/CAM技术、数字化制造技术的应用

8.2.3 提高加工设备的计算机控制水平

8.3 微细电化学加工技术探索

8.4 绿色电化学加工

 

参考文献