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    電解去毛刺加工物理及化學(xué)過程
    發(fā)布者:zhwedm  發(fā)布時(shí)間:2011-03-23 13:42:22

    電解去毛刺是一種符合“綠色制造”要求的先進(jìn)去毛刺工藝。該工藝采用脈沖電源代替直流電源,并在非線性電解液中進(jìn)行加工;加工時(shí),工件接脈沖電源的正極,與毛刺部位相對(duì)應(yīng)的工具電極接脈沖電源的負(fù)極,工件陽(yáng)極與工具陰極之間保持較小的加工間隙,且工具陰極無進(jìn)給。該工藝具有以下特點(diǎn):①由于加工所用電解液為中性無機(jī)鹽水溶液,因此不會(huì)污染環(huán)境;②由于脈沖電流的間隙作用和壓力波的攪拌作用改善了加工間隙內(nèi)的電場(chǎng)和流場(chǎng)條件,降低了對(duì)電解液流動(dòng)特性的要求,因此有利于獲得穩(wěn)定、理想的加工過程;③由于在加工過程中無切削力,不會(huì)形成附加應(yīng)力和表面變質(zhì)層,因此可改善加工表面微觀幾何形貌以及零件的物理、化學(xué)和機(jī)械性能   脈沖電解去毛刺加工的基本原理如圖1所示。工件接脈沖電源的正極,工具電極接脈沖電源的負(fù)極,工具陰極與工件毛刺部位對(duì)應(yīng)放置。加工時(shí),首先在加工間隙內(nèi)加入電解液,然后接通脈沖電源,此時(shí)工件陽(yáng)極表面將發(fā)生氧化反應(yīng),工具陰極則將發(fā)生還原反應(yīng)。工件陽(yáng)極的基本電化學(xué)反應(yīng)式為
    M-ne→Mn+
    Mn++n(OH)→Fe(OH)n↓

    工具(陰極)的基本電化學(xué)反應(yīng)式為

    2H++2e→H2↓

    加工時(shí),在工件陽(yáng)極附近形成一層很薄的氧化膜,可在工件陽(yáng)極與電解液之間起到隔離作用。該氧化膜具有較高的電阻和較小的電導(dǎo)率,可阻止工件陽(yáng)極表面進(jìn)一步溶解,對(duì)工件陽(yáng)極具有一定保護(hù)作用。在電解液的快速?zèng)_刷作用下,工件陽(yáng)極表面凹陷處的氧化膜因不易擴(kuò)散而較厚;工件陽(yáng)極表面凸出處(如毛刺、微觀凸出部位等)的氧化膜因容易擴(kuò)散而較薄。由于氧化膜的分布不均勻,使毛刺等凸出部位始終與新鮮的電解液接觸,因此毛刺部位的金屬溶解速度遠(yuǎn)大于陽(yáng)極表面的其它部位,從而使毛刺被迅速溶解、去除。

    在陽(yáng)極溶解過程中,根據(jù)電化學(xué)加工基本規(guī)律(法拉第電解定律)可推導(dǎo)出金屬陽(yáng)極(工件)沿進(jìn)給方向的深度蝕除速度va(mm/min)為

    va=hwi

    式中:h——電流效率

    w——被電解物質(zhì)的體積電化學(xué)當(dāng)量(mm3/A·h)

    i——電流密度(A/cm2)

    當(dāng)電解液的成分、濃度、加工溫度等參數(shù)確定后,陽(yáng)極某點(diǎn)的蝕除速度主要取決于通過該點(diǎn)的電流密度i。

    根據(jù)電場(chǎng)理論可知,在零件表面毛刺等凸出部位電荷較集中,在表面凹陷處電荷則較少。由于電力線分布不均勻,凸出部位的電力線分布密集,電流密度高,金屬去除較多(見圖2);凹陷部位的電力線分布相對(duì)稀疏,電流密度較低,金屬去除較少。由于毛刺處通過的電流密度遠(yuǎn)大于工件陽(yáng)極表面的其它部位,因此毛刺被迅速溶解。

    綜上所述,由于氧化膜分布不均勻,工件陽(yáng)極表面毛刺等凸出部位氧化膜較薄,可始終與新鮮電解液保持接觸,因此電化學(xué)反應(yīng)速度快;由于電力線分布不均勻,工件陽(yáng)極表面毛刺等凸出部位電力線分布密集,電流密度大,蝕除速度較快。因此,脈沖電化學(xué)去毛刺加工可達(dá)到迅速去除、溶解毛刺并形成光滑圓角的目的。通過合理采用工具陰極遮蔽技術(shù),可有選擇地去除毛刺,不會(huì)影響工件陽(yáng)極表面原有的尺寸精度和表面質(zhì)量
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