淺談復(fù)合電解加工技術(shù)研究現(xiàn)狀

淺談復(fù)合電解加工技術(shù)研究現(xiàn)狀

陳陽

(南昌航空大學(xué)，江西 南昌 330063)

摘要：在日新月異的現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展下，單一的電解加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們的加工要求，為了彌補(bǔ)其不足，復(fù)合電解加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，本文介紹了兩種復(fù)合電解加工技術(shù)及其研究現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：復(fù)合電解加工電解—電火花復(fù)合加工超聲電解復(fù)合加工

電解加工(Electrochemical Machining，ECM)是以陽極溶解原理通過工具電極的行進(jìn)在加工工件表面復(fù)制工具電極形狀的一種加工技術(shù)[1]，然而傳統(tǒng)的電解加工有著加工精度不高，加工穩(wěn)定不好等缺點(diǎn)，隨著加工制造業(yè)的發(fā)展，人們希望通過其他加工技術(shù)與電解加工技術(shù)相復(fù)合，以期能解決傳統(tǒng)電解加工的缺點(diǎn)。

1復(fù)合電解加工

隨著高新制造業(yè)的飛速發(fā)展，單一的傳統(tǒng)的加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代的加工要求，因此需要對一些新技術(shù)的基本原理、加工機(jī)理、工藝規(guī)律、加工穩(wěn)定性等進(jìn)行了深入研究，不斷研發(fā)新的工藝，其中就包括高效率、質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工技術(shù)。

所謂復(fù)合加工技術(shù)就是將兩種或幾種加工方法融合在一起，發(fā)揮各自所長，取長補(bǔ)短，利用多種形式能量的綜合作用來實(shí)現(xiàn)對工件材料的加工，進(jìn)一步提高加工精度、加工效率和表面質(zhì)量。復(fù)合電解加工是在電解加工的原理基礎(chǔ)結(jié)合其他加工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，相輔相成，彌補(bǔ)傳統(tǒng)電解加工的不足。近年來，由于復(fù)合加工技術(shù)可以取得很好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果，受到了世界各國的普遍關(guān)注，特別是先進(jìn)工業(yè)國家。復(fù)合加工技術(shù)發(fā)展非常迅速，應(yīng)用也十分廣泛，現(xiàn)已成為制造發(fā)展的主流技術(shù)[2.3]。

以下，本文將介紹兩種復(fù)合電解加工技術(shù)及其研究現(xiàn)狀。

2電解—電火花復(fù)合電解加工

電解—電火花復(fù)合加工是在電解液中的放電加工，放電機(jī)理與電火花加工不同，其放電周期比電火花加工放電周期長且強(qiáng)度大，故又稱為電解電弧加工。電解電火花復(fù)合加工所使用的工作液具有導(dǎo)電性，其放電蝕除的過程主要是陰極析氫電子遷移，形成極間氣泡，形成放電通道，進(jìn)而產(chǎn)生電火花使陽極蝕去。電解電火花復(fù)合加工過程中必須避免形成穩(wěn)態(tài)的電火花(即在相同的位置持續(xù)放電)，并且可以控制電火花放電強(qiáng)度進(jìn)行不同類型的加工。如作光整加工時，就必須以微電火花進(jìn)行加工。作成型加工時，可以使用正常的放電強(qiáng)度。圖1為電解電火花復(fù)合加工示意圖[4.5]。

圖1　電解電火花復(fù)合加工示意圖

電解—電火花的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

(1)加工生產(chǎn)率高。

由于其加工過程能量利用率高，火花放電比較穩(wěn)定，放電作用與電解相互促進(jìn)，相輔相成，發(fā)揮出兩種加工方法的特點(diǎn)，在平均電能相差不大的情況下，復(fù)合加工的生產(chǎn)效率比單一的電解加工和電火花加工高很多。

(2)加工精度較高。

放電作用能有效的減小加工間隙，加工時的金屬粒較少，減少了二次放電可能性，由此提高了其加工精度。

(3)表面質(zhì)量較好。

比電火花加工的粗糙度要好很多，但稍不如單一電解加工的表面質(zhì)量。

(4)電極存在消耗。

由于加工時有電火花的產(chǎn)生，工具會出現(xiàn)消耗，但合理的改善電解液能使電極消耗降比較低。

電解—電火花加工目前還存在著不少問題，電解加工部分的蝕除與電火花加工部分的蝕除比例不能得到很好的控制。更深入地研究其機(jī)理，搞清楚其電解過程，放電過程與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，研究出更好的復(fù)合電解液配方以及有效降低電極消耗的措施是其今后的發(fā)展方向。

3超聲電解復(fù)合加工

超聲電解復(fù)合加工是一種將超聲機(jī)械拋磨和電解加工兩部分功能融合在一起的復(fù)合加工技術(shù)。在復(fù)合加工時，工具與工件分別接直流電源的負(fù)極和正極。同時，在工具和工件之間充滿鈍化性電解液。工件陽極因電解作用產(chǎn)生質(zhì)地較脆的氧化層，工作液中的磨粒因超聲波的帶動撞破工件表面質(zhì)地較脆的氧化層，并由工作液帶走碎屑，工件表面的基體金屬因氧化層破碎再次暴露出來。工具就這樣以超聲頻率對工件表面進(jìn)行拋磨，不斷地將鈍化膜突起部位去除，被去除鈍化膜的表面迅速溶解，溶解的產(chǎn)物被電解液帶走，溶解不斷地進(jìn)行，從而提高加工表面的粗糙度。圖2為超聲電解復(fù)合加工示意圖。

圖2　超聲電解復(fù)合加工示意圖

研究表明，復(fù)合后的超聲電解加工有以下特點(diǎn)[6.7]：

(1)加工范圍廣。

可以加工高硬度鋼、鈦合金、超合金或其他硬度較高的金屬。

(2)粗糙度良好。

(3)仿形程度高。

可以加工如階梯孔，異性斷面孔等型腔。

(4)加工效率高。

超聲電解復(fù)合加工可以避免加工速度過慢以及工具損耗過大的問題。

超聲電解復(fù)合加工因其優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于合金制作工業(yè)。

4結(jié)束語

近年來，隨著對電解加工原理研究的深入，在電解加工的基礎(chǔ)上發(fā)展出了很多新型的復(fù)合電解加工工藝，如文中沒有介紹到的電解磨削加工、電解光整加工和電解—刻蝕層加工等等，這些新的復(fù)合加工方式能在一定程度上改善傳統(tǒng)電解加工的不足，使其加工精度更高、效率更快、損耗更低。經(jīng)過不斷的改良和創(chuàng)新，復(fù)合電解加工在將來一定能在航空工業(yè)、加工制造業(yè)等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景[8.9]。

參考文獻(xiàn)

[1]左敦穩(wěn)，現(xiàn)代加工技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[2]王建業(yè)，徐家文.電解加工原理及應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001.1.

[3]范植堅(jiān)，李新忠，王天誠，等.電解加工和復(fù)合電解加工[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.10.

[4]陳鋼，沈立勤.脈沖電解電火花復(fù)合小孔加工工藝的探討[J].模具工業(yè)，2001，(03).

[5]仲繼卉.電解電火花機(jī)械磨削復(fù)合加工新方法研究[D].山東科技大學(xué)，2006.

[6]徐玉明.超聲—電解復(fù)合微細(xì)加工應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2007.

[7]曹鳳國，張勤儉.超聲加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].電加工與模具，2005，(S1).

[8]張建華，張勤河，賈志新.復(fù)合加工技術(shù)[J].北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[9]黃春峰，賴傳興，陳樹全.現(xiàn)代特種加工技術(shù)的發(fā)展[J].航空精密制造技術(shù).2001(37)，No.6：14-19.