電解加工技術的現(xiàn)狀與展望.pdf

《電解加工技術的現(xiàn)狀與展望.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、NewTe。nno呻。。。fSpecsaIMa咖岫特種加工新技術電解加工技術的現(xiàn)狀與展望CurrentStatusandProspectofElectrochemicalMachiningTechnology陳遠龍中國機械工程學會特種加工分會常務理事．電化學加工技術委員會主任。合肥工業(yè)大學特種加工研究所所長．研究員。博士。主要從事特種加工技術及裝備的研發(fā)工作。電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加工方法，具有加工范圍廣、生產率高、表面質量好、工具陰極無損耗等顯著優(yōu)點。尤其適合于難加T材料和復雜形狀零件的加工。在經歷大約20年的低潮后，從20世紀90年代

2、后期起，電解加工又重新煥發(fā)了生機。其研究機構及人員逐漸壯大，應用領域(尤其在航天、航空、兵器領域)進一步擴展，研究合肥工業(yè)大學陳遠龍張正元相對傳統(tǒng)加工和其他優(yōu)勢特種加工技術而言，電解加工的基礎理論較為薄弱，工藝技術尚未成熟。正因如此。其有待研究、開發(fā)的空間也更為廣闊。近期，電解加工工藝技術研究涉及的方向主要集中在微秒級脈沖電流加工、微細加工、數(shù)控展成加工、加工間隙的檢測與控制及磁場對電解加工的影響等重點領域。成果及論著數(shù)量激增，工藝技術水平、設備性能及產業(yè)發(fā)展均達到了一個新的高度。工藝技術研究相對傳統(tǒng)加工和其他優(yōu)勢特種加工技術而言，電解加工的基礎理論較為薄弱，工藝技術尚未成熟。正因如此

3、，其有待研究、開發(fā)的空間也更為廣闊。近期，電解加工工藝技術研究涉及的方向主要集中在微秒級脈沖電流加工、微細加工、數(shù)控展成加工、加工間隙的檢測與控制及磁場對電解加工的影響等重點領域。1微秒級脈沖電流加工自20世紀70年代初起，前蘇聯(lián)、美國、日本、法國、波蘭、瑞士、德國等國家相繼開始了對脈沖電流電解加工的研究。在國內，多家單位也開展了毫秒級脈沖電流電解加工的研究并成功用于T業(yè)生產。隨著近代功率電子技術的不斷發(fā)展，新型快速功率電子開關元件如MOSFET、IGBT等出現(xiàn)．使得微秒級脈沖電流電解加工的實現(xiàn)成為可能。20世紀90年代以來，微秒級脈沖電流電解加丁基礎工藝研究取得突破性進展。研究表明，

4、此項新技術可以提高集中蝕除能力，并可實現(xiàn)0．05ram以下的微小間隙加工，從而可以較大幅度地提高加工精度和表面質量，型腔最高重復精度可達0．05ram，最低表面粗糙度可達0．40“m11-21，有望將電解加T提高到精密加t的水平，而且可促進加t過程穩(wěn)定并簡化工藝，有利于電解加1二的擴大應用。國內外眾多研究機構利用微秒級脈沖電流開展了模具型腔及葉片型面加工、型腔拋光、電解刻字、電解磨等工藝可行性試驗以及氣門模具2010年第5期·航宅制造技術47生產加丁試驗。2微精加工微細加工是當前電解加T研究中最熱點的方向。從原理上而言，電化學加T技術可分為2類：一類是基于陽極溶解原理的減材技術，如電解

5、加工、電解拋光等；另一類是基于陰極沉積原理的增材技術，如電鍍、電鑄、刷鍍等。這2類技術有一個共同點，即材料的去除或增加過程都是以離子的形式進行的。由于金屬離子的尺寸非常微小(1—10。1nm級)，因此，相對于其它“微團”去除材料方式(如微細電火花、微細機械磨削)，這種以“離子”方式去除材料的微去除方式使得電化學加工技術在微細制造領域、以至于納米制造領域存在著極大的研究探索空間。從理論上講，只要精細地控制電流密度和電化學發(fā)生區(qū)域，就能實現(xiàn)電化學微細溶解或電化學微細沉積。微細電鑄技術是電化學微細沉積的典型實例，它已經在微細制造領域獲得重要應用。微細電鑄是LIGA技術一個重要的、不可替代的組

6、成部分，已經涉足納米尺寸的微細制造中，激光防偽商標模版和表面粗糙度樣塊是電鑄的典型應用【3】。但電化學溶解(成形)加工的雜散腐蝕及f'HJ隙中電場、流場的多變性嚴重制約了其加工精度，其加T的微細程度目前還不能與電化學沉積的微細電鑄相比。目前電化學微精成形加工還處于研究和試驗階段，其應用還局限于一些特殊的場合，如電子工業(yè)中微小零件的電化學蝕刻加工(美國IBM公司)、微米級淺槽加工(荷蘭飛利浦公司)、微型軸電解拋光(日本東京大學)已取得了很好的加工效果，精度已可達微米級【3l。微細直寫加工、微細群縫加工及微孑L電液束加工，以及電解與超聲、電火花、機械等方式結合形成的復合微精工藝已顯示出良好

7、的應用前景【3’4l。近年來，基于毫秒、微秒、納秒及48航空制造技術·2010年第5期群脈沖電源，采用單純電解、電解與超聲復合、電解與電火花復合、電解與線切割復合等加工T藝，在蜂窩狀微坑、微細槽、微細軸、微細群孔、微細群圓柱、微器件等加1二中，投入了大量的研究。為此，還開發(fā)了多功能三維微細電解加工系統(tǒng)、電解微細加工監(jiān)控系統(tǒng)、微螺旋電極等裝置。研究內容涉及微細加T丁藝條件、陰極設計制造、加工數(shù)學模型建立、運動學仿真、工件表面電場分布有限元分析、反