电解加工讲解

电解加工在航空工业中的应用前景(精)

电解加工在航空工业的应用前景 电解加工是近代才被采用的一种新型的加工方法。我国在 1958年首先在膛线加工中应用,后来逐渐地在深孔、花键孔、链轮、内齿轮、叶片、异形零件和模具制造等的方面推广而来。如今,电解加工已经是一种成熟的特种加工技术。它区别与冷加工,热加工,机械加工,而是利用化学能进行加工,完美的将化学工业与机械工 业结合起来。 电解加工及其复合加工今年来在航空航天工业的应用越来越多。电解加工以其加工速度快,便面质量好,不怕材料强、硬、韧个,无宏观机械切削力,工件阴极无损耗,可用同一个成型阴极作单方向送进而成批加工复杂型腔、型面、型孔的等优点, 在航空制造应用领域甚广。 叶片是航空发动机、汽轮机的重要零件。以前叶片的加工是靠在铣床上用靠模进行铣削,效率非常低,据综合统计,由于航空发动机叶片数量多且难加工,用传统切 削方法加工约占整台发动机加工劳动量的 30%以上。而相对于叶片的几何结构及 采用的材料,电解加工却能充分发挥其技术特长。我国、苏联、英国早在 20世纪 50年代末、 60年代初就开始采用电解加工叶片,尽管由于叶片精密锻造、精密铸造、精密辊轧技术的提高有更多的叶片采用精密成形,使电解加工叶片的数量有一些减少,但随着叶片材料向高强、高硬、高韧性方向发展和钛合金、钴镍超级耐热合金的采用,以及超精密、超薄、大扭角、低展弦比等特殊结构叶片的出现,对电解加工又提出了新的,更高的要求,电解加工依然是优选工艺方法之一。 特殊类型的孔加工是电解加工在航天制造中的另一种典型应用, 主要包括难切削材料构件上的深小孔、型孔加工。如空心冷却涡轮叶片和导向器叶片上的许多小孔 , 特别是深小孔和呈多向不同角度分布的小孔 , 用普通机械钻削方法特别困难 , 甚至不能加工 ; 而用电火花、激光加工又有表面再铸层问题 , 且加工孔深也有限 ; 采用电解方法则加工效率、加工质量明显提高 , 加工孔深大大增加 , 还可以采用复合多孔加工方式 , 使加工效率提高几倍、十几倍。

铅电解精炼的基本原理

铅电解精炼的基本原理集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

一、铅电解精炼过程的电极反应 铅电解精炼时属于下列的电化学系统 阴极电解液阳极 Pb(纯)PbSiF 6.H 2SiF 6.H 2oPb(含杂质) 由于电解液的电离作用，形成Pb 2+、H +阳离子和SiF62-、OH -阴离子： PbSiF 6=Pb 2++SiF 62- H 2SiF 6=2H ++SiF 62- H 2o=H ++OH - 由电化学系统分析，当通入直流电后，各种离子将作定向运动，阳离子奔向阴极，阴离子奔向阳极，电解液中的阴离子SiF62-、OH -向阳极移动，阳离子Pb 2+和H +向阴极移动，与此同时，在电极与电解液的界面上，发生相应的电化学反应(即电极反应)，在阳极上可以进行下列反应： Pb -2e =Pb 2+ 2OH —2e=H 2O+1/2O 2 SiF 62-—2e=SiF 6 同时，SiF 6+H 2o=H 2SiF 6+1/2O 2 实际上，在正常的电解条件下，只发生Pb —2e=Pb 2+反应，而不发生OH -和SiF 62-离子的 放电。 在阴极上，有可能发生Pb 2+和H +的放电反应： Pb 2++2e=Pb 2H ++2e=H 2 在正常的电解条件下，只发生Pb 2++2e=Pb 反应，而不发生2H ++2e=H 2反应。

综上所述，铅的电解精炼主要电极反应为： 在阳极上：Pb-2e=Pb2+(氧化，进入电解液) 在阴极上：Pb2++2e=Pb(还原在电极上析出) 显然，在电解过程的进行中，阳极会逐渐溶解变薄，阴极则会因金属Pb的析出而逐渐变厚，阳极泥层的增厚会使槽电压变高，过高的槽电压会导致电化序在铅以下的杂质金属溶解，并在阴极上析出，因此阳极泥的厚度必须加以控制。 正常的阴极是平滑致密的，沿阴极长度方向存在着明显的宽约1-1.5mm的纹路，呈铅灰间白色，并有金属光泽。 不正常的阴极结晶呈海绵状，疏松粗糙且发黑色，有时长树枝毛刺，或圆头粒状、瘤状的疙瘩。阴极的异常结晶不仅影响到它的质量，而是导致电流效率的下降。 阴极的结晶受下列因素的影响： 1、电解液中铅离子的浓度 铅离子的浓度过高会使阴极结晶粗糙，过低则又会使海绵状结晶产生，而且随电流密度的增大而加剧。海绵状结晶疏松多孔，极易脱落，一般生产中Pb2+浓度控制在80- 120g/L为宜。 2、电解液含酸 当电解液中游离硅氟酸太低时，也会恶化阴极结晶条件，甚至产生海绵状结晶。 3、添加剂 加入添加剂，在电极上吸附时，使得界面反应的不可递性增大。结晶过电位增大，为形成数目众多且尺寸小的晶核创造条件，添加剂是使铅电解精炼得以正常进行的极重要因素。加入胶质添加剂大大地改善了阴极的结晶状态，能对任何原因造成的阴极不规则结晶起到不同程度的抑制作用。析出铅的强度也与电解液含胶量有关，胶多则硬少则软。为了使添加剂获得最好效果，一般采用胶合添加剂，其种类和配比一般需要通过实验确定。

电解铝的生产工艺流程

一、电解铝的生产工艺流程： 氧化铝氟化盐碳阳极直流电 阳极气体 气体净化 铝水轧制或铸造 回收氟化物 排放废气净化澄清 浇铸 铝锭（电解铝） 二、电解铝的生产成本 电解铝的生产成本构成主要分为： 氧化铝、电力、辅料（氟化盐及阳极碳等）、人工和折旧三部分。其中氧化铝、氟化盐及碳素材料是电解铝的原材料。平均一吨的电解铝需要消耗1.95吨的氧化铝，25KG氟化盐。 1.氧化铝成本 一般来讲，每生产一吨电解铝需耗费2吨氧化铝，但目前大多数厂家生产一吨电解铝耗费氧化铝约在1.93吨—1.98吨之间，虽然这一比例随着各个厂家的努力还会有下降的趋势，但下降的幅度很小，我们理解为常量。目前，氧化铝的市场价格基本维持在2200元/吨—2300元/吨，我们按照市场的基本稳定价格维持在2200元/吨上下，我们取每生产一吨电解铝所耗费1.95吨为常数，可以计算出目前一吨电解铝所耗氧化铝费用为4290元。 2.电费成本 由于目前国内河南的电解铝产量较大，因此以河南的电价作为计算，河南电解铝工业电价约为0.442元/kwh。根据国家政策，7月1日起，国家电价总体上调0.025元/kwh，由此估算目前平均电价为0.467元/kwh。 电解铝行业耗电量很大，由于生产技术装备水平的差异，各生产企业每生产一吨电解铝所耗费的电量差异较大，目前国内大体在14000kwh—16000kwh之间，按照国家2008年的

耗电标准，每吨电解铝生产电解铝环节综合交流电耗为14400kwh，电价调整前与电价调整后的每吨电解铝的电费成本分别约为6365元和6725元，上涨幅度大概为360元。 3.辅料 （1）阳极碳成本 目前世界上的电解槽分为自焙槽和预焙槽。由于阳极碳要先经过焙烧，多了些工序，因此阳极碳块的价格相对较高。目前，自焙槽由于污染严重，逐渐被国家淘汰，所以以目前较为常用的预焙槽进行核算。一吨阳极碳的市场价格约为2000元，每生产一吨电解铝预焙槽耗碳0.6吨，据此得出一吨电解铝所耗费的阳极碳为1200元。 （2）氟化盐 目前，氟化盐的市场价约为2600元/吨，一般每生产一吨电解铝只耗用25KG。根据核算，大概一吨电解铝所耗费的氟化盐65元。 综上所述，国内每生产一吨电解铝所耗费的社会平均原材料成本为4290（氧化铝）＋6725（电价）＋1200（阳极碳）＋65（氟化盐）＝12280元。这仅仅是制造成本当中最基本的直接材料费用，而一个企业要维持简单的社会再生产必须得支付企业人员的工资、管理费用、财务费用和销售费用、摊销机器厂房折旧费用、银行贷款利息及税金等，这些都应该计入企业的生产成本。根据易贸的数据统计，目前国内企业这方面的成本约占整个电解铝生产成本的13%，按近期电解铝市场价格为12280元/吨计算，这方面的成本为2029元左右，那么一吨电解铝的总成本为17637元左右。

铝电解生产工艺流程设计

目录 第一章概述 (2) 1.2铝电解工业的发展趋势 (3) 2.1铝电解生产工艺流程 (4) 2.2 生产原料 (6) 2.2.1 原料 (6) 2.2.2 辅料 (7) 3.1 技术条件 (7) 3.1.1 电流强度 (7) 3.1.2 电流密度 (8) 3.1.3 解质水平与铝水平 (8) 3.1.4极距 (8) 3.1.5电解质分子比 (8) 3.1.6电解温度 (8) 3.1.7效应系数 (8) 3.2技术经济指标 (9) 3.2.1电流效率 (9) 3.2.2槽电压 (9) 3.2.3原铝直流电耗 (9) 3.2.4炭耗 (9) 3.2.5氟化盐消耗 (9) 4.1 铝电解槽电压的平衡计算 (11) 4.2 物料平衡计算 (13) 4.3 能量平衡 (14) 4.3.1 电能收入 (15) 4.3.2能量支出： (15) 4.4电解槽选型及台数的计算以产量的衡算 (16) 第五章设备选择 (17) 5．1 主要设备的设计 (17) 5．1.1电解槽设计参数的选择 (17) 5.1.2铝电解槽结构图 (18) 5.2 辅助设备选择 (18) 5.2.1 多功能机组 (18) 5.2.2 母线提升机： (20) 5.2.3 出铝抬包 (20) 5.2.4 槽控机 (21) 5.2.5 混合炉容量仪台数： (21) 5.2.6 铝锭铸造机台数 (22)

第一章概述 1.1 铝电解工业现状 目前, 电解铝工业仍以改善和提高霍尔-埃鲁法电解槽技术水平为主, 着力于节能减排, 降低能耗、物耗和原铝成本, 在从源头上就减少气固废物料污染的同时, 加强废物料废铝的无害化和资源化处理, 实现资源再生和循环利用, 进一步提高产品质量和扩大产品种类。 现代化预焙电解槽的电流强度继续向超大型化发展。继法国AP18和AP30型电解槽技术后, AP50技术已问世。最近, 俄罗斯铝业启动了电流强度为400 KA的RA400槽型电解槽系列两条。该系列是在原300 KA电解槽技术基础上开发的第二代超大型电解槽, 该槽日产量3 t, 电流效率94%, 电耗13800 kW·h/t, 减少33%污染物。目前正在开发450~500 KA电解槽, 预计将开展RA500电解槽试验。600~740 KA超大容量电解槽也在开发研究中。 国外大容量(300 KA以上)电解槽阳极电流密度为0.8 A/cm2以上, 主要经济技术指标: 电流效率93%~95%, 直流电耗13000~13500 kW·h/t(Al); 最先进的技术指标电流效率可达96%, 电耗略低于13000 kW·h/t(Al)。表1-2为彼斯涅AP30—AP50电解槽发展过程中的主要设计参数和技术经济指标。 法国彼斯涅AP系列电解技术被公认为代表当今国际领先水平。从AP电解系列技术中不难看出其具有如下几个特点: (1)阳极电流密度较高, 可达0.8 A/cm2以上, 单位阴极面积产能大。 (2)槽电压和电解稳定性均较高, 电解质过热度都较低, 不超过10℃, 槽膛内形中炉帮和伸腿的固相结壳厚度稳定合理, 因此电流效率高, 可达95%~96%, 电耗可低到13000 kW·h/t(Al), 槽寿命达2000天。 (3)分子比、氧化铝和阳极效应系数低, 说明其设计操作和控制技术水平高。 国外铝电解的数学模型、传感器、控制和新材料等功能化技术水平较高。采用的物理场数学模型精确有效, 电解槽结构设计质量高, 槽电解运行稳定性好, 电流效率可达95%~96%。应用了半连续传感器实时在线检测控制温度、过热度、分子比、熔体高度和氧化铝浓度。 控制水平先进, 控制效应系数向零目标发展。在高电流密度、高槽电压、高电解温度条件下, 通过槽电压、分子比和过热度的软件程序控制技术, 实现电解槽的能量平衡、物料平衡和液固相平衡, 即过热度和炉帮伸腿构成的固相电解质槽膛内型稳定合理。这样不仅电流效率高、炭耗低, 而且电解槽寿命长。 表1-2 彼斯涅AP30—AP50电解槽发展过程中的主要设计参数和技术经济指 标表

埃马克高精密电解加工(PECM)技术2_图文

页码 1 — 6 埃马克高精密电解加工(PECM 技术——应对难加工材料的解决方案 汽车生产行业发展飞速,其趋势之一就是,建设新的生产基地,迎接新的挑战。特别是南美和中国,正在建设大量的生产基地,这些基地的规划会受到多种需求的影响。不仅需要建设具备创新技术和高度灵活的生产线来确保产量的提高(例如,每天出厂的乘用车数量,还要必须保障产品质量的不断提高。因此,在研发更有效的新工艺方面,对机械工程设计行业的创新者们提出了更高的要求,而埃马克(EMAG 的PECM 技术在对难加工材料制成的复杂零部件进行加工时拥有巨大的优势。 汽车工业、航空工业以及其他工业部门的发展为加工行业带来了巨大挑战,因为随着这些行业的发展和技术的进步,他们需要越来越多的难加工材料,以及制造更多具有特别复杂几何形状的新零部件。制造这些零部件所需的新工艺必须能够保证高效的生产工艺,和保证绝对的工艺完整性。 关注高难度的加工要求 在这种背景下,显而易见,生产计划人员必须要努力寻找新的创新性加工工艺。同时人们经常会问:那些机械工程设计领域中的新技术能否应对不断增长的生产需求?对于这一问题,埃马克集团旗下的一家电解加工(ECM 技术公司 EMAG ECM GmbH 给出了一个特殊的答案。埃马克的专家们利用他们称之为 PECM 的技术(“ P ”代表“精密”,进一步改进了该工艺。他们从一开始就特别关注加工复杂零部件

过程中所需的高难度任务。正如 EMAG ECM 技术销售主管理查德 ·凯勒所说:“在加工高强度合金时,许多用户至今仍依赖高速铣削和电火花放电加工。但是这项技术有自己的劣势,比如,工具磨损非常大,而且产生高温对材料造成不良影响。在PECM 中,则不会存在这些问 页码 2 — 6 题,即使出现这些现象,所造成的影响也是微不足道的。事实上,这正是该项工艺的特殊优势所在。” 高质量的工艺 该项工艺具有出众的优势:加工高强度合金(又被称为“超级合金”以及其它难加工材料时,工具基本上没有明显的磨损。产品表面光洁度非常高:没有毛刺,也没有材料结构损害。这是如何实现的呢?首先, EMC 工艺在清除材料的过程中,动作非常柔和。工件作为阳极,工具作为阴极,在这两极之间有电解液,电解液可以将金属离子从工件上剥离。由于工具的阴极形状代表了所期望的工件形状,因此仅在需要清除的地方清除材料即可。通过这种技术, 可以在非接触式、不受热效应影响的情况下加工出曲面、环形通道、凹槽或腔室等形状,并且能够确保最高的精确度。 更高的效率 凯勒先生说:“这项工艺使我们能够生产最为精致和复杂的零部件。我们已经有意识地将 ECM 发展为 PECM ,以确保我们能够在越来越小的部件上实现更高精度

铝电解(电解铝)生产实用工艺技术大全-从入门到精通

铝电解（电解铝）生产工艺技术大全-从入门到精通 发布日期：2010-10-18 浏览次数：95 铝电解用的原材料大致分三类：原料——氧化铝；熔剂——氟化盐(包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等)；阳 现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为电解铝生产溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 化学反应主要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al 3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3 3eˉ=Al。 阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。 阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯，型材等。 1．生产工艺 (1)工艺机理铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法。所谓冰晶石－氧化铝融盐就是以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成的多相电解质体系，即为Na2AIF6-A12O3二元系和Na3AIF6-AIF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。 能够传导电流和在电流通过时改变自己成分的液体叫做电解质。 许多年以来，铝电解质一直以冰晶石为主体，其原因如下。 ①纯冰晶石不含析出电位（放电电位）比铝更正的金属杂质（铁、硅、铜等），只要不从外界带入杂质，电解生产可以获得较纯的铝。 ②冰晶石能够较好的溶解氧化铝，在电解温度950-970℃时，氧化铝在冰晶石溶液中的溶解度约为10％（质量）。 ③在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比同温度的铝液的密度小，它浮在铝液上面，可防止铝的氧化，同时使电解质和铝很好地分离，这既有利于电解过程，又简化了

铝电解工艺与控制

铝电解生产工艺与控制指南 第一部分热平衡分析与控制 在霍尔-埃鲁法中，能量是以两种方式供入的，一种是是以电能的方式供入，另一种是以碳燃烧的热能方式供入。电解槽的热平衡表达式为： Q热=W电+W碳-T△S-∑(H T-H298) 电解槽热平衡各影响因素的具体分析如下： 1.1 W电 电能热收入主要与槽电压和系列电流密切相关，在电解生产过程的正常情况下我们应力争保持槽电压和电流平稳，并尽可能减少阳极效应次数和效应持续时间，以维持热收入基本稳定。W电又是调节电解槽热平衡波动的最灵活，最方便的调控措施，因此生产中往往通过电流的变化来调整自然环境变化对电解槽热平衡体系的干扰，夏季适当降低部分电流，冬季适当提高部分电流以调整炉帮内外温差变化对电解槽散热能力的影响，从而保证炉帮基本稳定。通过保温料厚度来调节季节变化不但时间滞后而且对换极作业的浓度控制提出了更高的要求。对于原材物料的预热需求则采取短时间附加电压的方式来灵活的进行调节，这样可以提高对热平衡波动调节的针对性和及时性，个别槽的热平衡变化则通过设定电压的变更来灵活的进行调整。因此对于电能的调整必须坚持以适应电解槽的热平衡的需要为原则，力求节约。电流对热平衡的调整是系统的和长期的，不宜作频繁的变动，而电压对热平衡的调整则是灵活的和及时的，在其它条件不变的情况下电压对槽温的调节力度为日均电压提高10mv/天可以提高电解质和铝液温度3℃，而过热度提高必然增加热损失，电解槽热交换系数的典型值为500～1000W*m-2K-1,因此日均电压提高10mv实际只能提高1℃的槽温，但如果其它因素造成初晶温度降低或其它热损失增加则可能出现电压升高而槽温降低的异常现象。通过设定电压来调整槽温是滞后的，而根据热平衡变化采取短时间大幅度的电压附加方式及时调整各因素对槽温的干扰更符合电解槽的热平衡波动特性。 1.2 W碳 碳阳极的消耗也是电解槽热收入的重要来源，在950℃的电解生产环境下每公斤碳燃烧为CO2释放的热能约为7KWH，如果以240KA电解槽为例计算，每降低

关于电解加工的学习报告

关于电解加工的学习报告 系别：工程机械系 姓名：马瑞男 班级：13营销306 学号：30618

目录 一、关键词： (3) 二、载要： (3) 三、电解加工的概述： (3) 四、电解加工的工艺条件 (4) 五、电解加工的工艺特点 (4) 六、电解加工的特点和应用与发展 (6) 七、电解加工的局限性 (6) 六、参考文献 (7)

一、关键词：电解液、电化学阳极溶解、工艺特点、导电材料、混气电解加工、电流密度。 二、载要：电解加工是利用金属在电解液中产生电化学阳极溶解的原理工件进行成形加工的特种加工，与其它加工方法相比，电解加工具有如下特点：加工范围广、生产率高、加工质量好、可用于加工薄壁和易变形零件、工具阴极无损耗。 Electrochemical machining is the use of metal in the electrolyte on the principle of electrochemical anodic dissolution work piece forming processing of special processing, compared with other processing method, electrochemical machining has the following characteristics: machining range, high productivity, good quality, can be used for machining parts, tools and deformation cathode lossless. 三、电解加工的概述： 电解加工，英文是electrochemical machining，利用金属在电解液中产生电化学阳极溶解的原理工件进行成形加工的特种加工，又称电化学加工，英简称ECM。电解加工于20世纪50年代中期在苏联和美开始应用。日本于60年代初期发明的混入一定量压缩气的混气电解加工，提高了加工精度。加工原图电解加工原理图为电解加工的基原理。工件接直流电源的正极，为阳极。 Electrochemical machining, English is electrochemical machining, the use of metal in the electrolyte on the principle of electrochemical anodic dissolution work piece forming processing of special processing, also called electrochemical machining, the ECM for short. Electrochemical machining in the mid - 1950 - s application in the Soviet union and the us started. Invented by Japan in the early '60 s with a certain amount of compressed air mixed gas electrochemical machining, the machining precision is improved. Original electrolytic machining principle of the graph is the base principle of electrochemical machining. Artifacts to positive electrode of dc power supply, as the anode.

电解铝工艺流程

电解铝工艺 电解铝 - 简介 电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 电解铝 - 工艺流程 电解铝生产过程 铝电解工艺流程：现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。化学反应主要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al 3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3 3eˉ=Al。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。其生产工艺流程如下图： 氧化铝氟化盐碳阳极直流电 ↓↓↓↓ ↓ 排出阳极气体------ 电解槽

↑↓↓ 废气←气体净化铝液 ↓↓ 回收氟化物净化澄清 ↓↓↓ 返回电解槽 浇注轧制或铸造 ↓↓ 铝锭线坯或型材 电解铝 - 产业特点 电解铝 世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高污染行业。电解铝生产中排出的废气主要是CO2，以及以HF气体为主的气-固氟化物等。CO2是一种温室气体，是造成全球气候变暖的主要原因。而氟化物中的CF4和C2F6其温室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且会对臭氧层造成不同程度的影响。HF则是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g便可以致死。

电解铝工艺流程

电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，（950℃以上有可能形成热槽）在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 电解铝-工艺流程 电解铝生产过程 铝电解工艺流程：现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。化学反应主要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al 3O2。阳极： 2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3 3eˉ=Al。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康

需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。其生产工艺流程如下图：氧化铝氟化盐碳阳极直流电 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 排出阳极气体------ 电解槽 ↑ ↓ ↓ 废气← 气体净化铝液 ↓ ↓ 回收氟化物净化澄清 ↓ ↓ ↓ 返回电解槽 浇注轧制或铸造 ↓ ↓ 铝锭线坯或型材 电解铝-产业特点 电解铝 世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成

多相电解质体系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高污染行业。电解铝生产中排出的废气主要是CO2，以及以HF气体为主的气-固氟化物等。CO2是一种温室气体，是造成全球气候变暖的主要原因。而氟化物中的CF4和C2F6其温室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且会对臭氧层造成不同程度的影响。HF则是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g 便可以致死。 电解铝-发展现状 电解铝 中国铝电解技术自70年代末引进160KA中间下料预焙槽技术之后，从消化国外技术开始，揭开了中国现代铝电解技术发展的序幕，以铝电解槽热电磁力特性及磁流体数学模型研究为核心，在工艺、材料、过程控制及配套技术等方面展开了广泛深入的研究工作。九十年代以来，在基础理论、大型铝电解槽开发以及工程应用取得了一系列成果，开发成功了280、320KA以上的特大型电解槽技术，使铝工业的技术进步令人注目。大容量电解槽的开发，使中国铝电解技术总体上达到了国际先进水平，电解铝工业的面貌发生了根本的改变。 实际运行指标差。由于开发时间短，对中国大型铝电解槽在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行指标的生产指标与国际先进水平还有较大差距。多数在大负荷、小电网环境下运行，安全隐患多。铝电联营是中国电解铝企业发

铅电解精炼的基本原理

一、铅电解精炼过程的电极反应 铅电解精炼时属于下列的电化学系统 阴极电解液阳极 Pb(纯) Pb(含杂质) 由于电解液的电离作用，形成Pb2+、H+阳离子和SiF62-、OH-阴离子：PbSiF6= Pb2++ SiF62- H2SiF6= 2H++ SiF62- H2o=H++ OH- 由电化学系统分析，当通入直流电后，各种离子将作定向运动，阳离子奔向阴极，阴离子奔向阳极，电解液中的阴离子SiF62-、OH-向阳极移动，阳离子Pb2+和H+向阴极移动，与此同时，在电极与电解液的界面上，发生相应的电化学反应(即电极反应)，在阳极上可以进行下列反应： Pb-2e= Pb2+ 2 OH—2e= H2O+1/2O2 SiF62-—2e= SiF6 同时，SiF6+H2o= H2SiF6+1/2O2 实际上，在正常的电解条件下，只发生Pb—2e= Pb2+反应，而不发生OH-和SiF62-离子的放电。 在阴极上，有可能发生Pb2+和H+的放电反应： Pb2++2e= Pb 2 H++2e= H2

在正常的电解条件下，只发生Pb2++2e= Pb反应，而不发生2 H++2e= H2反应。 综上所述，铅的电解精炼主要电极反应为： 在阳极上：Pb-2e= Pb2+(氧化，进入电解液) 在阴极上：Pb2++2e= Pb(还原在电极上析出) 显然，在电解过程的进行中，阳极会逐渐溶解变薄，阴极则会因金属Pb的析出而逐渐变厚，阳极泥层的增厚会使槽电压变高，过高的槽电压会导致电化序在铅以下的杂质金属溶解，并在阴极上析出，因此阳极泥的厚度必须加以控制。 正常的阴极是平滑致密的，沿阴极长度方向存在着明显的宽约的纹路，呈铅灰间白色，并有金属光泽。 不正常的阴极结晶呈海绵状，疏松粗糙且发黑色，有时长树枝毛刺，或圆头粒状、瘤状的疙瘩。阴极的异常结晶不仅影响到它的质量，而是导致电流效率的下降。 阴极的结晶受下列因素的影响： 1、电解液中铅离子的浓度 铅离子的浓度过高会使阴极结晶粗糙，过低则又会使海绵状结晶产生，而且随电流密度的增大而加剧。海绵状结晶疏松多孔，极易脱落，一般生产中Pb2+浓度控制在80-120g/L为宜。 2、电解液含酸 当电解液中游离硅氟酸太低时，也会恶化阴极结晶条件，甚至产生海绵状结晶。 3、添加剂

电解加工

电解加工 概述：利用金属在电解液中产生电化学阳极溶解的原理对工件进行成形加工的特种加工，又称电化学加工，英文简称ECM。电解加工于20世纪50年代中期在苏联和美国开始应用。日本于60年代初期发明的混入一定量压缩空气的混气电解加工，提高了加工精度。 电解加工的工艺与原理：电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。 工艺条件: (1)工件阳极和工具阴极(大多为成型工具阴极)间保持很小的间隙(称作加工间隙)，一般在0.1-1mm范围内。 (2)电解液从加工间隙中不断高速(6-30m/s)流过，以保证带走阳极溶解产物和电解电流通过电解液时所产生的热量，并去极化。 (3)工件阳极和工具阴极分别和直流电源(一般为10-24V)连接，在上述两项工艺条件下，则通过两极加工间隙的电流密度很高，高达10-100A/cm2数量级。(4) 工件上与工具阴极凸起部位的对应处比其他部位溶解更快。随着工具阴极不断缓慢地向工件进给，工件不断地按工具端部的型面溶解，电解产物不断被高速流动的电解液带走，最终工具的形成状就"复制"在工件上。 应用：电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势，如炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工。电解加工具有如下特点: (1)加工范围广。 (2)生产率高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。 (3)加工质量好。 (4)可用于加工薄壁和易变形零件。 (5)工具阴极无损耗。 电解加工的局限性: (1)加工精度和加工稳定性不高。 (2)由于阴极和夹具的设计、制造及修正困难，周期较长，因而单件小批量生产的成本较高。 发展：为了提高加工精度，除采用混气电解加工外，还发展了小间隙高速进给电解加工（电解间隙值为0.03～0.10毫米）、脉冲电流和振动电解加工，并使用低浓度电解液等，这些都有利于提高加工精度。采用快速切断（短路保护）装置和加工参数适应控制系统，可提高机床本身的稳定性和自动化程度。掌握电解加工成形规律和采取反拷阴极法，能缩短阴极设计和制造周期。

电化学加工原理及应用总结

电化学加工原理及应用 电化学加工（Electrochemical Making），也称电解加工，是利用金属在外电场作用下的高速局部阳极溶解实现电化学反应，对金属材料进行加工的方法。常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。 电化学加工的原理： 电化学加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解来将工件成型的。如图1 所示，工件接直流电源的正极为阳极，按所需形状制成的工具接直流电源的负极为阴极。阳极表面铁原子在外电源的作用下放出两个电子，成为正的二价铁离子而溶解进入电解液中（Fe－2e＝Fe+2）。溶入电解液中的Fe+2又与OH－离子化合，生成Fe(OH)2沉淀，随着电解液的流动而被带走。Fe(OH)2 又逐渐为电解液中及空气中的氧氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀。 正的H+被吸收到阴极表面，从电源得到电子而析出氢气（2H+＋2e=H2↑）。电解液从两极间隙（0.1～0.8 mm）中高速（5～60 m/s）流过。当工具阴极向工件进给并保持一定间隙时即产生电化学反应，在相对于阴极的工件表面上，金属材料按对应于工具阴极型面的形状不断地被溶解到电解液中，随着工件表面金属材料的不断溶解，工具阴极不断地向工件进给，溶解的电解产物不断地被电解液冲走，工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状，如此下去直至将工具的形状复制到工件上。 电化学加工的应用： 电化学加工应用主要有电解加工、电化学抛光、电镀、电铸、电解磨削等方面。具体应用于发动机叶片加工、火炮膛线加工、加工锻模型腔、深孔、小孔、长键槽、等截面叶片整体叶轮以及零件去毛刺、难导电硬脆材料加工等。

航空发动机叶片加工----相对于叶片的几何结构及采用的材料, 电解加工能充分发挥其技术特长。尽管由于叶片精密锻造、精密铸造、精密辊轧技术的提高而有更多的叶片采用精密成形, 使电解加工叶片的数量有一些减少, 但随着叶片材料向高强、高硬、高韧性方向发展和钛合金、钴镍超级耐热合金的采用, 以及超精密、超薄、大扭角、低展弦比等特殊结构叶片的出现, 对电解加工又提出了新的、更高的要求, 电解加工依然是优选工艺方法之一。 如空心冷却涡轮叶片和导向器叶片上的许多小孔, 特别是深小孔和呈多向不同角度分布的小孔,用普通机械钻削方法特别困难, 甚至不能加工;而用电火花、激光加工又有表面再铸层问题, 且加工孔深也有限;采用电解方法则加工效率、加工质量明显提高, 加工孔深大大增加, 还可以采用复合多孔加工方式, 使加工效率提高几倍、十几倍。 为了满足第三代、第四代飞机高推重比、高可靠性的要求, 各类新型航空、航天发动机相继采用整体叶轮、整体叶盘结构。电解加工与数控技术的结合，是可望解决难切削材料整体叶盘的优质、高效、低成本加工问题的有效途径。 火炮膛线加工----随着兵器技术的发展，对火炮身管的要求也越来越高。随 着炮管材料变硬，膛线数目增多，槽线变深，缠角变大，机械拉削难以实现膛线的加工；因电解加工具有一次成型、加工效率高，离子级溶解、表面质量好，工具损耗小、无残余应力的优点，在深孔和膛线加工中尤为突出。因此，电解加工膛线变得不可或缺。 零件去毛刺----去毛刺是机械加工最后阶段必须进行的一项重要的技术，对 于可达性差、与主孔垂直的内部交叉阵列孔毛刺，一般的加工方法难以实现对其去除。目前国内主要采用手工的方法进行去除，该方法存在去除效率低、成本高的缺点，故需寻求一种去除效率高、自动化程度高的加工方法。 电化学去毛刺是金属在电解液中发生基于电化学作用的阳极溶解而去除零 件毛刺的加工工艺方法，这是一种先进的去毛刺技术，是电化学加工中发展较快、应用较广的一项工艺，它具有去除毛刺质量好、安全可靠、高效等优点，且能去除可达性差的复杂内腔部位的毛刺，现已在汽车发动机、航空航天、气动液压等领域得到运用。在汽车转向器中的螺杆轴上内交叉阵列小孔毛刺去除的实例实验验证中得到了良好的加工效果。 难导电硬脆材料加工----因半导体、光学玻璃、工程陶瓷等难导电硬脆材料 具有耐磨性强、硬度高等优良性能，故在电子、光学等领域得到了广泛应用。但难导电硬脆材料的脆性大，采用传统机械加工方法成本高、效率低，且易产生微裂纹，从而严重影响表面质量和性能。电加工是依靠电能、热能而不是机械能实现加工的，可以加工任何硬、脆、韧、软及高熔点的导电材料，而难导电硬脆材料一般不能直接采用电加工方法加工。郭永丰等研究了基于绝缘陶瓷辅助电火花加工原理在煤油中对绝缘陶瓷的电火花磨削加工，但加工效率较低。黑松彰雄研究了机械电解电火花复合磨削技术，该技术能实现对非导电陶瓷的高效精密加工，但仍存在放电难以控制和电能利用率低等问题。刘永红等提出了双电极同步伺服电火花机械复合磨削技术，实现了对非导电陶瓷的磨削加工，但辅助电极送给及控制系统较为复杂，导致放电状态难以精确控制。

超声波加工原理

第三节超声波加工 ●电火花加工和电解加工都只能加工金属导电材料，无法加工不导电的非金属 材料，而超声波加工不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆硬金属材料，而且更适合加工玻璃、陶瓷、半导体、锗和硅片等不导电的非金属脆硬材料，同时还可以用于清洗、焊接和探伤等。 一、超声波加工的原理 ●超声波加工（ultrasonic machining，USM）是利用工具端面作超声频振 动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法 ●超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化 作用的综合结果，其中磨料的连续冲击是主要的。 ●加工时在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液，并在工具头振动 方向加上一个不大的压力，超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动，变幅杆将振幅放大到0.01～0.15mm，再传给工具，并驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒，从材料上被打击下来。虽然每次打击下来的材料不多，但由于每秒钟打击16000次以上，所以仍存在一定的加工速度。 ●与此同时，悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象 促使液体钻入被加工材料的隙裂处，加速了破坏作用，而液压冲击也使悬浮

工作液在加工间隙中强迫循环，使变钝的磨料及时得到更新。 二、超声波加工的特点 ● ●a．可加工淬硬钢、不锈钢、钛及其合金等传统切削难加工的金属、非金属材 料；特别是一些不导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石及各种半导体等，对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金也能加工，但生产率低。 ●b．适合深小孔、薄壁件、细长杆、低刚度和形状复杂、要求较高零件的加工； ●c．适合高精度、低表面粗糙度等精密零件的精密加工。 ●（２）切削力小、切削功率消耗低 ●由于超声波加工主要靠瞬时的局部冲击作用，故工件表面的宏观切削力很小， 切削应力、切削热更小， ●（3）工件加工精度高、表面粗糙度低 ●可获得较高的加工精度（尺寸精度可达0.005～0.02mm）和较低的表面粗糙度 (Ra值为0.05～0.2)，被加工表面无残余应力、烧伤等现象，也适合加工薄壁、窄缝和低刚度零件。 ●（4）易于加工各种复杂形状的型孔、型腔和成型表面等， ●（5）工具可用较软的材料做成较复杂的形状。 ●（6）超声波加工设备结构一般比较简单，操作维修方便。 三、超声波加工的工艺规律

浅谈铝电解生产工艺技术

浅谈铝电解生产工艺技术 1．生产工艺 (1)工艺机理铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法。所谓冰晶石－氧化铝融盐就是以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成的多相电解质体系，即为Na2AIF6-A12O3二元系和Na3AIF6-AIF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。 能够传导电流和在电流通过时改变自己成分的液体叫做电解质。 许多年以来，铝电解质一直以冰晶石为主体，其原因如下。 ①纯冰晶石不含析出电位（放电电位）比铝更正的金属杂质（铁、硅、铜等），只要不从外界带入杂质，电解生产可以获得较纯的铝。 ②冰晶石能够较好的溶解氧化铝，在电解温度950-970℃时，氧化铝在冰晶石溶液中的溶解度约为10％（质量）。 ③在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比同温度的铝液的密度小，它浮在铝液上面，可防止铝的氧化，同时使电解质和铝很好地分离，这既有利于电解过程，又简化了电解槽结构。 ④冰晶石有一定的导电能力，这样使得电解液层的电压降不至过高。 ⑤冰晶石熔液在电解温度下有一定的流动性，阳极气体能够从电解液中顺利地排出，而且有利于电解液的循环，使电解液的温度和成分都比较均匀。 ⑥铝在冰晶石熔液中的溶解度不大，这是提高电流效率的一个有利因素。 ⑦冰晶石熔液的腐蚀性很大，但碳素材料能抗受它的侵蚀，用碳素材料作内衬建造电解槽基本上可以满足生产的要求。 ⑧在熔融状态下，冰晶石基本上不吸水，挥发性也不大，这将减少物料消耗并能保证电解液成分相对稳定。 以上所述有的是冰晶石的优点，也有的是它的缺点，如纯冰晶石的熔点较高（1008.5℃），导电性能不好和腐蚀性强，以及氧化铝在其中的溶解量不大等，这些导致了熔盐电解法生产

整体叶盘精密电解加工工艺

埃马克电化学公司关于整体叶盘精密电解加工 工艺综述面向未来的技术 EMAG ECM GmbH- A PECM Cost-Saving Approach to Blisk Manufacturing EMAG ECM GmbH, 2012 Abstract 摘要 整体叶盘的出现是为了满足市场的需求，与传统转子叶片和轮盘分离的装配式叶盘相比，由于减少了传统连接中的榫头，榫槽等装配零件，叶轮边缘负载降低，重量减轻 高达30%，同时由于避免了榫头气流损失也即减少动力消耗，从而也提高气动效率并 显著提高功率，有助于减少燃油消耗和废气排放。追溯其发展历史最初应用到高压压 气机以及商用压气机末端上。是现代燃气涡轮发动机中最具创新和挑战的零部件。 The emergence of BLISK(Bladed integrated Disk) is in order to meet the market demand calls, comparing with conventional separable assembled rotor blades and disk counterparts, due to the reduction in the conventional connector assembly parts of the disk lugs, blade root groove, etc.; the rim load lower. The essential advantages are that they reduce weight up to 30% as well as reduce aerodynamic losses by avoiding disk lugs air leakage flows, thus improve aerodynamic efficiency and the power output, specially it enables reduce in fuel consumption and exhaust gas volume emissions. Retracing the history of Blisk development, it’s application initially used in high-pressure compressors and commercial compressors. It is the most innovative and challenging components of modern gas turbine engine. 图1: 整体叶盘模拟图 Fig. 1: CAD Blisk