高频脉冲电化学去毛刺
电化学去毛刺的建模与实验研究
大连理工大学
硕士学位论文
电化学去毛刺的建模与实验研究
姓名：陈兰兰
申请学位级别：硕士
专业：机械制造及其自动化
指导教师：徐文骥
20091201
电化学去毛刺的建模与实验研究
工具阴极
电源
工件阳极
电解液泵
电解液
图２．２电解加工系统图
Ｆｉｇ．２．２Ｓｙｓｔｅｍｄｉａｇｒａｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｍａｃｈｉｎｉｎｇ
在上述特定工艺条件下，随着工具阴极向工件进给，工件阳极被加工表面的金属按照工具阴极形状不断的被高速溶解（如图２．３所示），直到达到符合所要求的加工形状和尺寸为止【５５１。
ｙ
加工前加工后
图２．３电解加工成型过程示意图
Ｆｉｇ．２．３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ。
电化学(电解)去毛刺的基本原理
电化学去毛刺的基本原理电化学去毛刺的基本原理是利用金属在电解工作液中产生阳极溶解的电化学反应现象。
如下图所示：以工件为阳极，工具电极为阴极，当强迫使电解液通过工件上的毛刺和特殊设计的工具电极之间十分狭小的间隙同时，短时间加以电解电压，这时在工件的毛刺或棱边部分电流最集中，电流密度也最大，因而使毛刺很快被溶除，棱角也被倒圆。
在电化学去毛刺的过程中，工件和工具电极二者是相对固定不动的，即属于固定式工具阴极的电化学加工方法。
适合去除高硬度、高韧性金属零件的毛刺，可以在工件的特定部位进行限定加工,对于手工难以处理、可达性差的复杂内腔部位，尤其是交叉孔相贯线的毛刺。
脉冲电化学去毛刺是一种符合“绿色制造”要求的先进去毛刺工艺。
该工艺采用脉冲电源代替直流电源，并在非线性电解液中进行加工；加工时，工件接脉冲电源的正极，与毛刺部位相对应的工具电极接脉冲电源的负极，工件阳极与工具阴极之间保持较小的加工间隙，且工具阴极无进给。
该工艺具有以下特点：①由于加工所用电解液为中性无机盐水溶液，因此不会污染环境；②由于脉冲电流的间隙作用和压力波的搅拌作用改善了加工间隙内的电场和流场条件，降低了对电解液流动特性的要求，因此有利于获得稳定、理想的加工过程；③由于在加工过程中无切削力，不会形成附加应力和表面变质层，因此可改善加工表面微观几何形貌以及零件的物理、化学和机械性能。
脉冲电化学去毛刺加工的基本原理。
工件接脉冲电源的正极，工具电极接脉冲电源的负极，工具阴极与工件毛刺部位对应放置。
加工时，首先在加工间隙内加入电解液，然后接通脉冲电源，此时工件阳极表面将发生氧化反应，工具阴极则将发生还原反应。
工件阳极的基本电化学反应式为M-ne→Mn+Mn++n(OH)→Fe(OH)n↓工具(阴极)的基本电化学反应式为2H++2e→H2↓加工时，在工件阳极附近形成一层很薄的氧化膜，可在工件阳极与电解液之间起到隔离作用。
该氧化膜具有较高的电阻和较小的电导率，可阻止工件阳极表面进一步溶解，对工件阳极具有一定保护作用。
去毛刺新工艺4
去毛刺新工艺一、现今对复杂形体毛刺处理中遇到的问题1.复杂形体易变形，一般对工件表面要求比较高，而在加工过程中对毛刺处理比较难。
2.复杂形体毛刺处理速度慢，现如今依然停留在使用人工应用刮刀等手工刀具处理。
3.由于使用人工处理，质量稳定性很差，很容易出现问题。
4.由于形体复杂，有的地方用手工很难去毛刺。
二、去毛刺新工艺1、应用电化学方法对复杂形体进行一次性成型的去毛刺处理。
2、电化学去毛刺是利用金属在电解液中发生阳极溶解反应而去除工件上多余的材料、将零件毛刺去除的一种方法。
3、电化学去毛刺的决定因素：3.1决定毛刺去除量的主要参数：去毛刺电流：根据去毛刺工件的所去毛刺的范围而决定。
一般5到10A。
去毛刺时间：根据去的毛刺大小有关。
一般为十几到几时秒。
工件材料导电率：根据去毛刺的材质有关。
3.2决定去毛刺的参数：电流密度：电流密度决定切削量和表面质量。
导电率：电解液的浓度决定导电率，单位S/cm根据区毛刺的需要，浓度应该控制在8%到25% ,温度对其也有影响。
间隙：夹具（阴极）工件（阳极）之间的间隙决定电流大小和电解液的冷却能力。
电化学液压力：间隙中的液体压力影响着电流和材料的去除。
实施温度：一般控制在20到35度之间。
PH值：一般在6.5到8.0之间。
电解液纯度：纯净的电解液能确保恒定量的产生。
三、项目适用范围：本项目适用于扭簧也可以加工我厂的733-106、736-14、736A-13整流子组件等各类复杂形体的毛刺处理；可以去除不锈钢、中低碳钢等硬度比较大的导电材质。
四、电化学去毛刺的优点：1.表面质量好，因去毛刺过程中不产生切削热，可达到较低的表面粗糙度。
2.操作简单，它可以通过简单地操作来处理复杂形体的毛刺且不影响工件自身强度。
3.可长期使用，理论上电极可长期使用，无损耗。
4.去毛刺生产率高，一般一个工件可在十几秒内全部去除干净，可进行平行加工，一般适用于批量处理。
5.该工艺属于绿色加工方法，电化学液很环保，一般使用中性无机盐类就可以处理，例如NaCl溶液，NaSO4溶液等。
电解加工去除毛刺的方法及改善
脉冲电解去除毛刺的方法及发展学院：学号：姓名：摘要：电解去毛刺加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理去除工件上多余材料的一种加工方法。
电解加工开始时，工件阳极与工具阴极的形状不同，工件表面上各点至工具表面的距离不等，因而各点的电流密度不同。
距离较近处通过的电流密度大，电解液的流速也常常较高，阳极溶液的速度较快；反之，距离较远处通过的电流密度小，阳极溶液的速度较慢。
当工具不断进给时，工件表面上各点就以不同的溶液速度进行溶解，工件的形状就逐渐接近于工具的形状，直到把工具的形状“复映”在工件上，得到所需要的形状为止。
关键词：电解脉冲电解去毛刺电解去毛刺的原理Abstract: the electrochemical deburring processing is the use of metal in electrolyte produced in the principle of anodic dissolution remove excess material of workpieces a processing method. Electrochemical machining began, the anode and cathode tools of different shapes, the surface at every point on the surface of the distance to the tools to differ, and that each point of current density is different. Distance is near the through current density, electrolytes and often high flow velocity, and the anode solution speed quickly; Conversely, distance is the distance through the current density is small, the anode solution at a slower speed. When tools for continuous feed, different points on the surface with different solution speed dissolved, the shape will gradually close to the shape of the tools, until the tools of the shape of the "complex reflected" on the work piece, the shape of the need to do so.一．引言：自20世纪70年代初起，前苏联、美国、日本、法国、波兰、瑞士、德国等-国家相继开始了对脉冲电流电解加工的研究。
什么样的零件适合电化学去毛刺机床来去除毛刺
用机械加工的方式加工出的金属零部件难免会出现毛刺，以前大家对毛刺的危害认识不够，现在大家都非常重视毛刺带来的危害．然而要把毛刺去除干净不是见容易的事情．
目前大家采用最多的方法就是人工去毛刺．这个方法不但毛刺去不干净，而且当产品量非常大的话就要雇佣很多人员，现在的人员流动性非常大，不仅影响正常的生产，经常频繁招人的话也是很痛苦的事情．苏州率尔捷机电科技有限公司研发生产的电化学去毛刺机床从原理上解决了毛刺去不干净的问题，不仅效率高不损伤工件不需要去毛刺的部位，而且适合大批量的加工．但是电化学去毛刺设备也有他的局限性，那到底那些零件适合用电化学去毛刺机床来去除毛刺呢？我就把适合电化学去毛刺机床的几个重要前提列出来，具体如下：
1、首先你要祛除毛刺的工件必须是导电的金属材料(材料的硬度没有关系)。
2、要去除毛刺的零件品种不能太多，最好是单一的零件。
因为这个设备去毛刺要做专用的电极和工装。
品种太多的话电极和工装夹具就要做的多，不但成本高而且经常换工装的话效率就低了。
3、去毛刺的零件数量一定要多，因为机床的一次性投入比较大，数量大的话成本的回收就快。
掌握了以上的原则你就知道你的零件是否适合用电化学去毛刺的工艺来去除毛刺了。
(end) 文章内容仅供参考() (2012-10-14)
本文由硅片 实验台 联合整理发布。
电化学(电解)去毛刺的基本原理
电化学去毛刺的基本原理电化学去毛刺的基本原理是利用金属在电解工作液中产生阳极溶解的电化学反应现象。
如下图所示：以工件为阳极，工具电极为阴极，当强迫使电解液通过工件上的毛刺和特殊设计的工具电极之间十分狭小的间隙同时，短时间加以电解电压，这时在工件的毛刺或棱边部分电流最集中，电流密度也最大，因而使毛刺很快被溶除，棱角也被倒圆。
在电化学去毛刺的过程中，工件和工具电极二者是相对固定不动的，即属于固定式工具阴极的电化学加工方法。
适合去除高硬度、高韧性金属零件的毛刺，可以在工件的特定部位进行限定加工,对于手工难以处理、可达性差的复杂内腔部位，尤其是交叉孔相贯线的毛刺。
脉冲电化学去毛刺是一种符合“绿色制造”要求的先进去毛刺工艺。
该工艺采用脉冲电源代替直流电源，并在非线性电解液中进行加工；加工时，工件接脉冲电源的正极，与毛刺部位相对应的工具电极接脉冲电源的负极，工件阳极与工具阴极之间保持较小的加工间隙，且工具阴极无进给。
该工艺具有以下特点：①由于加工所用电解液为中性无机盐水溶液，因此不会污染环境；②由于脉冲电流的间隙作用和压力波的搅拌作用改善了加工间隙内的电场和流场条件，降低了对电解液流动特性的要求，因此有利于获得稳定、理想的加工过程；③由于在加工过程中无切削力，不会形成附加应力和表面变质层，因此可改善加工表面微观几何形貌以及零件的物理、化学和机械性能。
脉冲电化学去毛刺加工的基本原理。
工件接脉冲电源的正极，工具电极接脉冲电源的负极，工具阴极与工件毛刺部位对应放置。
加工时，首先在加工间隙内加入电解液，然后接通脉冲电源，此时工件阳极表面将发生氧化反应，工具阴极则将发生还原反应。
工件阳极的基本电化学反应式为M-ne→Mn+Mn++n(OH)→Fe(OH)n↓工具(阴极)的基本电化学反应式为2H++2e→H2↓加工时，在工件阳极附近形成一层很薄的氧化膜，可在工件阳极与电解液之间起到隔离作用。
该氧化膜具有较高的电阻和较小的电导率，可阻止工件阳极表面进一步溶解，对工件阳极具有一定保护作用。
电化学去毛刺机的工作原理及注意事项
PC控制 机床电器控制
手动控制 对刀检测定值电流 控制
二、电化学去毛刺电源:
电化学去毛刺加工电源采用晶闸 管整流电源。电源电压可调。电 流实现分档定值控制。电源具有 稳压特性，还具有过流、过压、 超温等保护功能等特点。
定值电流控制电路是对加工电流 进行定值控制。由于电化学去毛 刺时，各种因素的存在，加工电 流可能会超出正常电流值，这样， 不仅损坏了电极和工件，而且无 法进行正常的出产。定值电流控 制的使用是尽可能地避免因为电 流不正常所造成的损失。
电化学去毛刺机的工作原理及 注意事项
电化学去毛刺原理简介
电化学去毛刺（即电解去毛 刺）的工作原理
电化学去毛刺设备电气系统分为 直流电源和控制系统二部门。
本设备电气系统分为直流电 源和控制系统二部门。
一、工作原理：
电气系统分为直流电源和控 制系统二部门，总原理如图：
三相电源
可控硅直流电源 加工
三、控制系统：
控制系统由可编程控制器 （PLC）、机床电器、对刀检测和 定值电流控制电路等组成。
机床电器控制是控制电气系统的 电源、过滤和温检的系统。电气 系统的电源控制由急停按钮，带 锁开关，预备按钮控制。
过滤系统由滤纸传送电机、液位 检测开关组成。当液位超过设定 位时，液位检测开关输出信号， 接通滤纸传送电机。
吸附在工件上的脱落的切屑以及 污物也会造成加工时的短路故障、 加工缺陷以及不良的导电接触， 因此，工件必需经由前道清洗后 才能进行加工。
去毛刺机 gih5678wei
工件去毛刺加工后，零件表面粘 附有电解液，须进行清洗并作防 锈处理。
试验按钮
对刀电路 继电器
复位
分流器
定值电路
复合超声振动的脉冲电流电解去毛刺试验研究
设 计 ・ 究 研
《 电加工与模具》２１ 年第 ６ ０１ 期
复合 超 声 振 动 的脉 冲 电流 电解 去 毛刺 试 验 研 究
诸 跃 进
（苏 州科 技学 院 电子学 院 ， 江苏苏 州 ２ ５ １ １ ０ １）
摘 要 ： 对针 阀体喷孔 采 用脉 冲 电流 电解去 毛 刺后 ， 在 喷孔 内入 口处倒 圆半 径偏 差较 大 、 针 存 喷 孔 流量 分散 度较 大 的 问题 ， 出采 用超 声辅 助振 动 工具 阴极进 行 小初始加 工 间 隙电解 去毛刺加 工 ， 提 分 析 了复合 超 声振 动 的脉 冲 电流 电解去 毛 刺工 艺特 点。针 阀体喷 孔 电解 去毛 刺 试 验数 据表 明 ： 采
具来 保持 阴极 和 工件 的 同心 ， 到 引 电 和 引进 电解 起 液 的作 用 ， 电解 去毛 刺过 程 中工 件 和 阴极之 间没 有
一
作 者简 介 ：诸 跃 进 ，男 ，１５ 生 ，高 级 工 程 师 。 ９ ９年
４１ —
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高频脉冲电化学去毛刺
一、电化学去毛刺的原理
⏹ ECM电化学去毛刺（electrochemical machining-ECM）是利用金属在电解
液中发生阳极溶解反应而去除工件上多余的材料、将零件去毛刺的一种方法。
电化学去毛刺决定因素
一、决定去毛刺去除量的主要参数：
⏹ 去毛刺电流：根据去毛刺工件的所去毛刺的范围而定。
⏹ 去毛刺时间：根据去毛刺工件的毛刺大小有关。
⏹ 工件材料导电率：根据去毛刺工件的材质有关。
二、决定去毛刺质量的参数：
1、电流密度：电流的密度决定着切削量和表面质量。
2、电导率：电化学液的浓度决定着电导率，单位[mS]。
根据去毛刺要求，电化学液的浓度应控制在8%-25%.（根据实际工件）。
当然，温度对电导率也有影响。
3、间隙：夹具（阴极）和工件（阳极）之间的间隙决定着电流大小和电解液的冷却能力。
4、电化学液压力：间隙中电化学液的压力影响着电流和材料的去除，它同时决定着电解液的流量和流速。
5、电化学液温度：温度影响着电解液的传导率，根据去毛刺要求，温度应控制在20℃到35℃。
（根据产品而定）
6、电化学液的PH值：电化学液的PH值应该控制在6.5到8.5之间，（根据产品而定）电化学液的PH值决定着电解液的浓度和质量。
7、电化学液的纯度：纯净的电化学液能确保恒量生产，并且可防止工件和/或夹具被阻塞。
电化学液在工作的作用
⏹ 为电化学去毛刺提供电路导通。
⏹ 冷却夹具。
⏹ 冲走去毛刺中产生的废屑。
电化学加工的反应
（钢在与NaCl水溶液）
一、阳极反应
⏹ Fe—2e Fe+2
⏹ Fe—3e Fe+3
⏹ 4OH-—4e O2↑+2H2O
⏹ 2CL-—2e CL2 ↑
⏹ Fe+2+2OH- Fe（OH）2↓（墨绿色的絮状物）
⏹ 沉淀为4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe（OH）3↓
（黄褐色沉淀）
二、阴极反应（按可能性为）
⏹ 2H++2e H2↑
⏹ Na++e Na↓
⏹ 按照电极反应的基本原理，电极电位最正的粒子将首先在阴极反应。
因此，
在阴极上只会析出氢气，而不可能沉淀出钠。
⏹ 电化学去毛刺过程中，由于水的分解消耗，电化学液的浓度逐渐变大，而
电化学液中的Cl-和Na+仅起导电作用，本身并不消耗，因此对于NaCl
电解液，只要过滤干净，适当添加水分，就可长期使用。
⏹ 工具也可长期使用。
二、电化学去毛刺的特点
（１）去毛刺范围
电化学去毛刺适用于不锈钢、锌合金、铝制品、钛材、铜、银、金、中低碳钢等导电材质零件。
如：各种阀体、活塞、缸体铸件等汽车配件、电器、电脑、LED制品、电子数码配件、
精密模具及五金制品行业。
（２）能以简单的操作能去除各种工件形状复杂的型面。
且不影响工件（３）表面质量好
⏹ 去毛刺过程中无切削力和切削热的作用，可以达到较低的表面粗
糙度（Ra1.25～0.2μm）和±0.1mm左右的平均去毛刺精度。
电化学微细去毛刺钢材的精度可达±10～70μm。
⏹ 适合于去除易变形或薄壁零件毛刺的精度。
（４）去毛刺过程中工具电极理论上无损耗，可长期使用。
⏹ 因为工具阴极材料本身不参与电极反应，其表面仅产生氢反
应，同时工具材料又是抗腐蚀性良好的不锈钢或黄铜等，所以除产生火花短路等特殊情况外，工具阴极基本上没有损耗。
（５）电化学去毛刺生产率高
⏹ 生产效率高。
一般一个工件的的全部毛刺可在十几秒之内全部去
除干净，而且易于实行多件平行生产，
⏹ 且去毛刺生产率不直接受去毛刺质量的制，一般适宜于大批量零
件的去毛刺。
①电化学去毛刺稳定，不影响工件精度。
②工具电极的设计、制造和修正较简单因而易于批量生产。
③电化学加工设备投资较低，占地面积小。
④电化学液对设备、工装没有腐蚀作用，电化学液环保。
三、电化学去毛刺的应用
１．电化学去毛刺
机械加工中去毛刺的工作量很大，
尤其是去除边角毛刺，难度大。
电化学去毛刺可以大大提高工作效率。
2. 深孔去毛刺
⏹ 工件较深较小的深孔，用传统加工方法去毛刺根本无法完成。
⏹ 电化学深孔去毛刺系统能有效地解决此难题。
3. 型孔去毛刺
对一些形状复杂、尺寸较小的四方、六方、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔，可采用电化学去毛刺
电化学去毛刺实例。