电解加工在航空工业中的应用前景(精)
电解在工业上的应用
电解在工业上的应用电解是一种利用电流引发化学反应的技术，已广泛应用于工业生产中。
它能够实现原料的电化学分解、合成和纯化，对于提高产品质量、降低生产成本具有重要作用。
本文将介绍电解在工业上的应用。
1. 电解制氯和氢气电解盐水是制取氯气和氢气的重要方法之一。
通过将盐水（氯化钠溶液）置于电解槽中，并通过电流通入，就可以使盐溶解成氯离子和钠离子。
氯离子在阳极发生氧化反应，生成氯气，而钠离子在阴极发生还原反应，生成氢气。
这种方法不仅可以高效地制取氯气，还可以获得高纯度的氢气。
2. 电解精炼金属电解精炼是一种常用的金属提纯方法。
例如，电解精炼铜是通过将含有杂质的铜溶液置于电解槽中，使铜离子在阴极上还原成纯铜，而杂质则在阳极上析出或溶解。
通过这种方法，可以获得高纯度的铜，用于制造电线、电缆等产品。
3. 电解制取铝电解制取铝是一种重要的铝生产方法。
铝的主要原料是氧化铝，通过将氧化铝溶解在熔融的氟化铝熔体中，置于电解槽中，并通入电流。
氧化铝在阳极发生氧化反应，生成氧气，而铝离子在阴极发生还原反应，生成纯铝。
这种方法不仅可以高效地制取铝，还可以控制铝的纯度和形状，满足不同工业需求。
4. 电解制取碱金属电解制取碱金属是一种重要的碱金属生产方法。
碱金属包括钠、钾等，它们在自然界中主要以盐矿的形式存在。
通过将盐矿溶解在水中，置于电解槽中，并通过电流通入，就可以使盐矿中的金属离子在阴极上还原成金属。
这种方法不仅可以高效地制取碱金属，还可以实现对碱金属的纯化。
5. 电解水制氢气电解水制氢气是一种可持续能源发展的重要途径。
通过将水置于电解槽中，并通入电流，就可以使水分解成氢离子和氧离子。
氢离子在阴极发生还原反应，生成氢气，而氧离子在阳极发生氧化反应，生成氧气。
这种方法不仅可以高效地制取氢气，还可以实现对水资源的可再生利用。
总结起来，电解在工业上的应用非常广泛。
它可以用于制取氯气、氢气、铝等重要物质，还可以实现金属的精炼和纯化。
电解加工技术的应用和发展
电解加工技术的应用和发展＊
范植坚１，杨 森１，唐 霖２
（１．西安工业大学 机电工程学院，西安 ７１００３２；２．哈尔滨工业大学 机电工程学院，哈尔滨 １５０００１）
摘 要： 结合电解加工技 术 应 用 发 展 的 关 键，综 述 了 促 进 电 解 加 工 技 术 进 步 的 重 要 研 究 工 作，列举了计算机技术在电解加工工艺、阴极设计、控 制 和 设 备 方 面 的 部 分 应 用 实 例 以 及 微 细 电化学加工的研究进展，阐述了复合、组合集成是拓 宽 电 解 加 工 应 用 范 围 的 有 效 途 径 的 理 念． 分 析 了 目 前 航 空 、航 天 、兵 器 工 业 对 电 解 加 工 需 求 增 长 以 及 石 油 采 掘 对 电 解 加 工 的 需 求 异 军 突 起 的 情 况 ，电 解 加 工 技 术 的 日 臻 完 善 和 新 的 发 展 机 遇 预 示 着 电 解 加 工 的 春 天 到 了 ． 关 键 词 ： 电 解 加 工 ；计 算 机 技 术 ；复 合 和 组 合 ；微 细 电 化 学 加 工 中 图 号 ： ＴＧ６６２ 文 献 标 志 码 ： Ａ
＊ 收稿日期：２０１２－０４－２５ 作 者 简 介 ：范 植 坚 （１９４３－），女 ，西 安 工 业 大 学 教 授 ，主 要 研 究 方 向 为 特 种 加 工 ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｉｊｉａｎｆａｎ＠ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
７７６
西 安 工 业 大 学 学 报 第 ３２ 卷
工的研究始于８０年代中 期，１９８６ 年 波 兰 华 沙 工 业 大学的 Ｊ．Ｋｏｚａｋ 提 出 以 棒 状 阴 极 作 旋 转 运 动， Ｋｏｚａｋ等开发了可 实 现 对 电 解 加 工 过 程 模 拟 的 计 算机辅助工程软件 ＣＡＥ－ＥＣＭ，根据阴极运动轨迹 求解工件形状或由给定工件形状反求阴极运动轨 迹，利用工艺试验 进 行 验 证，这 种 方 法 已 为 多 国 学 者 接 受 ［４５－４８］．南 京 航 空 航 天 大 学 采 用 直 线 刃 阴 极 数 控展成电解加工整体叶轮已在航空发动机上得到 应用，针对 闭 式 整 体 构 件 受 刀 具 可 达 性 限 制 的 问 题，提出采用近成 形 阴 极 数 控 电 解．开 发 的 数 控 展 成电解加工软件 包，具 有 叶 片 型 面 的 数 据 处 理、数 控加工的展成运动轨迹运 算 及 仿 真 等 功 能 ， ［２７，４９－５１］ 如图１所示．
电加工技术在航空发动机制造中的应用
工 其结构为薄壁筒形
或 薄 壁环 形 ，材 料 为钛 合 金 、不 锈 钢 、高 温耐
图 ２
热合金等，在机匣内外壁上均布有多组尺寸形状相同，
但构型复杂的减重 型槽和安装 凸台。机 匣毛坯 多为铸造
或锻造的圆筒或圆环 ， 从毛坯机加工至复杂结构的机匣
成品 ，去除量 将近２３ ／或更 多 。去 除大 余量的难 切削材 料 、加 工如此复杂的薄壁件 ， 用数控切削加工非 常困 采
难 ，而 采用若干个不 同形状 的阴极在 均布的不 同工位上
却 涡轮叶 片和 导 向器叶片 上 的气膜 孔 ，特 别是深 小孔
重 复电解加 工 ，则可充分发挥 电解加 工的特点 ，比机械
合金 的采用 ，以及超精 密、 超
零件 加 工 易产 生 的变 形 （ 图２ 见 ）。 （ ） 机 匣 型 面 加 ４
薄、 大扭角等特殊结构叶片的
出现 ，对 电解加 工又 提 出了更 高 的技术 要求 ，使 电解加 工成 为航 空发动 机叶 片制造 中主 要 的、 不 可缺 少的优选工艺 技术 之一 （ 见图１ ）。 （ ）异型孔加 工 异 型孔 ｍｌ 电解加工的叶片 ２ 加 工是 电解加 工在航 空制造中的另一种典型应用 ，主要
提高 几倍 、十 几倍 。如航空发动机进 口导流叶片上深扁 防冰孔 （ 扁孔截面３ ４ ｍｍ×１ ４ｍｍ，长边两端足 ． ｍｍ， １ ７
性 能得到 了很 大 的提高 ，为 了保证 在高 速 、高压 、高 温 、重载等苛刻条件下发动机 工作的可靠性 ，航空发动 机大量采用 了新结构 、新材料 的零组件。新结构的零件 结构更加复杂 ，新材料使加 工变得越加 困难 ，这就给机 械加工带来 了难题 ，提 出了新的挑 战。鉴于对有特殊要 求的零件用传统的机械加工方法很难 完成 ，也 难以达到 经济性 的要求 ，电加工技术在航空发动机制造 中发 挥了 重要作用 ，并在航空制造领域 中得到 了较好 的应 用与发
精密电解加工在航空发动机整体结构件制造中的应用
精密电解加工在航空发动机整体结构件制造中的应用困扰航空发动机整体复杂结构件加工制造的问题主要表现在两个方面：一是整体复杂结构件从毛坯件加工成形的材料去除量普遍偏大，加之多采用难切削材料，如大型风扇、压气机前段一二级整体叶盘、各类风扇和压气机机匣等；二是某些结构件设计（如复杂的曲面形状、超薄的结构、狭小的空间等）带来的加工困难、精度和表面粗糙度难以保证等问题，如各种超薄弯扭的叶片、燃烧室薄壁壳体、扩压器异形通道结构、压气机末段四五级高温合金整体叶盘等。
实践表明，不可能采用或局限于一种加工方法解决各种整体复杂结构件加工制造面临的所有问题，而应根据结构件的具体情况选择合适的加工方法，甚至是多种方法的组合才能形成最经济合理的工艺路线。
精密电解加工技术不失为一种重要工艺方法[1]。
电解加工是一项历史悠久的传统特种加工技术，工艺优势表现在加工效率高、无应力。
近年来，电解加工取得了较大进步和发展，采用高频窄脉冲电流、阴极振动和电解液全自动精密过滤等多项先进技术，使得电解加工工艺过程的稳定性、可靠性和加工精度大幅提升，奠定并拓展了工艺技术的应用空间，也必将在航空发动机整体复杂结构件加工制造中发挥举足轻重的作用。
本文介绍航空发动机中典型的整体结构件叶片、机匣壳体和整体叶盘的精密电解加工应用情况，说明其必要性、合理性、需要解决的问题及今后的应用前景。
叶片电解加工虽然整体叶盘有逐步取替代部分叶片的趋势，但目前及今后相当一段时期内，叶片仍是航空发动机中采用的种类最多、批量最大的零件。
从电解加工技术出现到20 世纪80 年代末，叶片电解加工被国内外普遍采用，此后由于数控铣削和叶片精铸、精锻技术的快速发展，更重要的是叶片电解加工本身存在的加工精度不高，叶片型面还要后续的整形抛光以及设备技术落后、电解液过滤与产物处理繁琐等问题一直没有很好地得到解决，使得叶片电解加工发展出现停滞，在国内表现得更为明显，除了在一些老型号的发动机叶片量产中仍然采用并发挥主要作用外，新机型研制中没有采用。
简述电加工技术在大飞机制造中的应用
104 航空制造技术·2011 年第 13 期
技术前沿
TECHNOLOGY FRONT
和范围，介绍了电加工技术在实施过 程中的重要性和特点，并对以电加工 技术为例的特种加工技术在大飞机 机体研制和生产中的进一步推广和 发展提出了相应的建议。
总结与启示
综上所述，作为航空发动机制造 技术重要组成部分的电加工技术在 大飞机制造技术中也占有一席之地， 并具有发展改进空间。在大飞机制 造这种系统性、综合性的制造技术中 也属于不可忽视的一环。
求，并需要根据应用对象的特点和相 关要求，进行针对性的改进，以适应 不同结构或材料制造的需求；
（3）大 飞 机 的 制 造 技 术 是 多 种 工艺、检测技术的综合体，在研制和 生产过程中，需要对包括特种加工技 术在内的多种工艺技术进行全面地 考虑研究，合理地确定各种工艺技术 的实施阶段和所要达到的技术指标， 从而达到最为优化的综合性制造技 术实施途径，满足我国大飞机研制生 产的需求。
参考文献
[1] 杨景佐 . 飞机总体设计 . 北京：航空 工业出版社 ,1991.
[2] Lombando D A 业出版社 ,2006.
[3] 《航空制造工程手册》总编委会 . 航 空制造工程手册—特种加工分册 . 北京：航空 工业出版社 ,1996.
电火花表面合金化技术主要用 于起落架收放作动筒、襟翼作动筒、 环控系统摇臂等具有耐磨需求的功 能件的表面改性。
电火花表面合金化技术应用于 这些功能件表面改性时，主要表现出 以下特点：
a. 表面合金层的厚度相对很小， 通常情况下在 0.15mm 以内，对基体 内部的影响相当微弱，只能改变基体 材料的表面性能；
电加工技术在航空发动机上的应用
联 的尺 、 ｒ ￣ Ｉ １ ｆ ＂ ｆ ． 保证 ，成 了该零 件 的 嘤 问题 ，由 Ｉ
Ｉ ， 然 设 计捉 ｌ Ｌ ｝ ｌ ｎ亥 结 构形
式， 为 【 ： 艺 能 想 办 法满 要 求 ，加 Ｊ ： 时 果 川 ４［ ｛ １ 的 Ｊ ｊ ｄ ｌ 数控 铣 Ｊ 未ｌ ： 进 行托 削Ｄ ｉ １ 拉ｆ ｌ ｊ ｌ ｊ 时 机 兰轴 必 须将 定 向功能 打 ，吃 刀 为０ ． ０ ３ ｍｍ，帆 ｊ １ 勺 进给艟 ” ｒ 以 相 对给 一些 ，
电加 技 术的 发 腱 方 向。
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１ ． 电火花 加工技术应 用
电 火 化 Ｉ Ｉ 足 一种 ￣ － ｉ Ｊ Ｊ － １ ｌ 电能 和热 能 去 除 槿 材
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器 ，通 过 制定 Ｊ 二 装 来满 足 ｈ ｉ １ 工要 求 。
２ ． 结语
针 对现 航 窄 产 品 ， ｊ 不是所彳 丁 的 产品 都 需 嘤 Ｊ Ｈ 到特种加 Ｉ ： ，在 某 或 个别 航空 产 中 ，个 别Ｔ Ｊ 要 用 剑特 种 加 工 ，同时 『 ｌ ｔ 于 航 产 品 的特 殊 性 ，
电加工技术在航空发动机上的应用
沈 阳黎明航 空发动机 （ 集 团）有 限责任 公司技术 中心
电加 工四级技 术专家
｝ Ｕ加 Ｉ ： 技 术作 为特种 加 Ｉ ： 技术的 ・ 个 瞳婴 分 支 ＝ ，发挥 着不， 替 代 的 作 『 ｛ 】 。 本 文 重 点 介 绍 电 火 花 、ｌ 乜 解等 典 Ｉ 乜 加 工技 术 新 型 航空 发动 机 涡 轮 １ １ ｒ 片 、整 体叶 盘 等 关键零 部 什 ・ 卜 的 应 用 ，以 及 先 进
电解加工技术及其应用
电解加工技术及其应用
1什么是电解加工技术
电解加工技术是一种利用电解原理来切削、刻蚀等加工材料的方法。
它是利用电极与工件之间通入电解液或氧化物熔体，在一定的电场作用下，使工件上的物质在界面运动的过程中发生化学变化，从而达到切削、刻蚀等目的。
2电解加工技术的优势
相比传统机械加工，电解加工技术具有以下优势：
1.可以切削复杂形状的工件；
2.可以切削高硬度、高脆性、难以加工的材料；
3.可以切削高精度和高表面质量的零件；
4.没有机械切削过程中产生的热变形、毛刺等问题；
5.可以节约原材料、降低生产成本。
3电解加工技术的应用
电解加工技术广泛应用于模具、航空航天、汽车制造、仪表、医疗设备等领域。
具体应用包括：
1.制造高精度模具和模板；
2.加工超硬合金、陶瓷、钨钢等材料的零件；
3.制造微细孔、花纹、图案等细节部分；
4.制造超平面、3D曲面、球面等各种形状的零件；
5.制造高质量的电极、电介质等器件。
总之，电解加工技术是一项高效、高精度、高表面质量的加工技术，将会越来越多地应用于各个领域中。
电解加工发展趋势
电解加工发展趋势
电解加工是一种通过电解作用来改善材料物理性质和表面质量的加工方法。
随着材料科学和工艺技术的发展，电解加工正朝着以下几个方向发展：
1. 精密加工：随着对材料加工精度要求的不断提高，电解加工正朝着更高精度的方向发展。
通过改进电解加工设备和工艺参数，可以实现更精确的加工效果，提高加工精度。
2. 高效加工：为了提高生产效率，电解加工正朝着高效加工的方向发展。
通过优化电解液的组成和浓度，改进电解加工设备和工艺参数，可以提高加工速度和产能，实现高效加工。
3. 绿色加工：随着人们对环境保护意识的增强，电解加工正朝着绿色加工的方向发展。
通过减少或替代有害的电解液和改进废液处理等措施，可以减少对环境的污染，实现绿色加工。
4. 多功能加工：随着材料多样化和功能化的需求增加，电解加工正朝着多功能加工的方向发展。
通过改进电解加工设备和工艺参数，可以实现对各种不同材料的加工，满足不同的功能需要。
5. 智能化加工：随着人工智能和自动化技术的发展，电解加工正朝着智能化加工的方向发展。
通过引入智能控制系统和自动化设备，可以实现电解加工的自动化和智能化，提高工作效率和加工质量。
总的来说，电解加工正朝着精密、高效、绿色、多功能和智能化的方向发展，以满足不断变化的市场需求和工业发展的要求。
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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。
电解加工在钛合金、高温耐热合金薄壁机匣加工中也有很多应用。
从 70 年代开始 , 在新型高推重比航空发动机中逐渐采用整体机匣。
其结构为薄壁筒形或薄壁环形 ; 材料为钛合金、不锈钢、高温耐热合金等 ; 在机匣内外壁上均布有多组尺寸形状都相同 , 但构型复杂的减重型槽和安装凸台。
机匣毛坯多为铸造或锻造的圆筒或圆环 , 从毛坯机加工至复杂结构的机匣成品 , 去除量将近 2/ 3 或更多。
去除大余量的难切削材料、加工如此复杂的薄壁件 , 采用数控切削加工非常困难 ; 而采用若干个不同形状的阴极在均布的不同工位上重复电解加工 , 则可充分发挥电解加工的特点 , 比机械切削可提高工效 5~ 10 倍。
为了提高加工效率 , 经常选用大电流加工 , 其电源以万安培计 ; 机床则为多工位数控电解加工机床。
我国在这一领域的研究和应用几年前才开始。
因此在该领域里我
国还有很大的探索空间可以,在材料,电解加工,薄壁机匣的精度方面方面还有很大的提升。
毛刺无论在各个制造领域里,加工工艺里都会存在,而产品的质量,性能与毛刺的去除量,平整度有很大的关联,很多复杂曲面,凹角的毛刺问题较为棘手,解决不好甚至会影响零件的使用寿命,更严重时可能对生命安全造成危害。
电解去毛刺已在航空、、航天产品的液压件交叉孔、叶片榫齿、齿轮以及航空发动机火焰筒孔边等去毛刺中得到应用。
电解去毛刺不仅提高生产效率 , 同时更可保证去毛刺质量 , 有利于提高产品质量和使用寿命。
如德国在民用工业中大量应用电解去毛刺 , 对齿轮、液压件中的各种交叉孔壁去毛刺已经采用专用的电解去毛刺机床 , 自动化程度较高。
电解去毛刺特别适合在硬而韧的工件上加工,还可以避免机械方式或手工方式对毛刺已加工表面产生的损害,在航空等精密,要求比较高的行业里非常适宜。
其原理采用了在电极两极间通有电流,在电极尖角处的电流密度最大,去毛刺时,只要将工具阴极靠近毛刺或毛刺的根部,毛刺就很容易被去除,并在工件上获得一定半径的光滑圆角。
近些年来 , 国内外对电解加工的研究与应用都给予高度重视并取得了一些重要的研究成果。
电解加工在航空制造中又有了新的发展,高频、窄脉冲电流电解加工在电解加工间隙中将产生特殊的物理、化学作用 , 使得高频、窄脉冲电流电解加工
比较低频脉冲电流电解加工 , 在表面质量、加工效率都有显著提高 , 展示了其在航空零件微精加工中的重要应用前景。
而数控仿型电解加工是计算机与电解技术的完美结合,对现代产品加工影响巨大。
计算机数控技术同电解加工技术的结合所形成的柔性电解加工技术研究方向 , 得到了国内外特种加工专家的认同。
采用计算机控制数控机床对工件进行精密或超精密加工一直是各国所追求的,而用计算机控制电解加工,控制电解的进程, 对加工精度、电解液的浓度等方面相人工而言对可以有效的提高其准确度。
从而更好的进行电解加工。
电解加工技术究其原理是利用电对材料进行有效的加工。
包括利用阳极金属的溶解作用去除材料,或者是利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工。
其目的是为了加工一些在机械设备中难以加工的硬脆性材料,有效的消除其毛刺。
提高零件的精度和使用寿命。
当然,一般而言,利用数控电解加工代价是很大的,生产周期也较长,所以在一些高精度产品,用途很大的工业,如精密仪表,汽车,航空航天这些行业里应用较多。
为使电解加工能得到持续发展 , 也为了生产工人的健康和周围环境的安全 , 必须重视并解决电解加工过程中的环境保护问题。
对加工过程中逸出的气体要通风排放 , 特别对电解泥要进行处理和回收。
相信今后,电解加工将在新工艺技术的开发研究 , 包括高频、窄脉冲电流电解加工、柔性电解加工、小间隙电解加工、复合加工等方面得到发展和应用 ; 计算机控制技术将在电解加工设备与过程、参数的控制中得到不断的发展与扩大应用,在航天领域的应用会更加广泛而深入。