浅赏电化学加工和电火花加工
电火花,电化学加工
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• （2）电火花线切割加工
•
电火花线切割加工是利用移动的细金属丝作工具
电极，按预定的轨迹进行脉冲放电切割。
• 电火花线切割按线电极移动的速度大小可分为高速走丝
线切割和低速走丝线切割。我国普遍采用高速走丝线切 割。 （1）高速走丝时，线电极是直径为0.02一0.3的高强度钼 丝；钼丝往复运动的速度为8—10m／s。
1世纪的技术 • 难加工材料：如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、 复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻 璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。 • 难加工零件：如复杂零件三维型腔、型孔、群孔 和窄缝等的加工。 • 低刚度零件：如薄壁零件、弹性元件等零件的加 工。 • 以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、 表面改性、刻蚀和精细加工。
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(a) 电火花加工产品 (b) 线切割加工产品 图2-5 加工产品实例
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二、 电解加工
一、电解加工过程及特点
电解加工是利用金属在电解液中的“阳极溶解” 将 工件加工成形的。
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化学反应 电解加工时的化学反应是比较复杂的 , 它随工 件材料、 电解液成分等不同而不同。当用氯化钠水溶 液作电解液加工低碳钢工件时 , 其主要电化学反应如 下: 1) 电解液在电场作用下离解
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• (2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图 b.c)。
• 液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒 子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击，产生 大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。 •
通道高温首先使工作液液化，进而气化，然后高温向四周扩散， 使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。气化后的工 作液和金属蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观 察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象，并 听到轻微的爆炸声。
电火花电化学加工实例
电火花电化学加工实例电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。
其中电解加工适用于深孔、型孔、型腔、型面、倒角去毛刺、抛光等。
电铸加工适用于外形简单、精度高的空心零件，如波导管；注塑用的模具、薄壁零件；复制精密的表面轮廓；表面粗糙度样板、反光镜、表盘等零件。
涂覆加工可针对表面磨损、划伤、锈蚀的零件进行涂覆以恢复尺寸；对尺寸超差产品进行涂覆补救。
对大型、简单、小批工件表面的局部镀防腐层、耐腐层，以改善表面性能。
以下介绍常见的两种电火花加工实例1. 电化学抛光电化学抛光是利用电化学阳极溶解原理对金属表面进行光整加工的一种工艺方法加工过程中，与直流电源正极相连的轧辊作为阳极置于电解液中，与另外设置的阴极（与直流电源负极相连）形成一电场经机械加工的轧辊成型面上留有切削造成的尖峰状凸起和凹谷，使微观电场分布呈现非匀称性，尖峰处电力线集中而形成较大的电流密度，电化学反应速度较快，金属溶解速度也较快，在凹谷处，电化学反应速度则相对较慢另外，电化学反应中，阳极表面还会形成一层由溶解了的阳极金属和电解液组成的粘膜，其电导率较低，粘膜简单聚集在凹谷处，阻碍了凹谷处阳极溶解的进行，使阳极表面几何高点处金属快速溶解，几何低点处的金属溶解缓慢，轧辊成型面被整平。
采纳电化学抛光工艺对轧辊成型面进行光整加工，生产效率远高于手工抛磨，但需使用以磷酸为主、含有铬酐的酸性电解液，损害操健康，加工设备易消失锈蚀，并且污染环境，国家限制排放另外，电化学抛光工艺对工件表面粗糙度的降低是有限度的，一般只能降低两个粗糙度等级原始表面粗糙度为R a 2.0μm的轧辊成型面，经电化学抛光后，一般只能达到R a 0.5μm左右，达不到表面粗糙度R a ≤0.05μm 的设计要求。
2. 电化学机械光整加工电化学机械光整工艺是电化学加工和机械加工的复合工艺，焊管轧辊成型面电化学机械光整加工装置如图1所示加工中，轧辊绕轴线匀速回转，通过集流装置使轧辊与直流电源正极相连，轧辊下方设有接通直流电源负极的阴极（阴极结构见图2），阴极以黄铜制造，上面开有电解液喷孔，阴极与轧辊之间留有肯定间隙，电解液可以从中通过，耐蚀泵将钝性电解液压入加工区加工装置另外设有表面涂有研磨剂的研磨轮，其回转方向与轧辊回转方向相同加工过程中，轧辊表面因电化学作用而发生阳极溶解，同时形成钝化膜，钝化膜阻挡了阳极溶解的进一步进行，通过研磨轮对轧辊表面进行机械研磨,轧辊表面高点处的钝化膜被刮除，高点处露出的新的金属表面连续受到电化学溶解通过多次重复溶解—钝化—活化这一加工过程，使轧辊表面微观高点处的材料被不断去除，在表面微观低点处，由于钝化膜的爱护而溶解缓慢，使轧辊成型面得到光整加工。
特种加工技术
特种加工技术1. 引言特种加工技术是指在工业生产过程中，利用先进的加工设备和工艺，对特殊材料或特殊形状的零件进行加工加工的技术方法。
特种加工技术在许多领域中都有广泛的应用，如航空航天、汽车制造、船舶建造等。
本文将介绍几种常见的特种加工技术，包括电火花加工、激光加工以及电化学加工。
2. 电火花加工电火花加工是一种利用电火花放电来进行加工的技术。
该技术主要用于加工高硬度和脆性材料，如硬质合金、陶瓷等。
其工作原理是利用高压脉冲电流在工件表面产生电火花放电，从而烧蚀掉工件表面的材料。
通过控制放电的时间和能量，可以实现对工件的精细加工。
电火花加工具有以下几个优点： - 能够加工高硬度和脆性材料； - 加工过程中不会产生机械应力； - 可以实现复杂形状的加工。
然而，电火花加工也存在一些限制：- 加工效率相对较低；- 加工精度受到局限。
3. 激光加工激光加工是利用高能量密度的激光束对工件进行加工的技术。
激光加工可以通过烧蚀、熔化、汽化等方式来剥离工件表面的材料。
激光加工具有以下几个特点： - 高加工精度和加工质量； - 高加工速度； - 可以实现对不同材料的加工。
激光加工在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用。
例如，在飞机制造中，激光加工可以用于切割、焊接、打孔等工艺操作。
激光加工的应用还面临一些挑战： - 高能量激光设备的成本较高； - 对工件材料的适应性有限。
4. 电化学加工电化学加工是利用电化学反应对工件进行加工的技术。
它通过在电解液中施加电压，使得工件表面发生氧化、溶解等反应，从而实现加工目的。
电化学加工具有以下优点： - 加工精度高； - 加工过程中不会产生机械应力； - 可以加工高硬度和脆性材料；电化学加工主要用于微小零件加工、细微结构加工、薄板加工等领域。
例如，在电子芯片制造中，电化学加工可以用于进行微细线路的蚀刻。
然而，电化学加工也存在一些限制： - 加工速度较慢； - 加工尺寸受到限制。
5. 总结特种加工技术在现代工业中起着重要作用。
特种加工技术的名词解释
特种加工技术的名词解释近年来，特种加工技术在各个领域的应用越来越广泛，为产品提供了更高质量、更高效率的加工处理方法。
本文将对几种常见的特种加工技术进行解释，帮助读者更好地理解这些名词的含义和应用。
一、电火花加工电火花加工是一种利用脉冲电压在工件表面产生火花放电来实现微小加工的技术。
这种方法主要用于金属材料的切割、开槽、打孔和雕刻等加工过程。
通过控制脉冲的能量和持续时间，可以在工件表面形成微小的火花，使其溶化、汽化或气化。
电火花加工具有非接触、高精度、无切削力的优点，适用于硬度较高的金属材料的加工。
二、激光切割激光切割是利用高能激光束对工件进行切割的技术。
激光束经过光学组件的聚焦后，可以使工件表面产生高温，从而使材料蒸发或熔化，并通过高速气流将蒸汽或熔融材料从切割口中吹出。
激光切割具有高速、高精度、无机械接触等优点，广泛应用于金属、非金属材料的切割加工。
三、电解加工电解加工是利用电解液中的电解作用，通过阳极和阴极之间的电解质，对工件表面进行加工的技术。
当电流通过阴极和阳极之间的工件时，工件表面的金属离子被氧化或还原，形成气泡，并通过电解质传递离子，完成材料的加工、去除或修整等操作。
电解加工具有高精度、可靠性高、操作灵活等特点，适用于金属材料的精密加工。
四、电解抛光电解抛光是利用电解液对工件表面进行表面处理和研磨的技术。
在电解加工的基础上，通过调节电解液的组分和操作条件，使工件表面的金属离子在电流作用下发生氧化、析出或降解反应，从而实现对工件表面的平整化和光洁度的改善。
电解抛光广泛应用于不锈钢等材料的表面处理，可提高材料的光洁度和抗腐蚀性能。
五、真空蒸镀真空蒸镀是利用高真空环境下的热蒸发或电子束蒸发技术，使金属材料蒸发并沉积在工件表面的一种技术。
在真空腔体中，通过加热金属源或电子束轰击金属源，使金属原子蒸发，并在工件表面沉积，形成一层均匀、致密的金属膜。
真空蒸镀广泛应用于镜面、陶瓷、塑料等材料的表面覆盖和装饰，提供了高光洁度、高硬度和防腐蚀等性能。
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。
材料的加工方法
材料的加工方法材料的加工是指对原材料进行改变其形状、尺寸、表面状态或内部组织结构的工艺过程。
材料的加工方法通常包括机械加工、热加工、化学加工、电加工等多种方式。
下面将针对不同的加工方法进行详细介绍。
机械加工是利用机械设备对材料进行切削、成形、焊接等加工方法。
常见的机械加工方法包括车削、铣削、钻削、磨削等。
其中，车削是利用车床将工件旋转并使刀具在工件上切削，用于加工圆柱形工件；铣削是利用铣床将刀具旋转并在工件上移动，用于加工平面、曲面和槽形工件；钻削是利用钻床将刀具旋转并在工件上进给，用于加工圆孔；磨削是利用磨床将磨料磨擦工件表面，用于加工精密工件表面。
机械加工方法适用于金属、塑料、木材等各种材料的加工。
热加工是指通过加热材料使其软化或熔化，然后进行成形的加工方法。
常见的热加工方法包括锻造、压铸、热轧、热挤压等。
其中，锻造是将金属加热至一定温度后进行冲压、锤击或挤压，使其形成所需形状的加工方法；压铸是将金属或合金加热至液态后注入模具中进行成形的加工方法；热轧是将金属加热至一定温度后通过轧制机进行成形的加工方法；热挤压是将金属加热至一定温度后通过挤压机进行成形的加工方法。
热加工方法适用于金属、玻璃等高温可塑性材料的加工。
化学加工是指利用化学方法对材料进行加工的工艺过程。
常见的化学加工方法包括腐蚀、电镀、化学沉积等。
其中，腐蚀是利用化学腐蚀剂对金属表面进行处理，去除表面氧化层或形成特定的表面状态；电镀是利用电化学方法将金属离子沉积在工件表面形成一层金属膜的加工方法；化学沉积是利用化学反应将金属或非金属沉积在工件表面形成一层薄膜的加工方法。
化学加工方法适用于金属、塑料、玻璃等材料的表面处理和修饰。
电加工是指利用电能对材料进行加工的方法。
常见的电加工方法包括电火花加工、电化学加工等。
其中，电火花加工是利用电火花腐蚀的原理对导电材料进行加工的方法；电化学加工是利用电化学腐蚀的原理对金属材料进行加工的方法。
电加工方法适用于硬质合金、高硬度合金钢等难加工材料的加工。
电化学加工
电化学加工（ECM）是一种基于电解原理的加工技术。
加工时，工具用作阴极，与直流电源的负极相连，而工件用作阳极，与直流电源的正极相连。
电解质中的阴极与工件之间发生电荷交换，阳极工件溶解。
ECM技术的优点是：1）不论硬度和强度如何，都可以加工具有不同硬度和强度的材料；2）生产效率高，约为电火花加工的5-10倍，在某些情况下比切削加工要高。
3）表面质量好，无残余应力和变质层，无飞边，刀痕和毛刺，表面粗糙度可达Ra 0.05μm；4）工具电极在理论上没有任何损失，基本上可以长期使用。
目前，ECM技术的主要问题是加工精度难以严格控制，尺寸一般只能达到0.15-0.3mm。
在ECM的基础上，德国EMAG自主开发的精密ECM技术不仅可以满足越来越小的零件的需求，而且使加工精度小于20μm，同时使产品的表面质量更高完善。
如今，电化学加工已广泛应用于航空航天，汽车制造，精密医疗器械制造，显微镜和能源技术。
不论是镍基，钛合金零件还是淬火零件等超硬超级合金材料，电化学加工技术都可以用于经济有效的精密加工。
02飞机发动机ECM机加工整体叶片整体式叶片盘是高级航空发动机设计中典型的整体结构部件，其材料主要由先进的复合高温镍基合金制成。
传统的加工技术很难处理具有复杂刀片轮廓，高精度和切削力后变形大的部件。
因此，寻求更好的质量，高效率，高精度和低成本的加工方法已成为各国航空制造企业的目标。
ECM加工技术作为实现高温合金叶轮加工的重要方法，已经成为大型航空发动机公司研发的关键技术。
凭借其在该领域的多项专利技术，Emake成为世界上第一家为航空发动机提供ECM电解机床的欧洲设备制造商。
最终的叶片轮廓精度为≤0.06mm，超级合金材料的表面粗糙度ra≤0.2μm。
电化学加工
电化学加工电化学加工的特点电化学加工（ECM），是一种以电解原理为基础的加工技术。
加工时工具作为阴极和直流电源的负极连接，工件则作为阳极和电源正极相连。
在电解液中阴极和工件之间发生电荷交换，阳极工件被溶解。
ECM技术的优势在于：1）能加工各种硬度和强度的材料，不管其硬度和强度有多大，都可以加工；2）生产效率高，约为电火花加工的5-10倍，在某些情况下比切削加工的生产率还高；3）表面质量好，不会产生残余应力和变质层，没有飞边、刀痕和毛刺，表面粗糙度可达Ra0.05μm；4）工具电极在理论上不损耗，基本上可以长期使用。
ECM技术当前存在的主要问题是加工精度难以严格控制，尺寸一般只能达到0.15-0.3mm。
德国埃马克在电解加工的基础上，独立研发的精密电解加工技术，不仅可以满足越来越小的零件加工需求，而且加工精度可达到20μm以下，同时也使产品表面质量更趋完美。
如今，电化学加工法已被广泛应用在航空航天、汽车制造、精密医疗仪器制造、显微技术和能源技术领域。
不管是特硬的的高温合金材料如镍基，钛合金零件，还是淬火后的零件，采用电化学加工技术都可以对它们进行经济有效的精密加工。
02ECM加工飞机发动机整体叶盘整体叶盘是先进航空发动机设计中一种典型的整体结构部件，其材料多选用先进的复合高温镍基合金，传统的加工工艺很难应对这种叶型复杂、精度高、受切削力后变形大的零部件。
因此，寻找更优质、高效、高精以及低成本的加工方式成为各国航空制造企业的目标。
ECM加工技术作为实现高温合金整体叶盘加工的重要途径，现已成为各主要航空发动机公司极力研发的重点技术。
埃马克凭借其在该领域内的多项专利技术，成为世界上首家为航空发动机提供ECM电解机床加工整体叶盘的欧洲设备厂商。
其最终叶片型面轮廓精度≤0.06mm，高温合金材料表面粗糙度Ra≤0.2μm。
埃马克ECM机床加工航空整体叶盘03电火花加工与电化学加工对比在原型件生产中，EDM电火花加工由于所需设备成本较低，并且装置和电极的复杂程度也不高，因此具有较大的优势。
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浅赏电化学加工和电火花加工
摘要
制造业是一个传统行业。
一个国家的发展终归要落脚于制造业，因此作为基础工业，制造业必定拥有永久的生命力，而电加工行业也不例外。
随着各项技术的不断发展，电加工技术也在进步，特种加技术作为先进制造技术中的重要部分，解决了好多传统加工方法的难题，电化学与电火花加工是特种加工的两大重要组成部分，在此分析两者的原理和特点，不同材料选择不同方法，通过各自的优点和适用范围选择出恰当的方法，是生产效率更高。
关键词：特种加工；电化学加工；电火花加工；发展
ABSTRACT
Manufacturing is a traditional industry. The development of a country will eventually locate in manufacturing industry, so as the foundation industry, manufacturing will surely have permanent vitality, and electric processing industry is no exception. With the continuous development of the technology, electric processing technology is also in progress, special and technology as an important part of the advanced manufacturing technology, the traditional processing method to solve a lot of problems, electrochemical and electrical discharge machining is special processing of two important constituent, in the analysis of their principle and characteristics of different materials to choose different methods through their respective advantages and applicability of the choice of the right method, the production efficiency is higher. Keywords：Special processing；Electrochemical machining；Electrical discharge machining；development
1 绪论
随着现代科技的不断发展以及社会需求，对于工业上的要求在不断的改变中，特种加工技术这个被称为21世纪的技术的发展给工业上的发展提供了很大的帮助。
新型工程材料不断涌现和被采用，工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高，对机械制造工艺技术提出了更高的要求。
由于受刀具材料性能、结构、设备加工能力的限制，使用传统的切削加工方法很难完成对高强度，高韧性，高
硬度，高性能，耐高温和磁性等新材料，以及精度复杂，微细构件或难以处理的形状的。
为了解决这些难题，人们开发研究了各类各样的加工方法。
而电化学电火花的传统特种加工技术普遍广泛的应用更是推动了科技的发展。
在汽车制造，航空，机械设备，等等领域都是重要角色。
2 电火花加工与电化学加工的概念
2.1电化学加工的概念
电化学加工是基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法，称为电解加工英文简称ECM。
2.2电火花加工的概念
电火花加工是基于正负电极间脉冲放电式的电腐蚀现象对材料进行加工，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。
是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。
3 总结电化学加工与电火花加工的区别特点
3.1原理基础
（1）从原理上而言, 电化学加工中材料的去除或增加过程都是以离子的形式进行的。
由于金属离子的尺寸非常微小( 10- 1 nm 级) , 因此, 以离子!方式去除材料的微去除方式使电化学加工技术在微细制造领域、以至于纳米制造领域存在着理论上的极大优势, 只要精细地控制电流密度和电化学发生区域, 就能实现电化学微细溶解或电化学微细沉积。
（2）电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油或去离子水）中。
工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～0.05mm）。
当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。
由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。
第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。
如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。
与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。
3.2加工设备
电化学加工装置示意图
电火花加工机床示意图
3.3特点应用
（1）脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。
不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。
（2）脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围校
（3）加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极校工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。
（4）可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。
4 发展前景
电化学加工技术具有加工机理的独特优势以及在微精甚至在纳米加工领域进一步研究探索的空间, 但还必须在自身工艺规律认识和完善的基础上不断创
新。
具体应关注: & 进一步完善硬件系统, 如微进给系统及微控工作台的性能及可靠性的提升;加工过程自动检测与适应控制研发的深化; ∋微精加工机理的研究。
尤其是中、高频率脉冲电流条件下, 微精加工电化学反应系统动力学等方面的深入研究。
从技术发展过程来看，电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。
控制系统也越来越复杂，从单轴数控到3轴数控、再到多轴联动。
20世纪90年代初期，3轴电火花机在国内还是空白，主要是从日本和瑞士引进。
后来国内发展大概经历了以下几个阶段：首先制造主机，也就是机械部分，相对较为简单；此后是数控系统部分，可以理解为引进；之后是整个电源，是消化阶段。
经历这三个阶段之后是吸收，最后是再创新。
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