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§3.3 电化学及化学加工

一、电铸加工

利用金属的电解沉积，翻制金属制品的工艺方法。 1．电铸加工的原理和特点 （1）电铸加工的原理

如图3-73用导电的原模作阴极，电铸材料作阳极，含电铸材料的金属盐溶液作电铸溶液。

图3-73 电铸加工

1-电铸槽 2-阳极 3-直流电源 4-电铸层 5-原模 6-搅拌器

7-电铸液 8-过滤器 9-泵 10-加热器

（2）特点

1）能准确地复制形状复杂的成形表面，制件表面粗糙度小，用同一原模能生产多个电铸件。

2）设备简单、操作容易。

3）电铸速度慢；电铸件的尖角和凹槽部位不易获得均匀的铸层；尺寸大而薄的铸件容易变形。

2．电铸法制模的工艺过程

原模设计与制造——原模表面处理——电铸至规定厚度——衬套处理——脱模——清洗干燥——成品

（1）原模设计与制造

原模的尺寸应与型腔一致，沿型腔深度方向应加长5~8mm，以备电铸后切除端面的粗糙度部分，原模电铸表面应有脱模斜度，并进行抛光，使表面粗糙度达Ra0.16~0.08。 （2）电铸金属及电铸溶液

常用的电铸金属有铜、镍和铁三种，相应的电铸溶液为含有所选用电铸金属离子的硫酸盐、氨基磺酸盐和氧化物等的水溶液。 （3）衬背和脱模

有些电铸件电铸成形之后，需要用其它材料在其背面加工（称为衬背），以防止变形，然后再对电铸件进行脱模和机械加工。 二、电解加工

1．电解加工的基本原理和特点 （1）基本原理

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工艺方法。如图3-77所示。

图3-77 电解加工示意图

1-工具电极（阴极） 2-工件（阳极） 3-电解液泵 4-电解液 5-直流电源

（2）特点

1）可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削的金属，适用范围广。 2）加工生产率高。

3）加工中工具和工件间无切削力存在，适用于加工易变形的零件。 4）加工后的表面无残余应力和毛刺，粗糙度可达Ra1.25~0.2，平均加工精度可达±0.1mm左右。

5）加工过程中工具损耗极小，可长期使用。 2．型腔电解加工工艺 （1）电解液的选择

中性、酸性和碱性溶液 （2）工具电极设计与制造 1）电极材料

黄铜、紫铜和不锈钢 2）电极尺寸确定

一般是先根据被加工型腔尺寸和加工间隙确定电极尺寸，再通过工艺试验对电极尺寸、形状加以修正，以保证电解加工的精度。 3）电极制造

机械加工、仿行铣、数控铣和反拷贝制作。 3．混气电解加工

是将具有一定压力的气体与电解液混合后，再送入加工区进行电解加工，如图3-79所示。

图3-79 混气电解加工

三、化学腐蚀加工

1．化学腐蚀加工的原理和特点 （1）原理

是将零件要加工的部位暴露在化学介质中，产生化学反应，使零件材料腐蚀溶液，以获得所需要形状和尺寸的一种工艺方法。 （2）特点

1）可加工金属和非金属材料，不受被加工材料的硬度影响，不发生物理变化。 2）加工后表面无毛刺、不变形、不产生加工硬化现象。

3）只要腐蚀液能浸入的表面都可以加工，适合于加工能以进行机械加工的表面。 4）加工时不需要用夹具和贵重装备。

5）辐射液和蒸气污染环境，对设备和人体有危害作用，需采用适当的防护措施。 2．照相腐蚀工艺 （1）原理

是把所需图像，摄影到照相底片上，再将底片上的图像经过光化学反应，复制到涂有感光胶（乳剂）的型腔工作表面上。未感光的胶模能溶于水，用水清洗去除为感光胶模后，部分金属便裸露出来，经腐蚀液的浸蚀，即能获得所需要的花纹、图样。 （2）工艺过程

原图—照相———————

— 贴照相底片—暴光—显影—坚膜及修补 模具表面处理—涂感光胶—

—腐蚀—去胶及修整

如图3-80所示为照相腐蚀主要工序示意图。

图3-80 所示为照相腐蚀主要工序示意图

§3.4 超声加工

一、超声加工的原理和特点 1．原理

是利用产生超声振动的工具，带动工件和工具间的磨料悬浮液冲击和抛磨工件的被加工部位，使局部材料破坏而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，如图3-81所式。

图3-81 超声加工原理示意图

2．特点

（1）适用于加工硬脆材料。

（2）结构比较简单、操作维修也比较方便。 （3）适合于加工薄壁零件及工件的窄缝、小孔。 二、影响加工速度和质量的因素 1．加工速度及其影响因素 （1）工具的振幅和频率

振幅范围在0.01~0.1mm，频率在16~25kHz之间。 （2）进给压力 （3）磨料悬浮液 （4）被加工材料

适用于加工脆性材料 2．加工精度及其影响因素 （1）加工精度

可达0.01~0.02mm，一般加工孔的尺寸精度可达±（0.02~0.05）mm。 （2）影响因素

工具安装、工具磨损、磨粒大小等有关。 3．表面质量及其影响因素 （1）表面质量

表面粗糙度可达Ra0.63~0.08 （2）影响因素

磨料粒度、被加工材料性质、工具振幅、磨料悬浮液的性能及其循环状况等有关。 三、工具设计 1．工具直径Dt： 2．工具长度L

Dt?D?2d0

（1）当工具横截面积比变幅杆输出截面积小很多时，工具长度Lmax也不减少。

（2）当工具横截面积比变幅杆输出截面积相差不大时，工具长Lmax应减短，变幅杆减短部分的质量等于工具质量。 （3）加工深孔时，工具长度L??/2 3．工具材料：

45钢和碳素工具钢

??/4，变幅杆的长度??/4，但变幅杆长度