脈沖電化學去毛刺工藝(1)
機械零件在制造加工過程中產(chǎn)生的毛刺不僅直接影響零件本身的精度和外觀質(zhì)量蛹鼎,還會影響整個產(chǎn)品的使用性能和壽命扣飘。此外,由于去毛刺工序要花費工時和費用铐跷,因此將直接影響產(chǎn)品的成本和價格媒龟,成為降低生產(chǎn)成本的障礙之一,全世界每年花費在去毛刺方面的費用約為100億美元涧兜。目前病囱,國外已從系統(tǒng)工程的角度來研究毛刺問題,并成立了“世界去毛刺協(xié)會”(WorldwideBurrTechnologyCommittee筹飒,WBTC)继蚪,大力實施“毛刺工程”(BurrEngineering)。去毛刺工藝屬于表面光整加工范疇葡债,目前主要采用刮刀杨朴、油石、砂布蓝垢、鋼絲刷輪挑乓、滾磨、振動卵渴、噴沙和撞擊等手工或機械方式以及化學慧域、高溫、水射流浪读、磨粒擠壓昔榴、電化學、脈沖電化學等非機械方式去除毛刺(航空業(yè)還采用機器人打磨等方式去毛刺)碘橘,這些不同的去毛刺方法各有利弊互订。去毛刺一般為零件的最終精加工工序,因此在去除毛刺的同時還必須保證零件具有良好的表面質(zhì)量痘拆,其加工效果與選用的去毛刺工藝方法密切相關(guān)仰禽。
脈沖電化學去毛刺加工機理
脈沖電化學去毛刺是一種符合“綠色制造”要求的先進去毛刺工藝。該工藝采用脈沖電源代替直流電源纺蛆,并在非線性電解液中進行加工吐葵;加工時,工件接脈沖電源的正極桥氏,與毛刺部位相對應的工具電極接脈沖電源的負極温峭,工件陽極與工具陰極之間保持較小的加工間隙妥抬,且工具陰極無進給。該工藝具有以下特點:①由于加工所用電解液為中性無機鹽水溶液芍惦,因此不會污染環(huán)境蔓摇;②由于脈沖電流的間隙作用和壓力波的攪拌作用改善了加工間隙內(nèi)的電場和流場條件,降低了對電解液流動特性的要求固鹏,因此有利于獲得穩(wěn)定崩绑、理想的加工過程;③由于在加工過程中無切削力鹰个,不會形成附加應力和表面變質(zhì)層寂疏,因此可改善加工表面微觀幾何形貌以及零件的物理、化學和機械性能惜选。
脈沖電化學去毛刺加工的基本原理如圖1所示夫泛。工件接脈沖電源的正極,工具電極接脈沖電源的負極且仔,工具陰極與工件毛刺部位對應放置伸畅。加工時,首先在加工間隙內(nèi)加入電解液凹蜂,然后接通脈沖電源馍驯,此時工件陽極表面將發(fā)生氧化反應,工具陰極則將發(fā)生還原反應玛痊。工件陽極的基本電化學反應式為
M-ne→Mn+
Mn++n(OH)→Fe(OH)n↓
工具(陰極)的基本電化學反應式為
2H++2e→H2↓
加工時汰瘫,在工件陽極附近形成一層很薄的氧化膜,可在工件陽極與電解液之間起到隔離作用擂煞。該氧化膜具有較高的電阻和較小的電導率混弥,可阻止工件陽極表面進一步溶解,對工件陽極具有一定保護作用对省。在電解液的快速沖刷作用下蝗拿,工件陽極表面凹陷處的氧化膜因不易擴散而較厚;工件陽極表面凸出處(如毛刺蒿涎、微觀凸出部位等)的氧化膜因容易擴散而較薄哀托。由于氧化膜的分布不均勻,使毛刺等凸出部位始終與新鮮的電解液接觸劳秋,因此毛刺部位的金屬溶解速度遠大于陽極表面的其它部位仓手,從而使毛刺被迅速溶解、去除玻淑。
在陽極溶解過程中董纺,根據(jù)電化學加工基本規(guī)律(法拉第電解定律)可推導出金屬陽極(工件)沿進給方向的深度蝕除速度va(mm/min)為
va=hwi
式中:h——電流效率
w——被電解物質(zhì)的體積電化學當量(mm3/A·h)
i——電流密度(A/cm2)
nbsp;當電解液的成分、濃度、加工溫度等參數(shù)確定后枷此,陽極某點的蝕除速度主要取決于通過該點的電流密度i淳习。
根據(jù)電場理論可知纸藕,在零件表面毛刺等凸出部位電荷較集中臣锣,在表面凹陷處電荷則較少。由于電力線分布不均勻冗炊,凸出部位的電力線分布密集蔬设,電流密度高,金屬去除較多(見圖2)知援;凹陷部位的電力線分布相對稀疏次瓣,電流密度較低,金屬去除較少星自。由于毛刺處通過的電流密度遠大于工件陽極表面的其它部位憾擒,因此毛刺被迅速溶解。
綜上所述塑崖,由于氧化膜分布不均勻七冲,工件陽極表面毛刺等凸出部位氧化膜較薄,可始終與新鮮電解液保持接觸规婆,因此電化學反應速度快澜躺;由于電力線分布不均勻,工件陽極表面毛刺等凸出部位電力線分布密集抒蚜,電流密度大掘鄙,蝕除速度較快。因此嗡髓,脈沖電化學去毛刺加工可達到迅速去除操漠、溶解毛刺并形成光滑圓角的目的。通過合理采用工具陰極遮蔽技術(shù)饿这,可有選擇地去除毛刺浊伙,不會影響工件陽極表面原有的尺寸精度和表面質(zhì)量。
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