电化学加工省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
《电化学加工省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电化学加工省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx(46页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、电化学加工技术电化学加工技术第六章第六章 电化学加工技术电化学加工技术 第1页电化学加工技术电化学加工技术 电化学加工(电化学加工(Electrochemical Machining Electrochemical Machining 简称简称ECMECM)包含从工件上去除金属电解加工和向工件上沉积金属电镀、包含从工件上去除金属电解加工和向工件上沉积金属电镀、涂覆加工两大类。涂覆加工两大类。几个基本概念:几个基本概念:电极电位电极电位电极极化电极极化钝化钝化电流密度电流密度电流效率电流效率第2页电化学加工技术电化学加工技术图图1-1 电解液中电化学反应电解液中电化学反应第3页电化学加工技术电化
2、学加工技术1.1 电化学加工原理与特点电化学加工原理与特点 1.电化学加工原理电化学加工原理 图图1-1所表示为电化学加工原理。两片金属铜所表示为电化学加工原理。两片金属铜(Cu)板浸在板浸在导电溶液,比如氯化铜导电溶液,比如氯化铜(CuCl2)水溶液中,此时水水溶液中,此时水(H2O)离解离解为氢氧根负离子为氢氧根负离子OH和氢正离子和氢正离子H+,CuCl2离解为两个氯离解为两个氯负离子负离子2Cl和二价铜正离子和二价铜正离子Cu+2。当两个铜片接上直流电。当两个铜片接上直流电形成导电通路时,导线和溶液中都有电流流过,在金属片形成导电通路时,导线和溶液中都有电流流过,在金属片(电极电极)和
3、溶液界面上就会有交换电子反应,即电化学反应。和溶液界面上就会有交换电子反应,即电化学反应。溶液中离子将作定向移动,溶液中离子将作定向移动,Cu+2正离子移向阴极,在阴极正离子移向阴极,在阴极上得到电子而进行还原反应,沉积出铜。上得到电子而进行还原反应,沉积出铜。第4页电化学加工技术电化学加工技术在在阳阳极极表表面面Cu原原子子失失掉掉电电子子而而成成为为Cu+2正正离离子子进进入入溶溶液液。溶溶液液中中正正、负负离离子子定定向向移移动动称称为为电电荷荷迁迁移移。在在阳阳、阴阴电电极极表表面面发发生生得得失失电电子子化化学学反反应应称称为为电电化化学学反反应应。这这种种利利用用电电化化学学反反应
4、应原原理理对对金金属属进进行行加加工工(图图1-1中中阳阳极极上上为为电电解解蚀蚀除除,阴阴极极上上为为电电镀镀沉沉积积,惯惯用用以以提提炼纯铜炼纯铜)方法即电化学加工。方法即电化学加工。第5页电化学加工技术电化学加工技术2.电化学加工分类电化学加工分类电化学加工有三种不一样类型。电化学加工有三种不一样类型。第第类类是利用电化学是利用电化学反应过程中阳极溶解来进行加工,主要有电解加工和电化反应过程中阳极溶解来进行加工,主要有电解加工和电化学抛光等;学抛光等;第第类类是利用电化学反应过程中阴极沉积来进是利用电化学反应过程中阴极沉积来进行加工,主要有电镀、电铸等;行加工,主要有电镀、电铸等;第第
5、类类是利用电化学加是利用电化学加工与其它加工方法相结合电化学复合加工工艺进行加工,工与其它加工方法相结合电化学复合加工工艺进行加工,当前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工当前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含有其中还含有电火花放电作用电火花放电作用)。电化学加工类别如表。电化学加工类别如表1所表示。所表示。第6页电化学加工技术电化学加工技术表表1 电化学加工分类电化学加工分类第7页电化学加工技术电化学加工技术3.电化学加工适用范围电化学加工适用范围电电化化学学加加工工适适用用范范围围,因因电电解解和和电电镀镀两两大大类类工工艺艺不不一一样而不一样。样而不一样。电电解解加加工工能能够够
6、加加工工复复杂杂成成型型模模具具和和零零件件,比比如如汽汽车车、拖拖拉拉机机连连杆杆等等各各种种型型腔腔锻锻模模,航航空空、航航天天发发动动机机扭扭曲曲叶叶片片,汽汽轮轮机机定定子子、转转子子扭扭曲曲叶叶片片,齿齿轮轮、液液压压件件内内孔孔电电解解去去毛毛刺及扩孔、抛光等。刺及扩孔、抛光等。电镀、电铸能够复制复杂、精细表面。电镀、电铸能够复制复杂、精细表面。第8页电化学加工技术电化学加工技术1.2 电解加工电解加工 1电解加工原理及特点电解加工原理及特点1)基本原理基本原理电解加工是利用金属在电解液中电解加工是利用金属在电解液中“电化学阳极溶解电化学阳极溶解”来来将工件成型。如图将工件成型。如
7、图2-1所表示,在工件所表示,在工件(阳极阳极)与工具与工具(阴极阴极)之之间接上直流电源,使工具阴极与工件阳极间保持较小加工间间接上直流电源,使工具阴极与工件阳极间保持较小加工间隙隙(0.10.8 mm),间隙中经过高速流动电解液。这时,工件,间隙中经过高速流动电解液。这时,工件阳极开始溶解。开始时,两极之间间隙大小不等,间隙小处阳极开始溶解。开始时,两极之间间隙大小不等,间隙小处电流密度大,阳极金属去除速度快;而间隙大处电流密度小,电流密度大,阳极金属去除速度快;而间隙大处电流密度小,去除速度慢。去除速度慢。第9页电化学加工技术电化学加工技术伴随工件表面金属材料不停溶解,工具阴极不停地向伴
8、随工件表面金属材料不停溶解,工具阴极不停地向工件进给,溶解电解产物不停地被电解液冲走,工件表面工件进给,溶解电解产物不停地被电解液冲走,工件表面也就逐步被加工成靠近于工具电极形状,如此下去直至将也就逐步被加工成靠近于工具电极形状,如此下去直至将工具形状复制到工件上。工具形状复制到工件上。图图2-1 电解加工原理图电解加工原理图第10页电化学加工技术电化学加工技术第11页电化学加工技术电化学加工技术2)特点特点电解加工与其它加工方法相比较,它含有以下特点电解加工与其它加工方法相比较,它含有以下特点:(1)能能加加工工各各种种硬硬度度和和强强度度材材料料。只只要要是是金金属属,不不论论其其硬度和强
9、度多大,都可加工。硬度和强度多大,都可加工。(2)生生产产率率高高,约约为为电电火火花花加加工工510倍倍,在在一一些些情情况况下下,比比切切削削加加工工生生产产率率还还高高,且且加加工工生生产产率率不不直直接接收收加加工工精度和表面粗糙度限制。精度和表面粗糙度限制。(3)表表面面质质量量好好,电电解解加加工工不不产产生生残残余余应应力力和和变变质质层层,又又没没有有飞飞边边、刀刀痕痕和和毛毛刺刺。在在正正常常情情况况下下,表表面面粗粗糙糙度度Ra可达可达0.21.25 m,平均加工精度,平均加工精度0.05mm左右左右。第12页电化学加工技术电化学加工技术 (4)阴极工具在理论上不损耗,基本
10、上可长久使用。阴极工具在理论上不损耗,基本上可长久使用。电电解解加加工工当当前前存存在在主主要要问问题题是是加加工工精精度度难难以以严严格格控控制制,尺尺寸寸精精度度普普通通只只能能到到达达0.150.30 mm。另另外外,电电解解液液对对设设备有腐蚀作用,电解液处理也较困难。备有腐蚀作用,电解液处理也较困难。第13页电化学加工技术电化学加工技术2.电解加工设备电解加工设备电解加工基本设备包含直流电源、机床及电解液系统电解加工基本设备包含直流电源、机床及电解液系统三大部分。三大部分。1)直流电源直流电源电解加工惯用直流电源为硅整流电源和晶闸管整流电电解加工惯用直流电源为硅整流电源和晶闸管整流电
11、源,其主要特点及应用见表源,其主要特点及应用见表2。第14页电化学加工技术电化学加工技术新型功率半导体器件新型功率半导体器件功率MOSFET一个电流垂直流动双扩散MOS场效应管功率集成器件,电压控制型多数载流子器件,电压控制通断,开关频率高,驱动电路损耗小,驱动电路简单,易于并联,可实现大电流通断。IGBT:绝缘栅双极晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一个N沟道增强型场控(电压)复合器件,它属于少子器件类,兼有功率MOSFET和双极性器件优点:输入阻抗高、开关速度快、安全工作区宽、饱和压降低(甚至靠近GTR饱和压降)、耐压高、电流大。其缺点是
12、不好并联。MCT:MOS控制晶闸管MCT(MOS-Controlled Thyristor)是一个新型MOS与双极复合型器件,它采取集成电路工艺,在普通晶闸管结构中制作大量MOS器件,经过MOS器件通断来控制晶闸管导通与关断。MCT既含有晶闸管良好关断和导通特征,又具备MOS场效应管输入阻抗高、驱动功率低和开关速度快优点,克服了晶闸管速度慢、不能自关断和高压MOS场效应管导通压降大不足第15页电化学加工技术电化学加工技术新型功率半导体器件新型功率半导体器件IGCT:集成门极换流晶闸管IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors)是一个用于巨型电力电子成
13、套装置中新型电力半导体器件。IGCT使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大进展,给电力电子成套装置带来了新飞跃。IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起,再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接,结合了晶体管稳定关断能力和晶闸管低通态损耗优点,在导通阶段发挥晶闸管性能,关断阶段展现晶体管特征。IGCT含有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低等特点,而且造成本低,成品率高,有很好应用前景。IEGT:电子注入增强栅晶体管IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)是耐压达4KV以上IGBT
14、系列电力电子器件,经过采取增强注入结构实现了低通态电压,使大容量电力电子器件取得了飞跃性发展。IEGT含有作为MOS系列电力电子器件潜在发展前景,含有低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特点。功率MOSFET一个电流垂直流动双扩散MOS场效应管功率集成器件,电压控制型多数载流子器件,电压控制通断,开关频率高,驱动电路损耗小,驱动电路简单,易于并联,可实现大电流通断。第16页电化学加工技术电化学加工技术表表2 直流电源特点及应用直流电源特点及应用第17页电化学加工技术电化学加工技术2)机床机床电解加工机床任务是安装夹具、工件和阴极工具,并电解加工机床任务是安装夹具、工件和阴极工具,并实现
15、其相对运动,传送电和电解液。它与普通金属切削机实现其相对运动,传送电和电解液。它与普通金属切削机床相比,有其特殊要求:床相比,有其特殊要求:(1)有足够刚性)有足够刚性 (2)稳定进给速度)稳定进给速度 (3)防腐绝缘与好安全办法)防腐绝缘与好安全办法第18页电化学加工技术电化学加工技术3)电解液系统电解液系统在在电电解解加加工工过过程程中中,电电解解液液不不但但作作为为导导电电介介质质传传递递电电流流,而而且且在在电电场场作作用用下下进进行行化化学学反反应应,使使阳阳极极溶溶解解能能顺顺利利而而有有效效地地进进行行,这这一一点点与与电电火火花花加加工工工工作作液液作作用用是是不不一一样样。同
16、同时时电电解解液液也也担担负负着着及及时时把把加加工工间间隙隙内内产产生生电电解解产产物物和和热热量带走任务,起到更新和冷却作用。量带走任务,起到更新和冷却作用。电电解解液液可可分分为为中中性性盐盐溶溶液液、酸酸性性盐盐溶溶液液和和碱碱性性盐盐溶溶液液三三大大类类。其其中中中中性性盐盐溶溶液液腐腐蚀蚀性性较较小小,使使用用时时较较为为安安全全,故应用最广。惯用电解液有故应用最广。惯用电解液有NaCl、NaNO3、NaClO3 三种。三种。第19页电化学加工技术电化学加工技术钝化性电解液钝化性电解液常见种类有:NaNO3,NaSO4对于钝化原因至今还有不一样看法,其中最主要有成相膜理论对于钝化原
17、因至今还有不一样看法,其中最主要有成相膜理论和吸附力理论。和吸附力理论。(1)成相膜理论:成相膜理论:金属钝化是因为在表面生成了一层紧密、完整地、有一金属钝化是因为在表面生成了一层紧密、完整地、有一定厚度(普通为定厚度(普通为20到到100埃)钝化膜。这层膜是一个独立相,将金属与溶埃)钝化膜。这层膜是一个独立相,将金属与溶液机械隔离开,致使金属溶解速度大大下降。液机械隔离开,致使金属溶解速度大大下降。(2)吸附理论:)吸附理论:当电极电位足够正时,电极表面上形成了当电极电位足够正时,电极表面上形成了O离子或离子或OH离子吸附层,这层吸附层增加了金属氧化为金属离子过程活化自动焓,离子吸附层,这层
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电化学 加工 公共课 一等奖 全国 获奖 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【快乐****生活】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【快乐****生活】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。