小间隙电解加工的工艺特性

张　真

（广州科技职业技术学院，广州 510550）

小间隙电解加工的工艺特性

张真

（广州科技职业技术学院，广州 510550）

近年来，随着我国电解加工工艺的不断发展，电解加工技术发生了很大变化。高精度产品制造数量的增加，使小间隙电解加工工艺的应用更为频繁。基于此，本文将针对小间隙电解加工工艺的应用方法和技术升级进行深入分析。

小间隙电解 电解加工 电解工艺

前言

小间隙电解加工工艺可以有效提高电解加工的精度、工件的形状精度与表面质量，同时也能够对反向制造技术加以补充和完善。本文主要介绍制造过程中小间隙电解加工技术的使用，同时探讨小间隙电解加工技术的发展方向。

1　小间隙电解加工工艺的优势

当物品的加工长度在120mm以内时，可以使用小间隙电解加工工艺，从而保证产品加工精度。此种工艺法可以将误差限制在0.02mm之内。加工过程中，内部有高强度密集电流通过的电解液加工工艺，如氯化钠电解液加工方式，呈现出线性特点。通过氯化钠电解溶液加工稳定性不高，所以急需提高氯化钠电解溶液加工法的加工精度。为了对0.05～1mm之间的断面加工间隙进行电解加工，需要使用小间隙加工工艺。小间隙电解加工工艺法可以使用普通不含气的电解液加工出高精度的部件。使用小间隙电解加工工艺对材料进行非线性加工，材料的截面精度误差维持0.03mm以内。特殊结构的小间隙电解加工工艺可将误差精度提升至0.04～0.02mm之间；部件长度在120mm之内的，误差会更小。最重要的是，阴极小间隙加工方式精度与电解液对材料加工过程可控，电解液加工环节的线性和非线性对加工过程无影响，是先进的电解加工技术手段。

2　小间隙电解加工技术工作原理

加工间隙的变化是决定加工精度的一个主要因素，这里首先分析间隙变化的关系。端面平衡间隙的表达式为：。公式中，α表示电流效率，β表示体积电化当量，αβ因实用上的方便，本文把它作为一个量来看待，即实际电化当量，UR表示加工电压，K表示电解液的电导率，V表示进给速度，αβ在线性加工为常量，非线性加工时则为变量。当△b已定，仅讨论其微量变化时，αβ都可作为常量来对待。对公式全微分得：

3　小间隙电解加工技术特点

小间隙电解加工需要加工间隙内具有高压大流量的电解液。在氯化钠电解的使用过程中，人们发现其具有线性的加工特性。在不同浓度和不同温度情况下，向氯化钠电解液和硝酸钠电解液两种不同的电解液中施加不同的电压加工C45发现：使用氯化钠电解溶液加工C45材料的过程呈现出线性特点。试验中，分别使用3%浓度、5%浓度、10%浓度和15%浓度以及25%浓度五种电解溶液，施加电压20V，电流密度从50A/cm2增大至850A/cm2，平滑值维持在2.35左右。

通过氯化钠溶液或硝酸钠溶液电解加工1Cr18Ni9Ti材料都呈现出非线性规律，且随着电解溶液浓度增加，加工过程非线性的程度降低。在电解液溶液浓度一致情况下，升高电压也会造成非线性加工程度的降低。硝酸钠电解溶液加工的稳定性比氯化钠电解溶液好，但是加工不同材质的材料会呈现出不同的特点。

一般认为，氯化钠电解溶液以及浓度大于26%的硝酸钠电解溶液是线性电解液然而，根据试验结果，这种认知已经被推翻。线性与非线性不是电解液的固有特征，而是与被加工的材料有关。需要指出的是，研究使用某种电解液加工某种材料时的加工特性是线性还是非线性，对于提高加工精度有一定价值。一般情况下，非线性加工比线性加工的精度要高。但是，这也不是绝对的，还与加工工艺有很大关系。目前，普遍认为氯化钠电解溶液是线性电解液，适合低精度加工。以上已经证明，加工碳四、碳五材料确实是线性。线性加工能实现高精度加工，在套型加工时采取相应的工艺措施后，完全可以做到高精度加工[2]。

4　小间隙电解加工技术的注意事项

小间隙电解的优势是加工效率高，加工的同时能够保证部件表面的平整程度，适用范围广泛，对于硬度极高的金属材料也能做到无损耗处理。它主要应用于高精尖、高精度的物件制造。航空航天业、汽车制造业普遍使用小间隙电解加工技术处理形状或表面复杂的部件。

小间隙电解加工技术能够加工非线性型腔体。对于间隙较大的部件，必须要重视加工面的平整、缝隙的过渡、加工原料的剩余量和电场的分布问题。对于

间隙较小的部件加工过程，无须特别关注这些问题。小间隙加工工艺需要提升在重复加工部件内部时的精度，并提升对特定部件模仿的加工精度。

特殊结构的阴极小间隙电解加工技术有利于减少加工部件重复加工时产生的误差，控制同批次产品差别，使产品的锥度和加工面形状以标准给定的数据进行加工。产生加工误差的原因主要有：由设备控制精度产生的加工参数的误差引起侧壁间隙的变化，由杂散电流二次腐蚀的积累效应造成工件上小下大导致锥度的产生，由阴极设计制造的误差引起套型加工的截面形状误差，等等。所以，要提高套型精度，就必须设法减小以上误差[3]。

加工过程中要注意选择能够降低粗糙值的氯化钠溶液和硝酸钠溶液。音节小间隙电解加工工艺使用阴极特殊结构，加工过程采用氯化钠溶液和硝酸钠溶液有利于提升加工部件的精细度。对1Cr18Ni9Ti材料的加工选用硝酸钠溶液为最佳，加工高硬度金属如钛合金应该选用氯化钠和硝酸钠混合溶液[4]。

小间隙电解加工技术能够极大降低套型间隙，使误差小于0.02mm。使用阴极小间隙电解技术能够得到更高的精度。同时，为了保证小间隙电解加工技术的加工精度，电解溶液需要先经过多层过滤。多层过滤环节用来保证加工过程中使用的电解液浓度达到标准。增大电解液泵的出口压力，可使电解液能够更好地流出。要注意供液合理并缩短流程，注意阴极的刚性，防止振动；套型加工时使用铜钨合金阴极，取消火花保护；加工型腔时不允许出现火花；利用加背压或使出水端处于收敛状态来改善流场，以消除火花，并降低粗糙度值。使用高压腔加工不仅能起到上述作用，还可平衡掉部分反压。

5结论

通过上文对小间隙电解加工技术的内容进行系统分析可知，小间隙电解加工技术需要在复杂的环境下完成对部件的加工，不同的电解溶液对其运行情况会具有明显的影响。所以，要提高小间隙电解加工技术的工作效率，必须严格控制氯化钠电解溶液和硝酸钠电解溶液的浓度。由于电解加工过程需要耗费大量的电力和电解液，对电解液废料的处理和电力的合理使用，需要受到重视。要尽量选择对环境污染小、容易中和的电解液，以有效减少有害物质的释放。要选择高效率、低耗能的电解技术降低电解过程的碳排放量，从而不断促进生态文明建设。

[1]刘桂贤，张永俊，罗红平，等.基于SOPC技术的脉冲电解加工电源的研究[J].电加工与模具，2015，（23）：27-30.

[2]沈敏敏.提高深小孔电解加工精度性能研究[J].科技传播，2014，（15）：100，98.

[3]刘勇，曾永彬.微小结构高效电解铣削加工试验研究[J].制造技术与机床，2014，（7）：114-119.

[4]王洪国，江乐天，张明岐，等.矩形波高频脉冲电解加工电源的研制[J].航空制造技术，2014，（5）：50-51.

ZHANG Zhen
(Guangzhou Vocational College of Science and Technology, Guangzhou 510550)

Process Characteristics of A Small Gap ECM

In recent years, with the continuous development of China's e lectrolytic process, EC M technology has a lso undergone great changes. The increasing number of high-precision manufacturing, so that small gap electrolysis process a pplications more frequently. Based on this, the in-depth analysis of the application of methods and techniques to upgrade the small gap electrolysis process.

small gap electrolysis, electrolytic machining, electrolytic process