绪论 1
第一章 电解加工的理论基础 3
1.1 电解加工过程的电化学特性 3
1.1.1 电解和电解加工 3
一、电解 3
二、电解加工 4
1.1.2 法拉第定律和电流效率 5
一、法拉第定律 5
二、电流效率 8
三、电解加工速度 9
1.1.3 电极电位和电极反应的顺序 11
一、电极电位 11
二、电极电位的高低决定电极反应的顺序 15
1.1.4 外电场作用下电极的极化 16
一、阳极极化曲线及其特征 16
二、极化的原因及极化类型 18
1.2.1 有关电场问题的物理描述 19
一、静电场 19
1.2 电解加工间隙中的电场特性 19
二、导电煤质中的电场 21
1.2.2 电解加工间隙中的电场分布 21
1.2.3 基于电场分布的电解加工成型规律的研究 24
一、简化电场、近似处理的成型规律的研究 24
二、基于实际电场分布的成型规律的研究 26
三、基于实际电场分布的阴极设计方法 27
1.3.1 电解加工间隙中的气液两相流动特性 29
一、气液两相流的流动参数 29
1.3 电解加工间隙中的流场特性 29
二、电解加工间隙中气液两相流动模型 30
1.3.2 流场参数及加工间隙分布规律 31
1.3.3 气液两相流动对电解加工过程的影响 32
1.4 电解加工成型规律的基本分析 35
1.4.1 理想电解加工过程和理想过程的成型规律 35
1.4.2 非理想电解加工过程及其相应成型规律的研究 37
一、关于电导率的变化 37
二、关于电流效率的变化 37
三、电导率、电流效率变化对电场分布的影响 38
一、间隙的作用及其影响因素 40
2.1.1 加工间隙 40
第二章 电解加工的技术基础 40
2.1 电解加工的关键工艺要素及其加工参数 40
二、间隙公式 44
2.1.2 加工参数对加工结果的影响 45
一、电流密度的影响 45
二、加工电压的影响 46
三、电解液流场参数的影响 46
2.1.3 加工参数优选原则 47
一、电解液的作用 48
二、对电解液的基本要求 48
2.2.1 电解液的作用、基本要求及分类 48
2.2 电解液 48
三、电解液的类型 49
2.2.2 电解液的性能 50
2.2.3 电解液的优选及常用电解液 56
一、优选的原则和依据 56
二、常用电解液 57
三、低浓度复合电解液 61
四、常用材料电解液配方举例 63
2.3 电解加工的流场设计 65
2.3.1 电解液的流动形式 65
一、流动形式的分类及特点 65
二、确定流动形式的一般原则 67
2.3.2 电解液流速和进口压力 67
一、电解液流速的确定 67
二、电解液压力的确定 69
一、通液槽(孔)的设计与流场均匀性 71
2.3.3 流场均匀性设计 71
二、防止电解液在加工间隙中产生分离现象和空穴现象 74
2.3.4 电解加工流场设计实例 75
2.4 电解加工精度 85
2.4.1 电解加工的精度以及加工误差的构成 85
2.4.2 电解加工的误差特性 87
2.4.3 工艺参数对加工精度的影响 92
2.4.4 提高电解加工精度的途径和措施 95
2.5.1 电解加工表面质量的特点 97
2.5 电解加工表面质量 97
2.5.2 电解加工表面粗糙度及其影响因素 98
2.5.3 电解加工可能产生的表面缺陷及其相应防止措施 99
一、晶界腐蚀 99
二、点蚀、剥落 100
三、流痕 101
2.5.4 电解加工表面质量对零件疲劳强度的影响 101
3.1 电解加工设备的总体设计 103
3.1.1 电解加工设备的组成和功能 103
第三章 电解加工设备的构成、方案及设计、选型的基本原则 103
3.1.2 电解加工设备的分类和选型 104
3.1.3 电解加工设备的总体设计原则 104
一、电解加工设备的特殊工作条件以及由此带来的特殊问题 105
二、对电解加工设备的基本要求、总体设计中应考虑的主要问题及遵循的主要原则 106
三、电解加工设备规格、性能参数的计算及选用的依据 107
3.2 电解加工机床 110
3.2.1 机床的构成及特点 110
3.2.2 电解加工机床总体方案的制定 110
二、机床运动系统的布局原则 111
一、总体布局的类型 111
三、总体布局对机床性能的影响 112
3.2.3 机床主要部件的典型方案 114
一、床身 114
二、滑枕头 115
三、进给系统 117
四、工作箱部件 122
五、导电装置 124
一、叶片电解加工机床 125
3.2.4 两类常用电解加工机床简介 125
二、立式单头电解加工机床 130
3.3 电解液系统 135
3.3.1 电解液系统的功能及其特点 135
3.3.2 两种典型的电解液系统 136
一、德国AEC公司配置的电解液系统 136
二、英国R.R.公司电解液系统的布局 136
3.3.3 电解液系统各部件的选用原则 137
一、主泵 137
二、电解液槽 139
四、电解液净化及三废处理装置 140
三、热交换器 140
3.4 电解加工专用电源及短路保护系统 142
3.4.1 电解加工电源的发展及短路保护系统的特殊作用 142
3.4.2 电源 143
一、电解加工电源的基本要求 143
二、直流电源 144
三、脉冲电源 146
一、电解加工快速短路保护的特点 151
3.4.3 快速短路保护系统 151
二、两种有代表性的直流电源的短路保护系统 153
三、新型脉冲电源的快速短路保护简介 156
3.5 电解加工自动控制系统 157
3.5.1 控制系统的组成、功能及控制模式 157
3.5.2 电解加工设备控制系统的典型方案及典型元件 158
一、参数控制方案 158
二、循环过程控制方案 161
三、电导率传感器 163
3.6 电解加工工艺装备 166
3.6.1 工艺装备的功能及特殊要求 166
一、电解加工工艺装备的功能和组成 166
二、电解加工工艺装备的特殊技术要求 167
3.6.2 特殊材料的选用及结构设计中的特殊问题 167
一、解决耐蚀问题的技术措施 167
二、确保工艺装备精度和稳定性的技术措施 168
三、导流和导电方式 168
3.6.3 几种夹具结构的实例 170
第四章 电解加工新技术 173
4.1 脉冲电流电解加工 173
4.1.1 脉冲电流电解加工的物理、化学特性 174
一、电流效率曲线的非线性特性的强化 174
二、脉冲电流电解加工的阳极电位特性的变化 175
三、加工间隙中流场压力和温度特性的变化 176
4.1.2 物理、化学特性的改善对加工结果的影响 176
一、提高加工精度 176
二、改善表面质量 176
一、加工效果 177
4.1.3 低频、宽脉冲电流电解加工 177
二、应用实例 178
三、存在的问题 180
4.1.4 高频、窄脉冲电流电解加工(HSPECM) 180
一、高频、窄脉冲电流引发的间隙过程物理、化学特性的新变化 181
二、HSPECM的加工效果 184
三、HSPECM用于生产的可行性--典型产品加工试验的结果 188
四、综合技术经济效果分析 192
4.2 数控展成电解加工 193
4.2.1 数控展成电解加工系统组成 194
4.2.2 旋转阴极展成电解加工的间隙特性 195
一、间隙△m与进给速度v的关系 197
二、间隙△m与初始切深ho的关系 197
三、间隙△m与阴极半径R的关系 198
4.2.3 旋转阴极展成电解加工工艺特性 198
一、间隙稳定性好 198
二、整平能力强 198
一、阴极进给速度与加工间隙的关系 199
4.2.4 “单刃”喷射式阴极展成电解加工间隙特性 199
二、阴极切入工件的深度ho与加工间隙△m的关系 200
三、电解液对加工间隙的影响 201
四、加工电压与加工间隙的关系 201
五、加工面曲率半径对加工间隙的影响 201
六、加工间隙模拟方程 201
4.2.5 喷射式阴极展成电解加工的典型工艺试验 201
一、圆锥面加工工艺试验 202
二、二维凸轮面加工工艺试验 202
三、整体叶轮叶间通道加工工艺试验 203
4.3 混气电解加工 205
4.3.1 在电解液中混入气体的作用 206
一、对流场分布的影响 206
二、对电导率分布的影响 207
三、对电极反应过程的影响 207
4.3.2 混气电解加工的工艺特点 208
一、容易实现小间隙加工、提高加工精度 208
二、整平能力强，减小遗传误差，提高复制精度 208
4.3.3 混气电解加工的特有工艺参数--气液混合比及其计算 210
一、气液混合器结构形式 211
4.3.4 气液混合器设计 211
二、气液混合腔几何尺寸设计 213
三、气液混合器的安装位置 213
4.3.5 混气电解加工工艺参数的选择 214
一、电解液成分、气液混合比及有关参数 214
二、加工电参数、阴极送进速度和加工间隙 215
4.4 电解/电火花复合加工 215
4.4.1 电解/电火花复合加工的基本原理 215
一、孔加工 216
4.4.2 电解/电火花复合加工的应用研究及应用实例 216
二、型腔加工 217
三、复合光整加工 217
4.5 小孔电液束加工 222
4.5.1 电液束加工工艺要点 222
一、电液束加工过程及相应控制 223
二、喷嘴结构及阴极位置 223
三、电解液 225
4.5.2 电液束加工的应用 225
4.6 电解擦削 226
4.6.1 电解擦削装置简介 227
一、装置的主要部分 227
二、电解擦削电源 227
三、电解擦削阴极 227
4.6.2 电解擦削工艺要点 230
一、电解液供给及电解擦削工作方式 230
二、电解擦削操作过程特点 231
一、窄长键槽、深小孔精加工 232
4.6.3 电解擦削的典型应用 232
二、模具型面光整加工 234
第五章 电解加工的应用 237
5.1 总论 237
5.1.1 电解加工的应用概况 237
一、电解加工工艺的分类及其应用范围 238
二、有关行业应用电解加工的概况 242
三、国外电解加工应用概况 245
5.1.2 选用电解加工工艺的原则和依据 246
一、充分发挥电解加工高效优势的条件 246
二、确保电解加工经济性的基本条件 248
三、选用电解加工的基本原则和主要依据 249
5.2 叶片加工 250
5.2.1 叶片电解加工的发展和应用概况 250
5.2.2 叶片电解加工的分类、特点及应用范围 253
5.2.3 叶片电解加工的特殊工艺问题--基准的选择及工艺路线的安排 254
5.2.4 叶片电解加工中近年发展的新工艺 255
一、叶身全方位一次电解成型 255
二、叶片毛坯的新形式--条料/方料 256
5.2.5 电解加工叶片的典型实例 258
三、钛合金叶片电解加工工艺的新发展 258
5.3 模具加工 261
5.3.1 模具电解加工的发展及应用概况 261
5.3.2 模具电解加工的分类、特点及应用范围 263
5.3.3 国外模具电解加工中采用的若干先进技术 264
一、复合工艺 265
二、石墨电极 267
三、侧流式或反流式供液 267
5.3.4 电解加工模具的实例 268
四、多型腔加工 268
5.3.5 提高模具电解加工水平的途径 272
一、提高精度的途径--综合运用锻模电解加工的新技术 273
二、改进工具阴极的设计与制造技术的途径--CAD/CAM技术的应用 273
5.4 枪、炮管膛线加工 273
5.4.1 应用概况 273
5.4.2 膛线电解加工的分类 274
5.4.3 膛线电解加工工艺的特点 274
一、工具阴极的结构形式 274
三、电解液与工艺参数 276
二、成型过程 276
5.4.4 膛线电解加工的实例 278
5.5 孔加工 279
5.5.1 深小孔电解加工 279
一、加工装置 279
二、工具阴极 281
三、几个主要工艺问题 283
5.5.2 型孔电解加工 285
5.6 整体叶轮加工 288
一、阴极片设计制造 289
5.6.1 等截面叶片整体叶轮加工 289
二、阴极结构设计 291
三、加工实例及主要工艺参数 292
5.6.2 变截面扭曲叶片整体叶轮加工 293
一、成型平板阴极仿型电解加工叶间通道 293
二、锥形砂轮仿型电解磨削叶片型面 295
5.7 机匣加工 296
5.7.1 机匣电解加工的概况 296
一、总体布局的特点 297
5.7.2 机匣电解加工工艺的特点 297
二、流场设计的原则 298
三、电解液的类型 299
四、工艺参数的选用范围 300
5.7.3 机匣电解加工实例 300
5.8 型面、型腔复合光整加工 303
5.8.1 电解研磨复合抛光机理 303
5.8.2 电解研磨复合抛光工艺参数 304
五、抛光头对工件的压力 305
四、抛光头转速和工件送进速度 305
二、加工电压和抛光电流密度 305
一、电解液 305
三、抛光布厚度、抛光布粘结的磨粒尺寸及含磨粒量(浓度) 305
5.8.3 型面电解研磨复合抛光研究 306
5.9 电解去毛刺 307
5.9.1 电解去毛刺的应用概况 307
5.9.2 电解去毛刺的工艺特点和设备特点 308
一、低浓度、钝性电解液 308
二、低工艺参数 308
四、流场的选型特点 309
三、固定阴极加工 309
五、电解去毛刺装备的特点 310
5.9.3 电解去毛刺应用实例 311
电解加工的发展动向 316
一、高新技术的发展对电解加工提出的新需求 316
二、高新技术给电解加工的发展打下了新的技术基础和提供了新的发展条件 316
附录 321
参考文献 327