模具制造工艺20型腔的抛光和研磨其它加工方法.docx
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模具制造工艺20型腔的抛光和研磨其它加工方法
5.2.5型腔的研磨和抛光
模具型腔(型芯)经切削加工后,表面上残留有切削痕迹。
为了去除切削加工痕迹和提高模具表面质量,需要对其进行研磨抛光。
抛光和研磨在型腔加工中所占工时比重很大,是提高模具质量的重要工序,它不仅对成形制件的尺寸精度,表面质量影响很大,也影响模具的使用寿命。
研磨抛光的方法主要有:
机械研磨和抛光、超声波抛光和电解抛光,这里主要讲机械研磨和抛光原理和工艺方法,超声波抛光和电解抛光在学习单元六中讲。
一、研磨的原理和目的
1.研磨的原理
研磨是在工件和工具(研具)之间加入研磨剂,在一定压力下由工具和工件间的相对运动,驱动大量磨粒在加工表面上滚动、滑擦,去除微细的金属层而使加工表面的粗糙度减小。
研磨加工时,在研具和工件表面间存在有分散的磨料或研磨剂,在两者之间施加一定的压力,并使其产生复杂的相对运动,这样经过磨粒的切削作用及研磨剂的化学和物理作用,在工件表面上即可去掉极薄的一层余量,获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。
根据实验表明,磨粒的切削作用如图5-68a所示,分为滑动切削作用和滚动切削作用两类。
前者磨粒基本固定在研具上,靠磨粒在工件表面移动进行切削;后者磨粒基本上是自由状态的,在研具和工件间滚动,靠滚动来切削。
在研磨脆性材料时,除上述作用外,还有如图5-68b所示的情况,磨粒在压力作用下,使加工面产生裂纹,随着磨粒的运动,裂纹不断地扩大、交错,以致形成碎片,成为切屑脱离工件。
图5-68研磨时磨粒的切削作用
研磨时的金属去除过程,除磨粒的切削作用外,还常常由于化学或物理作用所致。
在湿研磨时,所用的研磨剂中除了有磨粒外,还常加有油酸、硬脂酸等酸性物质,这些物质会使工件表面产生一层很软的氧化物薄膜,钢铁成膜时间只要0.05s,氧化膜厚度约2~7μm。
凸点处的薄膜很容易被磨粒去除,露出的新鲜表面很快地继续氧化,继续被去掉,如此循环,加速了去除的过程。
除此之外,研磨时在接触点处的局部高温高压,也有可能产生局部挤压作用,使高点处的金属流入低点,降低了工件表面粗糙度。
2.研磨的分类
(1)湿研磨湿研磨是在研磨过程中将研磨剂涂抹在研具或工件上,用分散的磨粒进行研磨,这是目前最常用的研磨方法。
研磨剂中除磨粒外还有煤油、机油、油酸、硬脂酸等物质。
磨粒在研磨过程中有的嵌入了研具,极个别的嵌入了工件,但大部分存在于研具与工件之间。
如图5-69a所示,此时磨粒的切削作用以滑动切削为主,生产效率高,但加工出的工件表面一般没有光泽,加工的表面粗糙度一般可达到Ra0.025µm。
(2)干研磨干研磨即在研磨以前,先将磨粒压入研具,用压砂研具对工件进行研磨。
这种研磨方法一般在研磨时不加其他物质,进行干研磨,如图5-69b所示。
磨粒在研磨过程中基本固定在研具上,它的切削作用以滑动切削为主。
磨粒的数目不能很多,且均匀地压在研具的表面上形成很薄的一层,在研磨的过程中始终嵌在研具内,很少脱落。
这种方法的生产效率不如湿研磨,但可以达到很高的尺寸精度和很低的表面粗糙度。
图5-69湿研磨与干研磨
a)湿研磨b)干研磨
(3)抛光抛光加工多用来使工件表面显现光泽,在抛光过程中,化学作用比在研磨中要显著得多。
抛光时,工件的表面温度比研磨时要高(抛光速度一般比研磨速度要高),有利于氧化膜的迅速形成,从而能较快地获得高的表面质量。
抛光可以选用较软的磨料,例如在湿研磨的最后,用氧化铬进行抛光,这种研磨剂很细,硬度低于研具和工件,在抛光过程中不嵌入研具和工件,完全处于自由状态。
由于磨料的硬度低于工件的硬度,所以磨粒不会划伤工件表面,可以获得很高的表面质量。
因此,抛光主要是利用化学和物理作用进行加工的,即与被加工表面产生化学反应形成很软的薄膜来进行加工的。
3.型腔模研磨与抛光的目的
型腔模研磨与抛光可以达到以下目的:
1)提高塑料模型腔的表面质量,以满足塑件表面质量与精度要求。
2)提高塑料模浇口、流道的表面质量,以降低注射的流动阻力。
3)使塑件易于脱膜。
4)提高模具结合面精度,防止树脂渗漏。
提高模具尺寸精度及形状精度,相对地也提高了塑料制品的精度。
5)对产生反应性气体的塑料进行注射成型时,模具表面状态良好,具有防止被腐蚀的效果。
6)在金属塑性成型加工中,防止出现沾粘和提高成形性能,并使模具工作零件型面与工件之间的摩擦和润滑状态良好。
7)去除电加工时所形成的熔融再凝固层和微裂纹,以防止在生产过程中此层脱落而影响模具精度和使用寿命。
8)减少了由于局部过载而产生的裂纹或脱落,提高了模具工作零件的表面强度和模具寿命,同时还可防止产生锈蚀。
3.型腔模研磨与抛光的方法
型腔模研磨与抛光的方法主要有机械研磨与抛光、超声波抛光和电解抛光。
超声波抛光和电解抛光分别在学习单元六超声波和电解加工部分讲,这里我们主要对机械研磨与抛光工艺进行详细介绍。
二、机械研磨与抛光
1.磨料、研磨剂和研磨工具材料
(1)磨料
1)磨料的种类。
磨料的种类很多,一般是按硬度来划分的。
硬度最高的是金刚石,包括人造金刚石和天然金刚石两种;其次是碳化物类,如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼和碳硅硼等;再次是硬度较高的刚玉类,如棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉、铬刚玉、微晶刚玉、黑刚玉、锆刚玉和烧结刚玉等;硬度最低的是氧化物类(又称软质化学磨料),如氧化铬、氧化铁、氧化镁及氧化铈等。
上述是一般的分类方法,但也有的按天然磨料和人造磨料来分类。
各种磨料的应用查有关手册。
由于天然磨料存在着杂质多、磨料不均匀、售价高、优质磨料资源缺乏等限制,因此,目前生产中几乎全部使用人造磨料。
2)磨料的粒度。
磨料的粒度是指磨料的颗粒尺寸。
磨料可按其颗粒尺寸的大小分为磨粒、磨粉、微粉和超微粉四组。
其中,磨粒和磨粉这两组磨料的粒度号数用每一英寸筛网长度上的网眼数目表示,其标志是在粒度号数的数字右上角加“#”符号。
比如240*,是指每一英寸筛网长度上有240个孔,粒度号的数值越大,表明磨粒越细小。
而微粉和超微粉这两组磨料的粒度号数是以颗粒的实际尺寸来表示的,其标志是在颗粒尺寸数字的前面加一个字母“W”。
有时也可将其折合成筛孔号。
比如W20,是表示磨料颗粒的实际尺寸在20~14μm之间,折合成筛孔号为500#。
,磨料粒度可按表5-5选择。
表5-5磨料的粒度选择
3)磨料的硬度。
磨料的硬度是磨料的基本特性之一,它与磨具的硬度是两个截然不同的概念。
磨料的硬度是指磨料表面抵抗局部外作用的能力,而磨具(如油石)的硬度则是粘接剂粘接磨料在受外力时的牢固程度。
较硬的物体可以在较软的物体上划出痕迹,即能破坏它的表面。
研磨的加工就是利用磨料与被研工件的硬度差来实现的,磨料的硬度越高,它的切削能力越强。
4)磨料的强度。
磨料的强度是指磨料本身的牢固程度。
也就是当磨粒锋刃还相当尖锐时,能承受外加压力而不被破碎的能力。
强度差的磨料,它的磨粒粉碎得快,切削能力低,使用寿命短。
这就要求磨粒除了具有较高的硬度外,还应具有足够的强度,才能更好地进行研磨加工。
(2)研磨剂研磨剂是磨料与润滑剂合成的一种混合剂,常用的研磨剂有液体和固体(或膏状)两大类。
1)液体研磨剂。
液体研磨剂由研磨粉、硬脂酸、航空汽油、煤油等配制而成。
其中,磨料主要起切削作用;硬脂酸溶于汽油中,可增加汽油的粘度,以降低磨料的沉淀速度,使磨粒更易均布,此外,在研磨时,硬脂酸还有冷却、润滑和促进氧化的作用;航空汽油主要起稀释作用,将磨粒聚团稀释开,以保证磨粒的切削性能;在这里煤油主要起冷却润滑作用。
2)固体研磨剂。
固体研磨剂是指研磨膏。
常用的有抛光用研磨膏、研磨用研磨膏、研磨硬性材料(如硬质合金等)用研磨膏三大类。
一般是选择多种无腐蚀性载体(如硬脂酸、硬脂、硬蜡、三乙醇胺、肥皂片、石蜡、凡士林、聚乙二醇硬脂酸脂、雪花膏等)加不同磨料来配制研磨膏。
(3)研磨工具材料在研磨加工中,研具的选用是保证研磨工件几何精度的重要因素。
因此,对研具的材料、精度和表面粗糙度都有较高的要求。
研具材料应具备如下技术条件:
组织结构细致均匀;有很高的稳定性和耐磨性;有很好的嵌存磨料的性能;工作面的硬度应比工件表面硬度稍低。
嵌砂研具的常用材料是铸铁,它适于研磨淬火钢。
铸铁因有游离碳的存在,故可起到润滑剂的作用。
球墨铸铁比一般铸铁容易嵌存磨粒,而且嵌得均匀牢固,能得到较好的研磨效果,同时还能增加研具本身的耐用度。
除铸铁以外,金属研具还有低碳钢、黄铜、青铜、铅、锡、铅锡合金、铝、巴氏合金等材料。
非金属研具主要使用木、竹、皮革、毛毡、玻璃、涤纶织物等,其目的主要是使加工表面光滑。
2.常用的研抛方法
(1)手工研磨
1)用油石进行研磨。
当型面存在较大的加工痕迹时,油石粒度可以用320#左右,按表5-6选用。
表5-6油石的粒度选择
研磨过程中,应经常将油石和零件进行清洗,否则由于发热胶着和堵塞而降低研磨速度。
堵塞油石的清理方法是:
在普通车床上装夹¢1OOmm的软钢棒料,作500r/min回转,在棒料端面涂敷混有煤油的碳化硅粉,将油石堵塞面与棒料端面轻轻接触,10s就可完全清理好。
2)用砂纸进行研磨。
研磨用砂纸有氧化铝、碳化硅、金刚砂砂纸。
砂纸粒度采用60~600目。
研磨时可用比研磨零件材料软的竹或硬木压在砂纸上进行。
研磨液可使用煤油、轻油。
研磨过程中必须经常将砂纸与研磨零件清洗,砂纸粒度从粗到细逐步加以改变。
3)用磨粒进行研磨。
用油石和砂纸不能研磨的细小部分或文字、花纹,可在研磨棒上用油粘上磨粒进行研磨。
对凹的文字、花纹可将磨粒沾在工件上用铜刷反复刷擦。
磨粒有氧化铝、碳化硅、金刚砂等。
4)用研磨膏研磨。
用竹棒、木棒作为研磨工具沾上研磨膏进行研磨。
手工研磨一般将研磨膏涂在研具上。
研磨膏在使用时要用煤油或汽油稀释。
(2)机械抛光
1)平面用抛光器。
平面用抛光器的制作方法可以用如图5-70所示,抛光器手柄的材料为硬木,在抛光器的研磨面上,用刀刻出大小适当的凹槽,在离研磨面稍高的地方刻出用于缠绕布类制品的止动凹槽。
图5-70平面用抛光器
1-人造皮革2-木质手柄3-铁丝或铝丝4-尼龙布
2)球面用抛光器。
如图5-71所示,球面用抛光器的制作方法与平面用抛光器基本相同。
3)自由曲面用抛光器。
对于平面或球面的抛光作业,其研磨面和抛光器是保持密接的位置关系,故不在乎抛光器的大小。
但是自由曲面是呈连续变化的,使用太大的抛光器时,容易损伤工件表面的形状。
因此,对于自由曲面应使用小型抛光器进行抛光,抛光器越小,越容易模拟自由曲面的形状,如图5-72所示。
图5-71球面用抛光器图5-72自由曲面用抛光器
a)抛光凸形工件b)抛光凹形工件a)大型抛光器b)小型抛光器
4)圆盘式磨光机。
图5-73是一种常见的电动工具,可手持该工具对一些大型模具去除仿形加工后的走刀痕迹及倒角,抛光精度不高,其抛光程度接近粗磨。
5)电动抛光机。
这种抛光机主要由电动机、传动软轴及手持式研抛头组成。
使用时传动电动机挂于悬架上,电动机启动后通过软轴传动使抛光头产生旋转,手持抛光头使其往复运动。
电动抛光机备有三种研抛头,以适应不同的研抛需要。
手持往复研抛头工作时一端连接软轴,另一端安装研具或油石、锉刀等。
在软轴传动下研抛头产生往复运动,可适应不同的加工需要。
研抛头工作端还可按加工需要,在270º范围内调整。
该研抛头装上球头杆,配上圆形或方形铜(塑料)环作研具,手持研抛头沿研磨表面不停地均匀移动,可对某些小曲面或复杂形状的表面进行研磨。
如图5-74所示,研磨时常采用金刚石研磨膏作研磨剂。
手持直式旋转研抛头可装夹φ2~φ12mm的特形金刚石砂轮,在软轴传动下作高速旋转,加工时像握笔一样握住研抛头进行操作。
利用该研抛头可对型腔的细小复杂的凹弧面进行修磨,如图5-75所示。
取下特形砂轮,装上打光球用的轴套,用塑料研磨套可研抛圆弧部位。
装上各种尺寸的羊毛毡后,抛光头可进行抛光加工。
手持角式旋转研抛头与手持直式研抛头相比,其砂轮回转轴与研抛头的直柄部分成一定夹角,便于对型腔的凹入部分进行加工,与相应的抛光及研磨工具配合,可进行相应的研磨和抛光工序。
使用电动抛光机进行抛光或研磨时,应根据被加工表面的原始粗糙度和加工要求,选用适当的研抛工具和研磨剂,由粗到细逐步进行加工。
在进行研磨操作时,移动要均匀。
研磨剂涂布应均匀且不宜过多。
采用研磨膏时必须添加研磨液。
每次改变不同粒度的研磨剂都必须将研具及加工表面清洗干净。
图5-73圆盘电动磨光机图5-74手持往复式研抛头图5-75手持直式研抛头
1-工件2-研磨环3-球头杆4-软轴
三、型腔的表面硬化处理
模具表面硬化处理的目的是提高模具的耐用度。
一般说来,当选用优质的模具材料进行适当的热处理后,仍不能获得满意的耐用度时,就应该采用硬化处理。
在硬化处理时,必须选择能保持模具精度、不影响其心部强度的工艺方法。
模具的表面硬化方法,除常用的镀硬铬、氮化处理外,硬质化合物涂覆技术已应用到模具制造中,成为提高模具寿命的有效方法之一。
目前,适用于模具的硬质化合物涂覆方法主要有:
化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)和在盐浴中向工件表面浸镀碳化物的方法(TD),其工艺特点见表5-7。
表5-7硬质化合物涂覆方法
1.CVD法
在高温下将盛放工件的炉内抽成真空或通入氢气,再导入反应气体。
气体的化学反应在工件表面形成硬质化合物涂层。
对于模具主要是气相沉积TiC,其次是TiN和A12O3。
气相沉积TiC是将工件在氢气保护下加热到900~11000C,再以氢气作载流气体将四氯化钛和碳氢化合物(如CH4)输入盛放工件的反应室内,使之在基体表面发生气相化学反应,得到TiC涂层。
用CVD法处理模具的优点:
1)处理温度高,沉积物和基体之间发生碳与合金元素间的相互扩散,使涂层与基体之间的结合比较牢固。
2)气相反应不受模具形状限制,对于形状复杂的模具也能获得均匀的涂层。
3)设备简单,成本低,效果好(CVD法处理的模具一般可提高模具寿命2~6倍),易于推广。
用CVD法处理模具的缺点是:
1)涂层厚度较薄(不超过15μm),处理后不允许研磨修正。
2)处理温度高,易引起模具变形。
3)高的处理温度,会使模具的基体软化,对高速钢和高碳高铬钢模具,涂覆处理后,必须于真空或惰性气体中进行淬火、回火处理。
2.PVD法
在真空中把Ti等活性金属熔融蒸发离子化后,在高压静电场中使离子加速并沉积于工件表面形成涂层。
PVD法有离子镀、蒸气镀和溅射三种。
离子镀沉积效果最明显,并具有沉积速率高、离子绕射性好、附着力强等优点。
目前有关模具PVD处理的研究应用主要集中于离子镀方面。
处理时先将工件置于真空室中,使真空室达10-2~10-4Pa真空度,然后通入反应气体(如H2或C2H2+Ar)。
在工件和蒸发源(涂覆用金属,如Ti)之间加有3~5kV的加速电压,在工件周围形成一个阴极放电的等离子区。
工件因气体正离子的轰击而被加热。
这时,以电子枪轰击蒸发源的金属(Ti)使之熔融、蒸发,并部分离子化。
同时在离子化电极加上数十至数百伏的正电压来促进离子化。
Ti离子、原子和气体离子在加速电压的作用下飞向工件(经过等离子区时,尚未电离的Ti原子被气体离子、电子碰撞而电离为离子),在工件表面发生反应而成为TiC涂层:
2Ti+C2H22TiC+H2
用PVD法处理模具的优点:
1)处理温度一般为400~600ºC,这一温度在采用二次硬化法处理的Cr12型模具钢的回火温度附近,因此这种处理不会影响Cr12型模具钢原先的热处理效果。
2)处理温度低,模具变形小。
其主要缺点是:
1)涂层与基体的结合强度较低。
2)当涂覆处理温度低于400ºC,涂层性能下降,不适于低温回火的模具。
3)由于采用一个蒸发源,对形状复杂的模具覆盖性能不好。
3.TD法
将工件浸入添加有质量分数为15%~20%的Fe—V、Fe—Nb、Fe—Cr等铁合金粉末的高温(800~12500C)硼砂盐浴炉中,保持0.5~10h(视要求的涂层厚度、工件材料和盐浴温度而定),在工件表面上形成1~10μm或更厚的碳化物涂覆层,然后进行水冷、油冷或空气冷却(尽量与基体材料的淬火结合在一起进行)。
在TD法中碳化物形成和成长的机理:
1)碳化物形成元素的原子在高温下以活化原子状态溶于硼砂熔液中,使B2O3还原,还原后的B向基体内扩散,产生渗硼反应。
2)碳化物形成元素与基体表面的碳原子结合,形成几个分子厚度的碳化物薄层。
3)由于碳化物的形成,基体表面的碳原子减少,同时基体内的碳原子相继向表面层扩散,与碳化物形成元素的原子结合,使碳化物层不断增厚。
4)部分碳化物形成元素的原子向基体内扩散,形成固熔体。
碳化物形成与成长过程中,盐浴温度愈高,处理时间愈长,基体材料的含碳量愈高,碳化物涂覆层愈厚。
TD法的优点与CVD法类似。
其处理设备非常简单(外热式坩埚盐炉,不必密封),生产率高,适合于处理各种中小型模具。
但是,由于TD法中碳化物形成需消耗基体中的碳,对于含碳量小于0.3%的钢或尺寸过小的模具零件不宜采用。
教学单元6模具制造的其他方法
6.1任务引入
1.什么是电化学加工?
其工艺方法有哪些?
什么是化学加工?
2.什么是超声波加工?
什么是激光加工?
3.什么冷挤压加工?
4.锌合金模具制造和陶瓷模制造的工艺。
5.什么是高速加工?
6.什么是快速成型技术?
什么是逆向工程技术?
6.2相关知识
6.2.1电化学及化学加工
电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆加工两大类。
一、电化学加工的基本原理及分类
1.电化学加工原理
当两铜片接上约10V的直流电源并插入CuCl2的水溶液中(此水溶液中含有OH-和Cl-负离子及H+和Cu2+正离子),如图6-1所示,即形成通路。
导线和溶液中均有电流流过。
在金属片(电极)和溶液的界面上,必定有交换电子的反应,即电化学反应。
溶液中的离子将做定向移动,Cu2+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。
在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu2+正离子进入溶液。
溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。
在阳极和阴极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应,以这种电化学作用为基础对金属进行加工)的方法即电化学加工。
图6-1电解液中的电化学反应
1-阳极2-阴极
2.电化学加工的分类
电化学加工按其作用原理可分为3大类。
第一类是利用电化学阳极溶解来进行加工,主要有电解加工、电解抛光等;第二类是利用电化学阴极沉积、涂覆进行加上,主要有电镀、涂镀、电铸等;第三类是利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺,目前主要有电化学加工与机械加工相结合,如电解磨削。
二、电解加工
1.电解加工的原理
电解加工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6-2a所示。
加工时工具电极接直流稳压电源(6~24V)的阴极,工件接阳极,两极之间保持一定的间隙(0.1~1mm)。
具有一定压力(0.49~1.96MPa)的电解液,从两极间隙间高速流过。
接通电源后,工件表面产生阳极溶解。
由于两极之间各点的距离不等,其电流密度也不相等,两极间距离最近的地方,通过的电流密度最大,该处的溶解速度最快。
随着工具电极的不断进给,工件表面不断被溶解(电解产物被电解液冲走),使电解间隙逐渐趋于均匀,工具电极的形状就被复制在工件上。
图6-2 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
电解加工钢制模具零件时,常用的电解液为NaCl水溶液,其浓度(质量分数)为14%~18%。
电解液的离解反应为
H2O
H++[OH]-
NaCl
Na++Cl-
电解液中的H+、[OH]-、Na+、Cl-离子在电场的作用下,正离子和负离子分别向负极和正极运动。
阳极的主要反应如下:
Fe-2e→Fe+2
Fe+2+2[OH]-→Fe(OH)2↓
由于Fe(OH)2在水溶液中的溶解度很小,沉淀为墨绿色的絮状物,随着电解液的流动而被带走。
并逐渐与电解液以及空气中的氧作用生成Fe(OH)3,Fe(OH)3为黄褐色沉淀:
4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3↓
正离子H+从阴极获得电子成为游离的氢气,即
2H++2e→H2↑
由此可见,电解加工过程中,阳极不断以Fe+2的形式被溶解,水被分解消耗,因而电解液的浓度稍有变化。
电解液中的氯离子和钠离子起导电作用,本身并不消耗,所以NaCl电解液的使用寿命长,只要过滤干净,可以长期使用。
2.电解加工的特点:
电解加工与其它加工方法相比,具有如下特点:
1)适用范围广。
可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削的金属(如高温合金、钛合金、淬火钢、不锈钢、硬质合金等)。
2)加工生产率高。
由于所用的电流密度较大,所以金属去除速度快,用该方法加工型腔比用电火花方法加工提高工效四倍以上,在某些情况下甚至超过切削加工。
3)可以达到较好的表面粗糙度(Ra=1.25~0.2μm),平均加工精度可达±0.1mm左右。
4)由于加工过程中不存在机械切削力,所以不会产生由切削力所引起的残余应力和变形,没有飞边毛刺。
5)加工过程中阴极工具在理论上不会耗损,可长期使用。
三、电解修磨抛光
电解修磨抛光与电解加工的基本原理是相同的。
是利用通电后工件(阳极)与抛光工具(阴极)在电解液中发生的阳极溶解作用来进行抛光的一种工艺方法,如图6-5所示。
1.电解修磨抛光的原理
如图6-6所示,加工时仅工具表面凸出的磨粒与加工表面接触,由于磨粒不导电,防止了两极间发生短路现象。
砂轮基体(含石墨)导电,当电流及电解液从两极间通过时,工件表面产生电化学反应,溶解并生成很薄的氧化膜,氧化膜不断被移动的抛光工具上的磨粒刮除,使加工表面重新露出新的金属表面,并继续被电解。
图6-5电解抛光图6-6电解抛光原理图
1-阴极2-电解液管3-磨粒
4-电解液5-阳极6-电源
2.电解修磨抛光的特点
电解修磨抛光有以下特点:
1)电解修磨抛光不会使工件产生热变形或应力。
2)工件硬度不影响加工速度,抛光效率高。
比手工抛光效率要提高10倍以上。
3)对型腔中用一般方法难以修磨的部位及形状(如深槽、窄缝及不规则圆弧等),可采用相应形状的修磨工具进行加工,操作方便、灵活。
4)电火花加工后的型腔表面,经电解抛光后表面粗糙度Ra可由1.25~2.5μm降至0.23~1.25μm。
5)装置简单,工作电压低,电解液无毒,生产安全。
四、电铸加工
电铸加工是利用金属的电解沉积,翻制金属制品的工艺方法。
其基本原理与电镀相同,只是镀层厚度较厚,要求有一定的尺寸和形状精度并与原模能分离。
1.电铸加工的原理和特点
(1)电铸加工的基本原理电铸加工如图6-8所示,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。
电铸溶液中的金属离子,在阴极获得电子还原成金属原子,沉积在原模表面,而阳极上的金属原子失去电子成为正离子源源不断地溶解到电铸溶液中进行补充,使溶液中金属离子的浓度保持不变。
当原模上的电铸层逐渐加厚到所要求的厚度后,使其与原模分离,即获得与原模型面相反的电铸件。
图6-8电铸加工
1-电铸槽2-阳极3-直流电源4-电铸层5-原模(阴极)
6-搅拌器7-电铸液8-过滤器9-泵10-加热器
五、化学腐蚀加工
1.化学腐蚀加工的原理和特点
(1)化学腐蚀加工的原理化学腐蚀加工是将零件要加工的部位暴露在化学介质中,产生化学反应,使零件材料腐蚀溶解,以获得所需要形状和尺寸的一
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