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热喷涂涂层的特种加工-电解磨削

 电解磨削是利用电解液对被加工金属的电化学作用(电解作用)和导电砂轮对加工表面的机械磨削作用,达到去除金属表面层的一种加工方法。
       1. 电解磨削热喷涂涂层的工艺特点
       (1)生产率高
       电解磨削可以提高磨削用量,特别是径向磨削量(磨削深度),可比一般磨削大得多。按单件工时进行统计比较,生产率比一般磨削提高3~5倍。
       (2)加工质量好
       电解磨削时,砂轮主要是磨除涂层表面上的氧化膜。所以能减轻由于磨削热、磨削力所引起喷涂层表面的热应力、残余应力和变形,加工表面不易产生裂纹和烧伤,尺寸精度与表面粗糙度可达IT7级和Ra 1.25以上。用电解磨削加工喷涂层零件,经使用考核,证明质量合格,效果良好。
       (3)砂轮磨耗量小、经济性好
       电解磨削砂轮主要是磨除氧化膜,根据测量,磨削难加工热喷涂涂层,铜基金刚石导电砂轮,磨除金属量与砂轮损耗量之比G为400左右(磨削内孔)。
       (4)适应性强,加工范围广
       电解磨削可加工各种难加工导电的热喷涂涂层,对于各型面(如齿轮表面等)磨削也容易实现。
       总之,电解磨削是一种生产率高、加工质量好、经济实用的加工方法,是加工难加工热喷涂涂层新的加工方法。

  

       2. 电解磨削电解液的选择
       电解液是电解磨削工艺中影响生产率及加工质量极其重要的因素,因为它直接影响阳极电化学反应。根据电化学反应理论,不同成分的电解液,其阳极反应的速度不同,对其反应产物的化学溶解程度也不同。电解磨削过程不但要求氧化,而且也要求钝化。为了获得高生产率和良好的表面质量,一般多用亚硝酸钠或磷酸氢二钠为主要成分的水溶液(其pH值为8~9)。另外,对电解液的另一个重要要求是不锈蚀机床和危害人体。
       电解液的选择应考虑如下五个方面的要求:
       (1)能够使金属表面生成结构紧密、粘附力强的钝化膜,以获得良好的尺寸精度和表面粗糙度;
       (2)导电性能好,以获得高生产率;
       (3)不锈蚀机床与夹具;
       (4)对人体无危害,确保人身健康;
       (5)经济效果好、价格便宜、来源丰富,在加工中不易消耗。
       要同时满足上述五个方面的要求是困难的。在实际生产中,应针对不同产品的技术要求、不同材料,选用最佳的应用于电解磨削的电解液。
       试验说明,电解磨削难加工热喷涂涂层,以磷酸氢二钠为主要成分的电解液,有较好的磨削性能。
       这种电解液的加工效率高,主要是因为除了亚硝酸钠和硝酸钾的导电及氧化作用外,磷酸氢二钠在水溶液中电离后,使溶液呈弱碱性(pH值为8~9),有利于氧化物的溶解,加速了电解过程,从而获得大的电流效率,使加工效率提高。
       通过试验优选,对于难加工热喷涂涂层电解磨削的电解液推荐如下:磷酸氢二钠3%~5%;亚硝酸钠2%;硝酸钾2%;水91%~93%。
       上述成分的电解液,其pH值为8~9,不锈蚀机床。
       3. 电解磨削用设备
       电解磨削的机床,可采用专用的电解磨床或普通磨床、车床改装而成。
       电解磨削用的直流电源要求有可调的电压(5~20V)和较硬的外特性,最大工作电流视加工面积和所需生产率可自10~1000A不等。只要功率许可,一般可以和电解加工的直流电源设备通用。
       供应电解液的循环泵一般采用小型离心泵,但最好是耐酸、耐腐蚀性的,还应有过滤和沉淀电解液杂质的装置。在电解过程中有时会发生对人体有害的气体,如一氧化碳等。因此在机床上最好设有强制抽气装置或中和装置,至少应在空气较流通的地点操作。
       电解液的喷射一般都用管子和扁喷嘴,喷嘴接在管子上,向工作区域喷注电解液。内圆磨头由高速砂轮轴与三相交流电机组成。高速砂轮轴的径向摆差≤0.01 mm,转速5000~6000 r/min。三相交流电机功率0.75 kW,转速2800 r/min。它安装在车床的溜板上,并与溜板绝缘。砂轮轴心线与车床主轴中心同高。车床主轴的改装主要是使卡盘与主轴绝缘,并在主轴末端装上阳极电刷,它与直流电源箱的输出正极相接。
       直流电源可采用硅整流直流电源,输出电压0~30V,输出电流0~200A。能无级调压,并有过压、过电流保护装置。
       电解液泵可采用机床冷却泵,电解液可由机床的冷却液箱经胶皮管通过主轴孔直接喷在零件上,再由回液管流回电解液箱。  
       4. 电解磨削的工艺参数
       (1)砂轮的工艺参数
       砂轮可采用金刚石青铜粘合剂的导电砂轮,也可采用石墨、渗银导电砂轮。砂轮速度υ=15~20 m/s;轴向进给量?a=0.5~l.0 m/min(内外圆磨);?a=10~15 m/min(平面磨);工件速度υw=10~20 m/min;径向进给量?r =0.05~0.15 mm/dst。
       (2)电压、电流规范
       根据以上电解液的试验所得的电流效率特性曲线,可得最佳电流密度与电压。粗加工电压8~12V;电流密度20~30 A/cm2;精加工电压6~8V;电流密度l0~15 A/cm2。以上工艺参数在应用时,如磨削表面出现烧黑现象,应降低电压或减小径向进给量,增大轴向进给量。

以上转载中国磨具网




































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