电化学加工（ECM）-工作原理、设备、优缺点及应用

电化学加工（ECM）是一种机械加工过程，其中电化学过程用于去除工件上的材料。该工艺以工件为阳极，刀具为阴极。将工件和工具的两个电极浸入电解液（如NaCl）中。当在两个电极之间施加电压时，开始从工件上去除材料。工件和刀具靠得很近，没有接触。在ECM中，材料去除是在原子水平上进行的，因此产生镜面光洁度表面。

• 此过程仅用于加工导电材料。

工作原理

ECM工作与电化学或电镀涂层或沉积过程相反。

在电化学加工过程中，反应发生在电极上，即阳极（工件）和阴极（工具）以及电解液内。

让我们以加工主要由铁合金（Fe）组成的低碳钢为例。我们通常使用氯化钠（NaCl）的中性盐溶液作为电解液来加工铁合金。NaCl和水的离子离解发生在电解质中，如下所示。

当电位差施加在电极上时，离子开始在工具和w/p之间移动。正离子向刀具（阴极）移动，负离子向工件移动。

另见：

• 超声波加工（USM）-主要部件、工作原理、优缺点及应用
• 水射流加工——工作原理、优缺点及应用
• 激光束加工-主要部件、原理、工作和应用

在阴极，氢离子吸收电子并转化为氢气。

同样，铁原子以铁离子的形式从阳极（w/p）出来。

在电解液中，钠离子与羟基离子结合形成氢氧化钠，亚铁离子与氯离子结合形成氯化亚铁。铁离子也与羟基离子结合形成氢氧化铁。

在电解液中，FeCl2和Fe（OH）2生成并以污泥的形式沉淀下来。通过这种方式，材料作为污泥从工件上去除。

电化学加工过程中发生的各种反应如下图所示。

ECM系统具有以下ECM模块或主要设备

1. 电源
2. 电解质过滤和输送系统
3. 刀具进给系统
4. 工作槽

电化学加工

• 首先，将工件装配在夹具中，并使刀具靠近工件。将刀具和工件浸入合适的电解液中。
• 然后，在w/p（阳极）和工具（阴极）之间施加电位差。开始移除材料。按照上述工作原理中讨论的相同方式去除材料。
• 刀具进给系统使刀具朝着w/p方向前进，并始终在它们之间保持所需的间隙。来自w/p的物质以正离子形式出现，并与电解液中的离子结合，沉淀为污泥。在加工过程中，氢气在阴极释放。
• 由于材料与水/磷的分离发生在原子水平，因此它提供了极好的表面光洁度。
• 从槽中取出污泥并与电解液分离。过滤后的电解液再次被输送到ECM处理的槽中。

• 什么是等离子弧加工（PAM）及其工作原理？
• 什么是电火花加工（EDM）工艺及其工作原理？
• 电子束加工过程是如何工作的？

应用

• ECM过程用于模具下沉操作、仿形和轮廓，钻孔，研磨、开孔和微加工。
• 用于在封闭范围内加工汽轮机叶片。

优势

• 可忽略的刀具磨损。
• 使用凸面和凹面工具可以轻松生产复杂和凹面曲率零件。
• 由于刀具和工件之间没有直接接触，因此不会产生力和残余应力。
• 产生了极好的表面光洁度。
• 产生的热量较少。

缺点

• 在盐水和酸性电解液的情况下，工具、水渍和设备的腐蚀风险增加。
• 电化学加工只能加工导电材料。
• 高功耗。
• 初始投资成本高。