提高加工精度的電化學

2021-02-19 安策閥門

3D列印技術可使用金屬粉末材料生產鑄造、鍛造和加工等傳統技術無法實現的複雜形狀，使得零件製造工序簡易化，成為未來製造業的一個方向。

但3D列印這種逐層堆砌的工藝，很大程度上呈現了零件的基本形狀，雖然加工精度不斷提高，但與傳統機械加工精度相比，特別是針對精密零件的加工，還存在一定差距。

對於設備來說，為了確保所有零件完美地配合在一起並能夠承受極端的機械應力，必須非常精確地製造每一個零件。對於精密儀器更是如此，畢竟差之毫厘，謬以千裡。

最近，德國薩爾大學的研究人員將金屬3D列印技術和電化學加工相結合，先利用3D列印技術將堅固、輕質的金屬材料製造出具有複雜形狀的工件，再利用電化學加工技術進一步優化，轉化為高精度的精密零件，尺寸公差精度達到了千分之一毫米。

在公差要求極高的應用中，電化學加工可以生產出高精度的功能表面，使大量的零件可以高效、經濟地進行後處理。

電化學加工是利用陽極溶解的電化學反應對金屬材料進行成型加工的方法，不會破壞零件的任何機械應力，即使非常堅硬的金屬也能加工成非常複雜的幾何形狀。

而且簡單，只需要電源和電解液就能實現。

工件浸泡在一種水鹽溶液的電解液中，通電後，高電流在工具（陰極）和導電工件（陽極）之間流動。當工具陰極不斷向工件推進時，由於兩表面之間間隙不等，間隙小的地方，電流密度大，工件陽極在此處溶解得快。

因此，工件按工具陰極型面的形狀不斷溶解，工件表面的金屬原子以帶正電的金屬離子的形式進入溶液中，直至工件表面形成與陰極型面近似相反的形狀為止，這時便加工出了所需的零件表面。

通過調整電流脈衝的持續時間和工具的振動，可以非常均勻地去除表面材料，留下特別光滑的表面，使零件非常精確地達到所需的形狀。

為了實現這千分之一毫米的公差精度，研究人員進行了大量實驗。

首先使用3D列印技術製造出金屬零件，然後確定後續的電化學加工階段如何優化，以獲得所需的結果。還要詳細研究不同的材料和工藝參數如何相互作用，然後確定整個生產過程應該如何配置。

例如在某些情況下，執行工藝步驟的順序被證明很重要，因此研究人員對所有影響參數都進行了高精度測量和詳細分析。

所以，還是應了開頭那句話：差之毫厘，謬以千裡。對於技術上的每一次突破，每一步都至關重要，都需要認真對待~

文：三水

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