工程机械再制造中的电解加工工艺研究

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我 国是世界上工程机械生产大国∝止到2011年底，我国工程机械主要产品保有量约为504547万台，我国工程机械行业正在进入报废的高峰期，12020年我国工程机械产品报废量将达到120万辆左右。这些退役的产品都是出现大量缺陷的机械零部件，如果直接做报废处理 ，不但会造成巨大的浪费，还会导致严重的污染问题。

在此背景下，基于先进表面工程技术的绿色再制造技术，如堆焊、电刷镀、电弧喷涂、激光熔覆等 ，得到了越来越广泛的应用。当工程机械零部件经过表面强化或者是局部修复后，工件材料表面的强度、硬度等性能会大大提高，使得传统的机械加工无法加工，或者能够加工但是加工效率很低。如采用等离子喷涂的WC/Co涂层的硬度达到了1500HV硬度 ，而优质高速钢刀具的硬度也只有820-950HV之间 ，显然传统机械加工根本无法加工这类具有高硬度、高强度的材料。因此，必须引入合适的特种加工技术来解决这-问题。

近年来，电解加工技术飞速发展，在航空航天、军工、汽车、机械等领域得到广泛应用 ，大批学者对电解加工工艺进行了系统研究。Wei。

B.Rajurkar等学者 尝试了对电解加工间隙进行在线监测的相关研究，研究了电流信号的方差与电解加工间隙值之间的关系。B.Bhattacharyya等人 研究了电解电压、电解液浓度、脉冲的通电时间以及脉冲频率等主要加工参数对微加工加工速率和质量的影响，得到了最佳加工参数。N.K.Jain等人 对电解过程的三个主要参数--工具送进速率、电解液流速和外加电压进行了优化，并采用实代码遗传算法减少了温度、约束条件等导致的几何误差。

本文针对堆焊修复后的42CrMo双排链轮轴再制造过程，通过改变加工间隙、电解液压力、混气压力，研究了不同工艺参数对电流密度的影响，并通过优选电解工艺参数对42CrMo双排链轮轴进行电解加工，最后得到最佳工艺参数，使加工后的零件表面接近镜面，粗糙度达到Ra0.8以下，达到了工件的设计要求。

1 实验1.1实验材料本实验采用的基体材料是双排链轮轴，经过淬火回火的热处理工艺，得到了具有综合性能的回火索氏体组织，其牌号为42CrMo，主要化学成分如表l所示。

堆焊焊 条采用D212，其主要化学成分为0.3～ 0.6%C，4% Mo，5% Cr。

收稿日期：2013-03-20作者简介：谈辉 (1989-)，男，硕士研究生，主要从事激光熔覆和电解加工工艺方面的研究。

[132] 第35卷 第6期 2013-06(上) 、l lI5 化2.1.2 电解液压力对电流密度的影响电解液的供液压力对加工过程的影响如图4所示，其中加工间隙固定为0.1mm，气压为0MPa，电解液为9%NaNO 溶液。

j图4 电解液压力对电流密度的影响从图4可以看出，电解液的供液压力对电流密度的影响并不是特别显著。以12V的加工电压为例，随着电解液压力的增加，电流密度只有轻微的变化，减小的幅度也在1A/cm 的范围之内。因此，电解液的压力对于电流密度的影响并不十分显著，在高的电流密度加工条件下，应该采取更大的电解液压力，因为更大的电解液压力有助于带走电解反应的产物，并带走电解反应的产热，此外，高的压力还可以对工件表面的 离子粘附”层进行冲刷，降低浓差极化的影响，这样在- 定程度上可以提高电解加工的精度和质量。

2.1.3混气压力对电流密度的影响在最常用的供液压力下，气压对电流密度的影响，如图5所示，其中加工间隙固定为0.2mm和0.1mm，电解液为9%NaNO 溶液。

图5 混气压力对电流密度的影响由图5可以看出，在其他条件不变的情况下，随着混气压力的增加，电流密度显著降低；在混气压力为0.3MPa时，电流密度达到最大值 ，在0.4MPa时，电流密度达到了最小值。需要指出的是，当气压小于0.3MPa时，测试阴极会由于气压不足而无法混入气体。而当气压大于0.4MPa之后，会由于气压太高而阻碍电解液的流入，造成加工过程的中断，这种情况在实际加工中是要尽量避免的。

加工间隙变小仍符合该规律，而减4，/Jn工间隙是增加电解加工电流密度，提高电解加工效率的-个有效的方法，减4，/Jnz间隙，可以成倍的134 第35卷 第6期 2013-06(上)提高电流密度从而提高加工的效率。

2.2双排链轮轴加工试验根据 以上各种因素对电流密度的影响的分析，电解加工中我们宜选用高电压1 5～24V，高的供液压力0.5MPa1.5MPa，小的加工间隙0.05mm0.2mm，高的电解液浓度l0%～30%NaNO 来进行了电解加工试验。

2-2.1静止和旋转加工对比1)静止加工实验加工电压为15V，供液压力为1.0MPa，初始间隙为0.1mm，电解液浓度为20%NaNO ，加工时间为5min/组，持续加工，工件静止，直至工件出现平面，加工效果如图6所示。

2)旋转加工实验加工电压为15V，供液压力为1.0MPa，初始间隙为0.2mm，电解液浓度为20%NaNO ，加工时间5min/组，工件旋转，对工件进行持续加工，加工效果如图7示。

需要指出的是，由于旋转起来工件比静止加工时更容易短路，所以将加工间隙调整到0.2mm。

图6 静止加工前后效果对比图图7 旋 转加工前后效果对 比由图6和图7对比可以看出，电解加工后试件表面较为平整，没有明显缺陷，基本达到该零件的表面粗糙度要求。但静止电解加工时加工表面残留供液口的流痕，而旋转加工很好的解决了这个问题。

2.2.2转速对电解加工的影响加工电压20V，供液压力1.0MPa，初始间隙0.1mm，电解液浓度30% NaNO3，加工时间5min/组，先将堆焊后的表面在该参数下降表面/JnT平整，然后采用4r/min，8r/min，12r/min，15r/min，工件堆焊后形貌如图8所示，电解加工后效果如图9li：示。