电化学加工（ECM）——工作原理、设备、应用优缺点
电化学加工 (ECM) 是一种加工过程，其中使用电化学过程从工件上去除材料。在此过程中，以工件为阳极，工具为阴极。将两个电极工件和工具浸入电解液（如 NaCl）中。当电压施加在两个电极上时，从工件上去除材料就开始了。工件和工具放置得非常接近，没有接触。在 ECM 中，材料去除发生在原子级，因此会产生镜面光洁度的表面。
- 此工艺仅用于加工导电材料。
工作原理
ECM的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，即阳极（工件）和阴极（工具）以及电解液中。
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和水在电解液中发生离子解离，如下图所示。
当跨电极施加电位差时，离子的运动开始于工具和 w/p 之间。正离子向工具（阴极）移动，负离子向工件移动。
另请阅读：
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氢离子在阴极吸收电子转化为氢气。
以同样的方式，铁原子作为 Fe++ 离子从阳极 (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。铁离子与氢氧根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并沉淀下来。这样，材料就以污泥的形式从工件上去除了。
电化学加工过程中发生的各种反应如下图所示。
ECM系统有以下ECM模块或主要设备
- 电源
- 电解质过滤和输送系统
- 刀具进给系统
- 工作缸
电化学加工
- 首先，将工件组装在夹具中，并将工具靠近工件。将工具和工件浸入合适的电解液中。
- 之后，在 w/p（阳极）和工具（阴极）之间施加电位差。材料移除开始。材料的去除方式与我们上面在工作原理中讨论的方式相同。
- 工具进给系统将工具推向 w/p，并始终在它们之间保持所需的间隙。 w/p 中的材料以正离子形式出现，并与电解质中存在的离子结合并沉淀为污泥。在加工过程中，氢气在阴极释放。
- 由于材料与 w/p 的解离发生在原子水平上，因此可提供出色的表面光洁度。
- 将罐中的污泥取出并与电解液分离。过滤后的电解液再次输送到电解槽进行 ECM 工艺。
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应用程序
- ECM 工艺用于冲模操作、仿形和轮廓加工、钻孔、磨削、环钻和微加工。
- 用于在封闭范围内加工汽轮机叶片。
优点
- 工具磨损可忽略不计。
- 使用凸面和凹面工具可以轻松生产复杂和凹面的曲率零件。
- 不会产生力和残余应力，因为工具和工件之间没有直接接触。
- 产生出色的表面光洁度。
- 产生的热量更少。
缺点
- 在使用盐水和酸性电解液的情况下，工具、w/p 和设备的腐蚀风险会增加。
- 电化学加工只能加工导电材料。
- 高功耗。
- 初期投资成本高。
工艺参数
| S.no | 参数 | 值 |
| 1. | 电源 | |
| 类型 | 直流 | |
| 电压 | 2 到 35 V | |
| 当前 | 50 到 40,000 A | |
| 当前密度 | 0.1 A/mm2 到 5 A/mm2 | |
| 2. | 电解液 | |
| 材质 | NaCl 和 NaNO3 | |
| 温度 | 20 oC 到 50 oC | |
| 流速 | 20 lpm/100 A 电流 | |
| 压力 | 0.5 到 20 bar | |
| 稀释 | 100 g/l 到 500 g/l | |
| 3. | 工作间隙 | 0.1 毫米到 2 毫米 |
| 4. | 过切 | 0.2 毫米到 3 毫米 |
| 5. | 进给速度 | 0.5 mm/min 到 15 mm/min |
| 6. | 电极材料 | 铜、黄铜和青铜 |
| 7. | 表面粗糙度 (Ra) | 0.2 to 1.5 μm |
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