Апрацоўка ECM, электрахімічная апрацоўка, шліфоўка

Some of the valuable NON-CONVENTIONAL MANUFACTURING processes AGS-TECH Inc offers are ELECTROCHEMICAL MACHINING (ECM), SHAPED-TUBE ELECTROLYTIC MACHINING (STEM) , ІМПУЛЬСНАЯ ЭЛЕКТРАХІМІЧНАЯ АПРАЦОЎКА (PECM), ЭЛЕКТРАХІМІЧНАЕ ДРЫБЛЕННЕ (ECG), ГІБРЫДНЫЯ ПРАЦЭСЫ АБРАБОТКІ.

​

ЭЛЕКТРАХІМІЧНАЯ АБРАБОТКА (ECM) гэта нетрадыцыйная тэхніка вытворчасці, пры якой метал выдаляецца электрахімічным працэсам. ECM, як правіла, з'яўляецца метадам масавай вытворчасці, які выкарыстоўваецца для апрацоўкі вельмі цвёрдых матэрыялаў і матэрыялаў, якія цяжка апрацоўваць звычайнымі метадамі вытворчасці. Сістэмы электрахімічнай апрацоўкі, якія мы выкарыстоўваем для вытворчасці, - гэта апрацоўчыя цэнтры з лікавым кіраваннем з высокай прадукцыйнасцю, гнуткасцю і дакладным кантролем допускаў на памеры. Электрахімічная апрацоўка здольная выразаць невялікія і няцотныя вуглы, складаныя контуры або паражніны ў цвёрдых і экзатычных металах, такіх як алюмініды тытана, інконель, васпалой і сплавы з высокім утрыманнем нікеля, кобальту і рэнію. Як знешнюю, так і ўнутраную геаметрыю можна апрацаваць. Мадыфікацыі працэсу электрахімічнай апрацоўкі выкарыстоўваюцца для такіх аперацый, як тачэнне, абліцоўванне, прарэзка, трэпанацыя, прафіляванне, дзе электрод становіцца рэжучым інструментам. Хуткасць выдалення металу з'яўляецца толькі функцыяй хуткасці іённага абмену і не залежыць ад трываласці, цвёрдасці або трываласці нарыхтоўкі. На жаль, метад электрахімічнай апрацоўкі (ECM) абмежаваны электраправоднымі матэрыяламі. Яшчэ адзін важны момант, які варта разгледзець пры разгортванні тэхнікі ECM, - гэта параўнанне механічных уласцівасцей вырабленых дэталяў з тымі, якія вырабляюцца іншымі метадамі апрацоўкі.

​

ECM выдаляе матэрыял, а не дадае яго, і таму яго часам называюць "зваротным гальванічным". Гэта ў пэўным сэнсе нагадвае электраэразярную апрацоўку (EDM), таму што моцны ток праходзіць паміж электродам і дэталлю праз працэс выдалення электралітычнага матэрыялу, які мае адмоўна зараджаны электрод (катод), токаправодную вадкасць (электраліт) і токаправодная нарыхтоўка (анод). Электраліт дзейнічае як носьбіт току і ўяўляе сабой раствор неарганічнай солі з высокай праводнасцю, напрыклад хларыд натрыю, змешаны і раствораны ў вадзе або нітраце натрыю. Перавага ECM у тым, што інструмент не зносіцца. Рэжучы інструмент ECM вядзецца па жаданай траекторыі побач з працай, але не дакранаючыся дэталі. У адрозненне ад EDM, аднак, іскры не ствараюцца. Высокая хуткасць выдалення металу і люстраная аздабленне паверхні магчымыя з дапамогай ECM без цеплавых або механічных нагрузак, якія перадаюцца дэталі. ECM не выклікае тэрмічнага пашкоджання дэталі, а паколькі інструмент не дзейнічае, няма скажэння дэталі і зносу інструмента, як гэта было б у выпадку з тыповымі аперацыямі механічнай апрацоўкі. У паражніны электрахімічнай апрацоўкі вырабляецца жаночы спарвання малюнак інструмента.

​

У працэсе ECM катодны інструмент перамяшчаецца ў анодную нарыхтоўку. Фасонны інструмент звычайна вырабляецца з медзі, латуні, бронзы або нержавеючай сталі. Электраліт пад ціскам запампоўваецца з высокай хуткасцю пры зададзенай тэмпературы праз каналы ў інструменце да вобласці, якая рэжацца. Хуткасць падачы такая ж, як і хуткасць «развадкавання» матэрыялу, і рух электраліта ў зазоры інструмент-нарыхтоўка вымывае іёны металу з анода нарыхтоўкі, перш чым яны паспеюць патрапіць на катодны інструмент. Зазор паміж інструментам і нарыхтоўкай вар'іруецца ў межах 80-800 мікраметраў, а крыніца харчавання пастаяннага току ў дыяпазоне 5-25 В падтрымлівае шчыльнасць току ў межах 1,5-8 А/мм2 актыўнай апрацаванай паверхні. Калі электроны перасякаюць шчыліну, матэрыял з нарыхтоўкі раствараецца, калі інструмент фармуе патрэбную форму ў нарыхтоўцы. Электралітычная вадкасць выносіць гідраксід металу, які ўтварыўся падчас гэтага працэсу. Даступныя камерцыйныя электрахімічныя машыны з магутнасцю току ад 5 А да 40 000 А. Хуткасць выдалення матэрыялу пры электрахімічнай апрацоўцы можа быць выражана як:

 

MRR = C x I xn

 

Тут MRR=мм3/мін, I=ток у амперах, n=каэфіцыент эфектыўнасці па току, C=канстанта матэрыялу ў мм3/А-мін. Канстанта C залежыць ад валентнасці для чыстых матэрыялаў. Чым вышэй валентнасць, тым ніжэй яе значэнне. Для большасці металаў ён знаходзіцца ў межах ад 1 да 2.

 

Калі Ao абазначае аднастайную плошчу папярочнага сячэння, апрацаванага электрахімічна, у мм2, хуткасць падачы f у мм/хв можа быць выражана як:

 

F = MRR / Ao

 

Хуткасць падачы f - гэта хуткасць, з якой электрод пранікае ў нарыхтоўку.

 

У мінулым існавалі праблемы нізкай дакладнасці памераў і забруджвання навакольнага асяроддзя адходаў ад аперацый электрахімічнай апрацоўкі. Яны ў значнай ступені былі пераадолены.

 

Некаторыя з прымянення электрахімічнай апрацоўкі высокатрывалых матэрыялаў:

 

- Аперацыі штампоўкі. Атапленне - гэта механічная апрацоўка кавання - паражніны штампа.

 

- Свідраванне турбінных лапатак рэактыўных рухавікоў, дэталяў і соплаў рэактыўных рухавікоў.

 

- Свідраванне некалькіх невялікіх адтулін. Працэс электрахімічнай апрацоўкі пакідае паверхню без задзірын.

 

- Лопасці паравой турбіны можна апрацоўваць у блізкіх межах.

 

- Для выдалення задзірын з паверхняў. Пры выдаленні задзірын ECM выдаляе металічныя выступы, якія засталіся ад працэсаў апрацоўкі, і такім чынам прытупляе вострыя краю. Працэс электрахімічнай апрацоўкі хуткі і часта больш зручны, чым звычайныя метады выдалення задзірын уручную або нетрадыцыйныя працэсы апрацоўкі.

​

SHAPED-TUBE ELECTROLYTIC MACHINING (STEM) гэта варыянт працэсу электрахімічнай апрацоўкі, які мы выкарыстоўваем для свідравання глыбокіх адтулін малога дыяметра. У якасці інструмента выкарыстоўваецца тытанавая трубка, пакрытая электраізаляцыйнай смалой, каб прадухіліць выдаленне матэрыялу з іншых абласцей, такіх як бакавыя грані адтуліны і трубкі. Мы можам свідраваць адтуліны памерам 0,5 мм з суадносінамі глыбіні і дыяметра 300:1

​

ІМПУЛЬСНАЯ ЭЛЕКТРАХІМІЧНАЯ АБРАБОТКА (PECM): Мы выкарыстоўваем вельмі высокую шчыльнасць імпульснага току парадку 100 А/см2. Выкарыстоўваючы імпульсныя токі, мы ліквідуем неабходнасць у высокіх хуткасцях патоку электраліта, што стварае абмежаванні для метаду ECM пры вырабе прэс-формаў і штампаў. Імпульсная электрахімічная апрацоўка павялічвае стойкасць да стомленасці і пазбаўляе пласта адліванага пласта, пакінутага метадам электраэрознай апрацоўкі (EDM) на паверхнях формы і штампа.

​

In ЭЛЕКТРАХІМІЧНАЕ шліфаванне (ЭКГ) мы спалучаем звычайную аперацыю шліфавання з электрахімічнай апрацоўкай. Шліфавальны круг - гэта верціцца катод з абразіўнымі часціцамі алмаза або аксіду алюмінія, злучанымі металам. Шчыльнасць току знаходзіцца ў дыяпазоне ад 1 да 3 А/мм2. Падобна ECM, такі электраліт, як нітрат натрыю, цячэ, а выдаленне металу пры электрахімічным шліфаванні дамінуе электралітычным дзеяннем. Менш за 5% металу выдаляецца за кошт абразіўнага дзеяння круга. Тэхніка ЭКГ добра падыходзіць для карбідаў і высокатрывалых сплаваў, але не вельмі падыходзіць для апускання штампаў або вырабу прэс-формаў, таму што шліфавальны станок можа цяжка атрымаць доступ да глыбокіх паражнін. Хуткасць выдалення матэрыялу пры электрахімічным шліфаванні можна выказаць як:

 

MRR = GI / d F

 

Тут MRR выражаецца ў мм3/мін, G — маса ў грамах, I — сіла току ў амперах, d — шчыльнасць у г/мм3, F — сталая Фарадэя (96 485 кулонаў/моль). Хуткасць пранікнення шліфавальнага круга ў нарыхтоўку можна выказаць як:

 

Vs = (G / d F) x (E / g Kp) x K

 

Тут Vs - у мм3/хв, E - напружанне элемента ў вольтах, g - зазор ад колы да нарыхтоўкі ў мм, Kp - каэфіцыент страт і K - праводнасць электраліта. Перавага электрахімічнага метаду шліфавання перад звычайным шліфаваннем заключаецца ў меншым зносе круга, таму што менш за 5% выдалення металу адбываецца за кошт абразіўнага дзеяння круга.

 

​

Ёсць падабенства паміж EDM і ECM:

 

1. Інструмент і дэталь падзеленыя вельмі невялікім зазорам без кантакту паміж імі.

 

2. І інструмент, і матэрыял павінны быць праваднікамі электрычнасці.

 

3. Абедзве методыкі патрабуюць вялікіх капіталаўкладанняў. Выкарыстоўваюцца сучасныя станкі з ЧПУ

 

4. Абодва метаду спажываюць шмат электраэнергіі.

 

5. Праводная вадкасць выкарыстоўваецца ў якасці асяроддзя паміж інструментам і дэталлю для ECM і дыэлектрычнай вадкасці для EDM.

 

6. Інструмент бесперапынна падаецца да нарыхтоўкі для падтрымання пастаяннага зазору паміж імі (EDM можа ўключаць перыядычнае або цыклічнае, звычайна частковае, выманне інструмента).

​

ГІБРЫДНЫЯ ПРАЦЭСЫ АБРАБОТКІ: Мы часта выкарыстоўваем перавагі гібрыдных працэсаў апрацоўкі, дзе два або больш розных працэсаў, такіх як ECM, EDM….. і г.д. выкарыстоўваюцца ў спалучэнні. Гэта дае нам магчымасць пераадолець недахопы аднаго працэсу іншым і атрымаць выгаду з пераваг кожнага працэсу.