ECM obrada, elektrohemijska obrada, brušenje

Neki od vrijednosti non-konvencionalni proizvod process AGS-tech inc nudi IS_CC781905-5CDE-3194-BB3B-136Bad5cf58d_electrochemikalnoj obradi (ECM), u obliku cijevi elektrolitička obrada (stabljika) , PULSNA ELEKTROHEMIJSKA OBRADA (PECM), ELEKTROHEMIJSKO BRUSENJE (ECG), HIBRIDNI PROCESI OBRADE.

​

ELEKTROHEMIJSKA OBRADA (ECM) je nekonvencionalna proizvodna tehnika u kojoj se metal uklanja elektrohemijskim procesom. ECM je tipično tehnika masovne proizvodnje, koja se koristi za obradu izuzetno tvrdih materijala i materijala koje je teško obrađivati konvencionalnim metodama proizvodnje. Elektrohemijsko-mašinski sistemi koje koristimo za proizvodnju su numerički kontrolisani obradni centri sa visokim stepenom proizvodnje, fleksibilnošću, savršenom kontrolom tolerancija dimenzija. Elektrohemijska obrada je sposobna za rezanje malih i neparnih uglova, zamršenih kontura ili šupljina u tvrdim i egzotičnim metalima kao što su titanijum aluminidi, Inconel, Waspaloy i legure sa visokim sadržajem nikla, kobalta i renijuma. I vanjske i unutrašnje geometrije se mogu obrađivati. Modifikacije procesa elektrohemijske obrade koriste se za operacije kao što su tokarenje, oblaganje, prorezivanje, trepaniranje, profilisanje gde elektroda postaje rezni alat. Brzina uklanjanja metala je samo funkcija brzine jonske izmjene i na nju ne utječu čvrstoća, tvrdoća ili žilavost radnog komada. Nažalost, metoda elektrohemijske obrade (ECM) ograničena je na električno provodljive materijale. Još jedna važna stvar koju treba razmotriti uvođenje ECM tehnike je poređenje mehaničkih svojstava proizvedenih dijelova s onima proizvedenim drugim metodama strojne obrade.

​

ECM uklanja materijal umjesto da ga dodaje i stoga se ponekad naziva ''obrnutom galvanizacijom''. Na neki način podsjeća na obradu s električnim pražnjenjem (EDM) po tome što se velika struja propušta između elektrode i dijela, kroz proces uklanjanja elektrolitičkog materijala koji ima negativno nabijenu elektrodu (katodu), provodljivu tekućinu (elektrolit) i provodljivi radni komad (anoda). Elektrolit djeluje kao nosilac struje i predstavlja visoko provodljivu neorgansku otopinu soli poput natrijevog klorida pomiješanog i otopljenog u vodi ili natrijevom nitratu. Prednost ECM-a je što nema habanja alata. ECM alat za rezanje se vodi duž željene putanje blizu posla, ali bez dodirivanja komada. Za razliku od EDM-a, međutim, ne stvaraju se iskre. Visoke stope uklanjanja metala i završne obrade zrcalne površine su mogući sa ECM, bez termičkih ili mehaničkih naprezanja koji se prenose na dio. ECM ne uzrokuje nikakva termička oštećenja na dijelu i budući da nema sile alata, nema izobličenja dijela i habanja alata, kao što bi bio slučaj s tipičnim operacijama strojne obrade. U elektrohemijskoj mašinskoj šupljini proizvedena je ženska spojna slika alata.

​

U ECM procesu, katodni alat se pomiče u anodni radni komad. Oblikovani alat je uglavnom izrađen od bakra, mesinga, bronze ili nerđajućeg čelika. Elektrolit pod pritiskom se pumpa velikom brzinom na zadanoj temperaturi kroz prolaze u alatu do područja koje se seče. Brzina pomaka je ista kao i brzina "ukapljivanja" materijala, a kretanje elektrolita u razmaku alat-obradak ispira metalne ione sa anode radnog predmeta prije nego što se uspiju postaviti na katodni alat. Razmak između alata i radnog komada varira između 80-800 mikrometara, a DC napajanje u opsegu 5 – 25 V održava gustinu struje između 1,5 – 8 A/mm2 aktivne obrađene površine. Kako elektroni prelaze kroz prazninu, materijal iz radnog predmeta se otapa, dok alat formira željeni oblik u radnom komadu. Elektrolitička tečnost odnosi metalni hidroksid koji nastaje tokom ovog procesa. Dostupne su komercijalne elektrohemijske mašine sa strujnim kapacitetima između 5A i 40.000A. Brzina skidanja materijala u elektrohemijskoj obradi može se izraziti kao:

 

MRR = C x I xn

 

Ovdje MRR=mm3/min, I=struja u amperima, n=trenutna efikasnost, C=a materijalna konstanta u mm3/A-min. Konstanta C zavisi od valencije za čiste materijale. Što je valencija veća, to je njena vrijednost niža. Za većinu metala je između 1 i 2.

 

Ako Ao označava jednoliku površinu poprečnog presjeka koja se elektrohemijski obrađuje u mm2, brzina pomaka f u mm/min može se izraziti kao:

 

F = MRR / Ao

 

Brzina pomaka f je brzina kojom elektroda prodire u radni predmet.

 

U prošlosti su postojali problemi loše dimenzionalne preciznosti i otpada koji zagađuje okolinu iz operacija elektrohemijske obrade. Ovi su uglavnom prevaziđeni.

 

Neke od primjena elektrohemijske obrade materijala visoke čvrstoće su:

 

- Operacije potapanja. Utapanje je mašinska obrada kovanja – šupljina kalupa.

 

- Bušenje lopatica turbine mlaznog motora, dijelova mlaznih motora i mlaznica.

 

- Bušenje više malih rupa. Proces elektrohemijske obrade ostavlja površinu bez ivica.

 

- Lopatice parne turbine mogu se obrađivati u ograničenim granicama.

 

- Za skidanje ivica sa površina. Prilikom uklanjanja ivica, ECM uklanja metalne izbočine preostale od procesa obrade i tako otupljuje oštre ivice. Elektrohemijski proces obrade je brz i često praktičniji od konvencionalnih metoda ručnog uklanjanja ivica ili netradicionalnih procesa obrade.

​

ELEKTROLITIČKA OBRADA OBLIKOVANIH CIJEVI (STEM) je verzija procesa elektrohemijske obrade koju koristimo za bušenje dubokih rupa malog prečnika. Titanijumska cijev se koristi kao alat koji je obložen električno izolacijskom smolom kako bi se spriječilo uklanjanje materijala iz drugih regija kao što su bočne strane rupe i cijevi. Možemo izbušiti rupe veličine 0,5 mm sa omjerom dubine i prečnika od 300:1

​

PULSNA ELEKTROHEMIJSKA OBRADA (PECM): Koristimo vrlo visoke gustine impulsne struje reda veličine 100 A/cm2. Korištenjem impulsnih struja eliminiramo potrebu za visokim brzinama protoka elektrolita što predstavlja ograničenja za ECM metodu u proizvodnji kalupa i kalupa. Impulsna elektrohemijska obrada poboljšava životni vek i eliminiše preliveni sloj koji je ostao od tehnike obrade sa električnim pražnjenjem (EDM) na površinama kalupa i kalupa.

​

In ELEKTROHEMIJSKO BRUSENJE (EKG) mi kombinujemo konvencionalnu operaciju brušenja sa elektrohemijskim brušenjem. Brusni točak je rotirajuća katoda sa abrazivnim česticama dijamanta ili aluminijum oksida koje su vezane metalom. Gustine struje kreću se između 1 i 3 A/mm2. Slično ECM-u, elektrolit kao što je natrijum nitrat teče i uklanjanjem metala u elektrohemijskom mlevenju dominira elektrolitičko djelovanje. Manje od 5% uklanjanja metala je abrazivnim djelovanjem točka. EKG tehnika je dobro prikladna za karbide i legure visoke čvrstoće, ali nije toliko pogodna za utapanje ili izradu kalupa jer brusilica možda neće lako pristupiti dubokim šupljinama. Brzina uklanjanja materijala pri elektrohemijskom mlevenju može se izraziti kao:

 

MRR = GI / d F

 

Ovdje je MRR u mm3/min, G je masa u gramima, I je struja u amperima, d je gustina u g/mm3 i F je Faradejeva konstanta (96,485 kulona/mol). Brzina prodiranja brusne ploče u radni predmet može se izraziti kao:

 

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

 

Ovdje je Vs u mm3/min, E je napon ćelije u voltima, g je razmak između točka i obratka u mm, Kp je koeficijent gubitka i K je provodljivost elektrolita. Prednost elektrohemijske metode brušenja u odnosu na konvencionalno brušenje je manje trošenje kotača jer je manje od 5% uklanjanja metala abrazivnim djelovanjem točka.

 

​

Postoje sličnosti između EDM-a i ECM-a:

 

1. Alat i radni komad su razdvojeni vrlo malim razmakom bez kontakta između njih.

 

2. I alat i materijal moraju biti provodnici električne energije.

 

3. Obje tehnike zahtijevaju velika kapitalna ulaganja. Koriste se moderne CNC mašine

 

4. Obje metode troše mnogo električne energije.

 

5. Provodljivi fluid se koristi kao medij između alata i radnog komada za ECM i dielektrični fluid za EDM.

 

6. Alat se kontinuirano dovodi prema radnom komadu kako bi se održao stalan razmak između njih (EDM može uključivati povremeno ili ciklično, tipično djelomično, povlačenje alata).

​

HIBRIDNI PROCESI OBRADE: Često koristimo prednosti hibridnih procesa obrade u kojima su dva ili više različitih procesa kao što su ECM, EDM….itd. koriste se u kombinaciji. Ovo nam daje priliku da prevaziđemo nedostatke jednog procesa drugim i iskoristimo prednosti svakog procesa.