top of page

Some of the valuable NON-CONVENTIONAL MANUFACTURING processes AGS-TECH Inc offers are ELECTROCHEMICAL MACHINING (ECM), SHAPED-TUBE ELECTROLYTIC MACHINING (STEM) , MECANIZADOS ELECTROQUÍMICOS PULSADOS (PECM), RECTIFICADO ELECTROQUÍMICO (ECG), PROCESOS DE MECANIZADOS HÍBRIDOS.

​

MECANIZADO ELECTROQUÍMICO (ECM) es una técnica de fabricación no convencional donde el metal se elimina mediante un proceso electroquímico. ECM es típicamente una técnica de producción en masa, utilizada para mecanizar materiales extremadamente duros y materiales que son difíciles de mecanizar utilizando los métodos de fabricación convencionales. Los sistemas de mecanizado electroquímico que utilizamos para la producción son centros de mecanizado controlados numéricamente con altas tasas de producción, flexibilidad, perfecto control de tolerancias dimensionales. El mecanizado electroquímico es capaz de cortar ángulos pequeños y de formas extrañas, contornos intrincados o cavidades en metales duros y exóticos como aluminuros de titanio, Inconel, Waspaloy y aleaciones con alto contenido de níquel, cobalto y renio. Se pueden mecanizar tanto geometrías externas como internas. Las modificaciones del proceso de mecanizado electroquímico se utilizan para operaciones como torneado, refrentado, ranurado, trepanado, perfilado donde el electrodo se convierte en la herramienta de corte. La tasa de eliminación de metal es solo una función de la tasa de intercambio de iones y no se ve afectada por la resistencia, dureza o tenacidad de la pieza de trabajo. Desafortunadamente, el método de mecanizado electroquímico (ECM) está limitado a materiales eléctricamente conductores. Otro punto importante a considerar al implementar la técnica ECM es comparar las propiedades mecánicas de las piezas producidas con aquellas producidas por otros métodos de maquinado.

​

ECM elimina material en lugar de agregarlo y, por lo tanto, a veces se lo denomina "galvanoplastia inversa". Se parece en algunos aspectos al mecanizado por descarga eléctrica (EDM) en el sentido de que pasa una alta corriente entre un electrodo y la pieza, a través de un proceso de eliminación de material electrolítico que tiene un electrodo cargado negativamente (cátodo), un fluido conductor (electrolito) y un pieza de trabajo conductora (ánodo). El electrolito actúa como portador de corriente y es una solución de sal inorgánica altamente conductora como el cloruro de sodio mezclado y disuelto en agua o nitrato de sodio. La ventaja de ECM es que no hay desgaste de la herramienta. La herramienta de corte ECM es guiada a lo largo del camino deseado cerca del trabajo pero sin tocar la pieza. Sin embargo, a diferencia de EDM, no se crean chispas. Con ECM se pueden obtener altas tasas de remoción de metal y acabados de superficie de espejo, sin que se transfieran tensiones térmicas o mecánicas a la pieza. ECM no causa ningún daño térmico a la pieza y, dado que no hay fuerzas de herramientas, no hay distorsión en la pieza ni desgaste de la herramienta, como sería el caso de las operaciones de mecanizado típicas. En el mecanizado electroquímico, la cavidad producida es la imagen de acoplamiento hembra de la herramienta.

​

En el proceso ECM, una herramienta de cátodo se mueve a una pieza de trabajo de ánodo. La herramienta conformada generalmente está hecha de cobre, latón, bronce o acero inoxidable. El electrolito presurizado se bombea a una velocidad elevada a una temperatura determinada a través de los conductos de la herramienta hasta el área que se está cortando. La tasa de alimentación es la misma que la tasa de "liquidación" del material, y el movimiento del electrolito en el espacio entre la herramienta y la pieza de trabajo elimina los iones metálicos del ánodo de la pieza de trabajo antes de que tengan la oportunidad de depositarse en la herramienta del cátodo. El espacio entre la herramienta y la pieza de trabajo varía entre 80 y 800 micrómetros y la fuente de alimentación de CC en el rango de 5 a 25 V mantiene densidades de corriente entre 1,5 y 8 A/mm2 de superficie mecanizada activa. A medida que los electrones cruzan el espacio, el material de la pieza de trabajo se disuelve y la herramienta adopta la forma deseada en la pieza de trabajo. El fluido electrolítico se lleva el hidróxido metálico formado durante este proceso. Hay disponibles máquinas electroquímicas comerciales con capacidades de corriente entre 5 A y 40 000 A. La tasa de eliminación de material en el mecanizado electroquímico se puede expresar como:

 

MRR = C x I xn

 

Aquí MRR=mm3/min, I=corriente en amperios, n=eficiencia de corriente, C=a constante del material en mm3/A-min. La constante C depende de la valencia para materiales puros. Cuanto mayor es la valencia, menor es su valor. Para la mayoría de los metales está entre 1 y 2.

 

Si Ao denota el área transversal uniforme que se mecaniza electroquímicamente en mm2, la velocidad de avance f en mm/min se puede expresar como:

 

F = MRR / Año

 

La velocidad de avance f es la velocidad con la que el electrodo penetra en la pieza de trabajo.

 

En el pasado, hubo problemas de precisión dimensional deficiente y desechos contaminantes para el medio ambiente de las operaciones de mecanizado electroquímico. Estos han sido superados en gran medida.

 

Algunas de las aplicaciones del mecanizado electroquímico de materiales de alta resistencia son:

 

- Operaciones de hundimiento. El hundimiento es mecanizado de forja: cavidades de matriz.

 

- Perforación de palas de turbinas de motores a reacción, piezas de motores a reacción y toberas.

 

- Perforación de múltiples agujeros pequeños. El proceso de mecanizado electroquímico deja una superficie sin rebabas.

 

- Los álabes de turbinas de vapor se pueden mecanizar dentro de límites estrechos.

 

- Para el desbarbado de superficies. En el desbarbado, ECM elimina las proyecciones de metal que quedan de los procesos de mecanizado y, por lo tanto, desafila los bordes afilados. El proceso de mecanizado electroquímico es rápido y, a menudo, más conveniente que los métodos convencionales de desbarbado manual o los procesos de mecanizado no tradicionales.

​

MECANIZADO ELECTROLÍTICO DE TUBO EN FORMA (VÁSTAGO) es una versión del proceso de mecanizado electroquímico que utilizamos para taladrar agujeros profundos de diámetro pequeño. Se utiliza un tubo de titanio como herramienta que se recubre con una resina eléctricamente aislante para evitar la eliminación de material de otras regiones como las caras laterales del orificio y el tubo. Podemos perforar orificios de 0,5 mm con una relación profundidad-diámetro de 300:1

​

MECANIZADOS ELECTROQUÍMICOS PULSADOS (PECM): Utilizamos densidades de corriente pulsada muy altas del orden de 100 A/cm2. Mediante el uso de corrientes pulsadas, eliminamos la necesidad de caudales elevados de electrolitos, lo que plantea limitaciones para el método ECM en la fabricación de moldes y matrices. El mecanizado electroquímico pulsado mejora la resistencia a la fatiga y elimina la capa refundida dejada por la técnica de mecanizado por descarga eléctrica (EDM) en las superficies del molde y la matriz.

​

En RECTIFICADO ELECTROQUÍMICO (ECG) combinamos la operación de rectificado convencional con el mecanizado electroquímico. La muela abrasiva es un cátodo giratorio con partículas abrasivas de diamante u óxido de aluminio que están unidas por metal. Las densidades de corriente oscilan entre 1 y 3 A/mm2. Similar a ECM, un electrolito como el nitrato de sodio fluye y la remoción de metal en la molienda electroquímica está dominada por la acción electrolítica. Menos del 5% de la remoción de metal es por acción abrasiva de la rueda. La técnica de ECG es muy adecuada para carburos y aleaciones de alta resistencia, pero no tanto para el hundimiento de matrices o la fabricación de moldes porque es posible que la amoladora no acceda fácilmente a las cavidades profundas. La tasa de eliminación de material en la molienda electroquímica se puede expresar como:

 

MRR = GI / d F

 

Aquí MRR está en mm3/min, G es la masa en gramos, I es la corriente en amperios, d es la densidad en g/mm3 y F es la constante de Faraday (96 485 culombios/mol). La velocidad de penetración de la muela abrasiva en la pieza de trabajo se puede expresar como:

 

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

 

Aquí Vs está en mm3/min, E es el voltaje de la celda en voltios, g es la distancia entre la rueda y la pieza de trabajo en mm, Kp es el coeficiente de pérdida y K es la conductividad del electrolito. La ventaja del método de esmerilado electroquímico sobre el esmerilado convencional es el menor desgaste de la muela porque menos del 5% de la remoción de metal es por la acción abrasiva de la muela.

 

​

Hay similitudes entre EDM y ECM:

 

1. La herramienta y la pieza de trabajo están separadas por un espacio muy pequeño sin contacto entre ellas.

 

2. Tanto la herramienta como el material deben ser conductores de electricidad.

 

3. Ambas técnicas necesitan una gran inversión de capital. Se utilizan modernas máquinas CNC

 

4. Ambos métodos consumen mucha energía eléctrica.

 

5. Se utiliza un fluido conductor como medio entre la herramienta y la pieza de trabajo para ECM y un fluido dieléctrico para EDM.

 

6. La herramienta se alimenta continuamente hacia la pieza de trabajo para mantener un espacio constante entre ellas (la EDM puede incorporar una retirada de herramienta intermitente o cíclica, generalmente parcial).

​

PROCESOS DE MECANIZADO HÍBRIDO: Frecuentemente aprovechamos los beneficios de los procesos de mecanizado híbrido donde dos o más procesos diferentes como ECM, EDM….etc. se utilizan en combinación. Esto nos da la oportunidad de superar las deficiencias de un proceso por el otro y beneficiarnos de las ventajas de cada proceso.

bottom of page