ECM-bewerking, elektrochemische bewerking, slijpen

Sommige van de waardevolle NON-CONVENTIONAL MANUFACTURING processes AGS-TECH Inc-aanbiedingen zijn_cc781905-5cde-3194-bb3b-136STECINCHECHEF58Md_bad5CINCHE , PULSE ELEKTROCHEMISCHE BEWERKING (PECM), ELEKTROCHEMISCHE SLIJPING (ECG), HYBRIDE BEWERKINGSPROCESSEN.

​

ELEKTROCHEMISCHE BEWERKING (ECM) is een niet-conventionele fabricagetechniek waarbij metaal wordt verwijderd door een elektrochemisch proces. ECM is typisch een massaproductietechniek die wordt gebruikt voor het bewerken van extreem harde materialen en materialen die moeilijk te bewerken zijn met de conventionele productiemethoden. Elektrochemische bewerkingssystemen die we gebruiken voor de productie zijn numeriek gestuurde bewerkingscentra met hoge productiesnelheden, flexibiliteit, perfecte controle van maattoleranties. Elektrochemische bewerking is in staat om kleine en vreemd gevormde hoeken, ingewikkelde contouren of holtes te snijden in harde en exotische metalen zoals titaniumaluminiden, Inconel, Waspaloy en legeringen met een hoog nikkel-, kobalt- en rheniumgehalte. Zowel externe als interne geometrieën kunnen worden bewerkt. Aanpassingen van het elektrochemische bewerkingsproces worden gebruikt voor bewerkingen zoals draaien, vlakken, groeven, trepanning, profilering waarbij de elektrode het snijgereedschap wordt. De verspaningssnelheid is alleen een functie van de ionenuitwisselingssnelheid en wordt niet beïnvloed door de sterkte, hardheid of taaiheid van het werkstuk. Helaas is de methode van elektrochemische bewerking (ECM) beperkt tot elektrisch geleidende materialen. Een ander belangrijk punt om te overwegen om de ECM-techniek in te zetten, is om de mechanische eigenschappen van de geproduceerde onderdelen te vergelijken met die van andere bewerkingsmethoden.

​

ECM verwijdert materiaal in plaats van het toe te voegen en wordt daarom ook wel ''reverse galvaniseren'' genoemd. Het lijkt in sommige opzichten op elektrische ontladingsbewerking (EDM) doordat een hoge stroom wordt geleid tussen een elektrode en het onderdeel, door een elektrolytisch materiaalverwijderingsproces met een negatief geladen elektrode (kathode), een geleidende vloeistof (elektrolyt) en een geleidend werkstuk (anode). De elektrolyt fungeert als de stroomdrager en is een sterk geleidende anorganische zoutoplossing zoals natriumchloride gemengd en opgelost in water of natriumnitraat. Het voordeel van ECM is dat er geen gereedschapsslijtage is. Het ECM-snijgereedschap wordt langs het gewenste pad dichtbij het werkstuk geleid, maar zonder het stuk aan te raken. In tegenstelling tot EDM ontstaan er echter geen vonken. Hoge verspaningssnelheden en spiegelende oppervlakteafwerkingen zijn mogelijk met ECM, zonder dat thermische of mechanische spanningen op het onderdeel worden overgedragen. ECM veroorzaakt geen thermische schade aan het onderdeel en aangezien er geen gereedschapskrachten zijn, is er geen vervorming van het onderdeel en geen gereedschapsslijtage, zoals het geval zou zijn bij typische machinale bewerkingen. Bij elektrochemische bewerking wordt de holte geproduceerd die het vrouwelijke paringsbeeld van het gereedschap vormt.

​

Bij het ECM-proces wordt een kathodegereedschap in een anodewerkstuk bewogen. Het gevormde gereedschap is over het algemeen gemaakt van koper, messing, brons of roestvrij staal. Het onder druk staande elektrolyt wordt met een hoge snelheid en een ingestelde temperatuur door de doorgangen in het gereedschap naar het te snijden gebied gepompt. De voedingssnelheid is hetzelfde als de snelheid van ''vloeibaar maken'' van het materiaal, en de elektrolytbeweging in de spleet tussen gereedschap en werkstuk spoelt metaalionen weg van de werkstukanode voordat ze de kans krijgen om op het kathodegereedschap te plateren. De opening tussen het gereedschap en het werkstuk varieert tussen 80-800 micrometer en de gelijkstroomvoeding in het bereik van 5 – 25 V handhaaft stroomdichtheden tussen 1,5 – 8 A/mm2 actief bewerkt oppervlak. Terwijl elektronen de opening oversteken, wordt materiaal van het werkstuk opgelost, omdat het gereedschap de gewenste vorm in het werkstuk vormt. De elektrolytische vloeistof voert het tijdens dit proces gevormde metaalhydroxide af. Commerciële elektrochemische machines met stroomcapaciteiten tussen 5A en 40.000A zijn beschikbaar. De materiaalverwijderingssnelheid bij elektrochemische bewerking kan worden uitgedrukt als:

 

MRR = C x I xn

 

Hier MRR=mm3/min, I=stroom in ampère, n=stroomrendement, C=een materiaalconstante in mm3/A-min. De constante C hangt af van valentie voor zuivere materialen. Hoe hoger de valentie, hoe lager de waarde. Voor de meeste metalen ligt het tussen 1 en 2.

 

Als Ao het uniforme dwarsdoorsnede-oppervlak aangeeft dat elektrochemisch wordt bewerkt in mm2, kan de voedingssnelheid f in mm/min worden uitgedrukt als:

 

F = MRR / Ao

 

Voedingssnelheid f is de snelheid waarmee de elektrode in het werkstuk dringt.

 

In het verleden waren er problemen met een slechte maatnauwkeurigheid en milieuvervuilend afval van elektrochemische bewerkingen. Deze zijn grotendeels overwonnen.

 

Enkele toepassingen van elektrochemische bewerking van materialen met een hoge sterkte zijn:

 

- Die-zink operaties. Die-zinken is machinaal smeden – matrijsholtes.

 

- Boren van turbinebladen voor straalmotoren, onderdelen van straalmotoren en straalpijpen.

 

- Meerdere kleine gaatjes boren. Het elektrochemische bewerkingsproces laat een braamvrij oppervlak achter.

 

- Stoomturbinebladen kunnen binnen nauwe grenzen worden bewerkt.

 

- Voor het ontbramen van oppervlakken. Bij het ontbramen verwijdert ECM metalen uitsteeksels die zijn overgebleven van de bewerkingsprocessen en maakt zo scherpe randen bot. Het elektrochemische bewerkingsproces is snel en vaak handiger dan de conventionele methoden van handmatig ontbramen of niet-traditionele bewerkingsprocessen.

​

ELEKTROLYTISCHE BEWERKING MET GEVORMDE BUIS (STEM) is een versie van het elektrochemische bewerkingsproces dat we gebruiken voor het boren van diepe gaten met een kleine diameter. Als gereedschap wordt een titanium buis gebruikt die is gecoat met een elektrisch isolerende hars om te voorkomen dat materiaal uit andere gebieden, zoals de zijvlakken van het gat en de buis, wordt verwijderd. We kunnen gatafmetingen van 0,5 mm boren met een diepte-tot-diameterverhouding van 300:1

​

GEPULSEERDE ELEKTROCHEMISCHE BEWERKING (PECM): We gebruiken zeer hoge pulsstroomdichtheden in de orde van 100 A/cm2. Door gepulseerde stromen te gebruiken, elimineren we de behoefte aan hoge elektrolytstroomsnelheden, wat beperkingen met zich meebrengt voor de ECM-methode bij de fabricage van mallen en matrijzen. Gepulseerde elektrochemische bewerking verbetert de vermoeiingslevensduur en elimineert de opnieuw gegoten laag die is achtergelaten door de elektrische ontladingsbewerking (EDM) techniek op matrijs- en matrijsoppervlakken.

​

In ELECTROCHEMISCHE SLIJPEN (ECG) we combineren de conventionele slijpbewerking met elektrochemische bewerking. De slijpschijf is een roterende kathode met schurende deeltjes van diamant of aluminiumoxide die metaalgebonden zijn. De stroomdichtheden liggen tussen 1 en 3 A/mm2. Net als bij ECM, wordt een elektrolyt, zoals natriumnitraat, en de metaalverwijdering bij elektrochemisch slijpen gedomineerd door de elektrolytische werking. Minder dan 5% van het metaal wordt verwijderd door schurende werking van het wiel. De ECG-techniek is zeer geschikt voor carbiden en legeringen met een hoge sterkte, maar niet zozeer geschikt voor zinkvonken of het maken van mallen omdat de slijper niet gemakkelijk toegang heeft tot diepe holtes. De materiaalverwijderingssnelheid bij elektrochemisch slijpen kan worden uitgedrukt als:

 

MRR = GI / d F

 

Hier is MRR in mm3/min, G is massa in gram, I is stroom in ampère, d is dichtheid in g/mm3 en F is de constante van Faraday (96.485 Coulombs/mol). De penetratiesnelheid van de slijpschijf in het werkstuk kan worden uitgedrukt als:

 

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

 

Hier is Vs in mm3 / min, E is de celspanning in volt, g is de afstand tussen het wiel en het werkstuk in mm, Kp is de verliescoëfficiënt en K is de geleidbaarheid van het elektrolyt. Het voordeel van de elektrochemische slijpmethode ten opzichte van conventioneel slijpen is minder wielslijtage omdat minder dan 5% van de metaalverwijdering door schurende werking van het wiel plaatsvindt.

 

​

Er zijn overeenkomsten tussen EDM en ECM:

 

1. Het gereedschap en het werkstuk zijn gescheiden door een zeer kleine opening zonder contact ertussen.

 

2. Zowel gereedschap als materiaal moeten elektrische geleiders zijn.

 

3. Beide technieken vereisen hoge kapitaalinvesteringen. Er wordt gebruik gemaakt van moderne CNC-machines

 

4. Beide methoden verbruiken veel stroom.

 

5. Een geleidende vloeistof wordt gebruikt als medium tussen het gereedschap en het werkstuk voor ECM en een diëlektrische vloeistof voor EDM.

 

6. Het gereedschap wordt continu naar het werkstuk gevoerd om een constante tussenruimte te behouden (EDM kan intermitterende of cyclische, typisch gedeeltelijke, gereedschapsterugtrekking omvatten).

​

HYBRIDE BEWERKINGSPROCESSEN: We profiteren vaak van de voordelen van hybride bewerkingsprocessen waarbij twee of meer verschillende processen zoals ECM, EDM ... enz. worden in combinatie gebruikt. Dit geeft ons de mogelijkheid om de tekortkomingen van het ene proces door het andere te overwinnen en te profiteren van de voordelen van elk proces.