เครื่องจักรกล ECM, การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมี, การเจียร

ข้อเสนอที่มีค่า NON-CONVENTIONAL MANUFACTURING processes AGS-TECH Inc อันมีค่าบางส่วน ได้แก่_cc781905-5cde-3194-bb3b-b-136bad5NINGROCHELY-MACECROTICAL , เครื่องจักรกลไฟฟ้าแบบพัลซิ่ง (PECM), การบดด้วยไฟฟ้า (ECG), กระบวนการตัดเฉือนแบบไฮบริด

​

การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (ECM) เป็นเทคนิคการผลิตที่ไม่ธรรมดาซึ่งโลหะจะถูกลบออกโดยกระบวนการไฟฟ้าเคมี โดยทั่วไปแล้ว ECM จะเป็นเทคนิคการผลิตจำนวนมาก ซึ่งใช้สำหรับการตัดเฉือนวัสดุที่แข็งมาก และวัสดุที่ตัดเฉือนได้ยากโดยใช้วิธีการผลิตแบบเดิม ระบบการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีที่เราใช้สำหรับการผลิตคือเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ที่ควบคุมด้วยตัวเลขซึ่งมีอัตราการผลิตสูง ความยืดหยุ่น และการควบคุมความคลาดเคลื่อนของมิติได้อย่างสมบูรณ์แบบ การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีสามารถตัดมุมขนาดเล็กและรูปทรงแปลก รูปทรงหรือฟันผุที่ซับซ้อนในโลหะแข็งและแปลกใหม่ เช่น ไทเทเนียมอลูมิไนด์ อินโคเนล วอสพาลอย และโลหะผสมนิกเกิล โคบอลต์ และรีเนียมสูง สามารถกลึงทั้งรูปทรงภายนอกและภายในได้ การปรับเปลี่ยนกระบวนการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีใช้สำหรับการทำงานต่างๆ เช่น การกลึง การกลึงร่อง การกัดร่อง การร่องลึก การกลึงโปรไฟล์ โดยที่อิเล็กโทรดจะกลายเป็นเครื่องมือตัด อัตราการขจัดเนื้อโลหะเป็นเพียงฟังก์ชันของอัตราแลกเปลี่ยนไอออน และไม่ได้รับผลกระทบจากความแข็งแรง ความแข็ง หรือความเหนียวของชิ้นงาน น่าเสียดายที่วิธีการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมี (ECM) นั้นจำกัดเฉพาะวัสดุที่นำไฟฟ้าเท่านั้น จุดสำคัญอีกประการหนึ่งที่ควรพิจารณาปรับใช้เทคนิค ECM คือการเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกลของชิ้นส่วนที่ผลิตกับคุณสมบัติที่ผลิตด้วยวิธีการตัดเฉือนแบบอื่นๆ

​

ECM จะเอาวัสดุออกแทนที่จะเพิ่มเข้าไป ดังนั้นบางครั้งจึงเรียกว่า ''การชุบด้วยไฟฟ้าย้อนกลับ'' คล้ายกับในบางวิธีของการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) ที่กระแสไฟฟ้าสูงถูกส่งผ่านระหว่างอิเล็กโทรดและชิ้นส่วน ผ่านกระบวนการกำจัดวัสดุอิเล็กโทรไลต์ที่มีอิเล็กโทรดที่มีประจุลบ (แคโทด) ของเหลวนำไฟฟ้า (อิเล็กโทรไลต์) และ ชิ้นงานที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (แอโนด) อิเล็กโทรไลต์ทำหน้าที่เป็นตัวพาปัจจุบันและเป็นสารละลายเกลืออนินทรีย์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูง เช่น โซเดียมคลอไรด์ที่ผสมและละลายในน้ำหรือโซเดียมไนเตรต ข้อดีของ ECM คือไม่มีการสึกหรอของเครื่องมือ เครื่องมือตัด ECM ถูกนำทางไปตามเส้นทางที่ต้องการใกล้กับชิ้นงานแต่ไม่ต้องสัมผัสชิ้นงาน อย่างไรก็ตาม ต่างจาก EDM ตรงที่ไม่มีประกายไฟเกิดขึ้น อัตราการขจัดเนื้อโลหะสูงและผิวเคลือบกระจกเป็นไปได้ด้วย ECM โดยไม่มีการถ่ายโอนความเค้นทางความร้อนหรือทางกลไปยังชิ้นส่วน ECM ไม่ก่อให้เกิดความเสียหายจากความร้อนกับชิ้นส่วน และเนื่องจากไม่มีแรงของเครื่องมือ จึงไม่เกิดการบิดเบือนที่ชิ้นส่วนและไม่มีการสึกหรอของเครื่องมือ เช่นเดียวกับกรณีของการตัดเฉือนทั่วไป ในช่องตัดเฉือนไฟฟ้าเคมีที่ผลิตขึ้นเป็นภาพการผสมพันธุ์ของเครื่องมือ

​

ในกระบวนการ ECM เครื่องมือแคโทดจะถูกย้ายไปยังชิ้นงานแอโนด เครื่องมือที่มีรูปร่างโดยทั่วไปทำจากทองแดง ทองเหลือง ทองแดง หรือสแตนเลส อิเล็กโทรไลต์ที่มีแรงดันจะถูกสูบด้วยอัตราที่สูงที่อุณหภูมิที่กำหนดผ่านทางเดินในเครื่องมือไปยังบริเวณที่กำลังตัด อัตราการป้อนจะเท่ากับอัตราการ "ทำให้เหลว" ของวัสดุ และการเคลื่อนที่ของอิเล็กโทรไลต์ในช่องว่างของเครื่องมือและชิ้นงานจะล้างไอออนของโลหะออกจากขั้วบวกของชิ้นงานก่อนที่จะมีโอกาสชุบลงบนเครื่องมือแคโทด ช่องว่างระหว่างเครื่องมือและชิ้นงานจะแตกต่างกันไประหว่าง 80-800 ไมโครมิเตอร์ และแหล่งจ่ายไฟ DC ในช่วง 5 – 25 V จะคงความหนาแน่นกระแสไฟไว้ระหว่าง 1.5 – 8 A/mm2 ของพื้นผิวกลึงแบบแอคทีฟ เมื่ออิเล็กตรอนข้ามช่องว่าง วัสดุจากชิ้นงานจะละลาย เนื่องจากเครื่องมือสร้างรูปร่างที่ต้องการในชิ้นงาน ของเหลวอิเล็กโทรไลต์จะนำโลหะไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการนี้ออกไป มีเครื่องจักรไฟฟ้าเคมีเชิงพาณิชย์ที่มีความจุกระแสระหว่าง 5A ถึง 40,000A อัตราการขจัดวัสดุในการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีสามารถแสดงเป็น:

 

MRR = C x ฉัน xn

 

ที่นี่ MRR=mm3/min, I=กระแสในหน่วยแอมแปร์, n=ประสิทธิภาพกระแส, C=a ค่าคงที่ของวัสดุในหน่วย mm3/A-min ค่าคงที่ C ขึ้นอยู่กับความจุของวัสดุบริสุทธิ์ ยิ่งความจุสูงเท่าใด ค่าของมันก็ยิ่งต่ำลงเท่านั้น สำหรับโลหะส่วนใหญ่จะอยู่ระหว่าง 1 ถึง 2

 

ถ้า Ao หมายถึงพื้นที่หน้าตัดที่สม่ำเสมอซึ่งถูกกัดด้วยไฟฟ้าเคมีในหน่วย mm2 อัตราการป้อน f เป็น mm/min สามารถแสดงได้ดังนี้

 

F = MRR / อ่าว

 

อัตราการป้อน f คือความเร็วที่อิเล็กโทรดเจาะชิ้นงาน

 

ในอดีตมีปัญหาเรื่องความแม่นยำของมิติที่ไม่ดีและของเสียที่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมจากการดำเนินการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมี สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เอาชนะได้

 

การใช้งานบางส่วนของการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีของวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง ได้แก่:

 

- การดำเนินงาน Die-Sinking ไดซิงก์คือการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร – ฟันผุ

 

- เจาะใบพัดเครื่องยนต์ไอพ่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ไอพ่น และหัวฉีด

 

- เจาะรูเล็ก ๆ หลายรู กระบวนการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีทำให้พื้นผิวไม่มีครีบ

 

- ใบพัดกังหันไอน้ำสามารถตัดเฉือนได้ภายในขอบเขตที่ใกล้เคียงกัน

 

- สำหรับการขัดพื้นผิว ในการลบคม ECM จะขจัดส่วนที่ยื่นออกมาของโลหะออกจากกระบวนการตัดเฉือน และทำให้ขอบคม กระบวนการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีนั้นรวดเร็วและมักจะสะดวกกว่าวิธีการลบคมด้วยมือหรือกระบวนการตัดเฉือนที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม

​

SHAPED-TUBE ELECTROLYTIC MACHINING (STEM) เป็นรุ่นของกระบวนการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีที่เราใช้ในการเจาะรูลึกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก ท่อไททาเนียมถูกใช้เป็นเครื่องมือที่เคลือบด้วยเรซินที่เป็นฉนวนไฟฟ้า เพื่อป้องกันการนำวัสดุออกจากบริเวณอื่นๆ เช่น ใบหน้าด้านข้างของรูและท่อ เราสามารถเจาะรูขนาด 0.5 มม. ด้วยอัตราส่วนความลึกต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง 300:1

​

PULSED ELECTROCHEMICAL MACHINING (PECM): เราใช้ความหนาแน่นกระแสพัลซิ่งสูงมากในลำดับ 100 A/cm2 ด้วยการใช้กระแสพัลซิ่ง เราไม่จำเป็นต้องใช้อัตราการไหลของอิเล็กโทรไลต์ที่สูง ซึ่งทำให้เกิดข้อจำกัดสำหรับวิธี ECM ในการผลิตแม่พิมพ์และแม่พิมพ์ การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมีแบบพัลซ์ช่วยยืดอายุความล้าและกำจัดชั้นหล่อใหม่ที่เหลือโดยเทคนิคการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) บนพื้นผิวแม่พิมพ์และแม่พิมพ์

​

In ELECTROCHEMICAL GRINDING (ECG) weรวมการเจียรแบบทั่วไปเข้ากับการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าเคมี ล้อเจียรเป็นแคโทดที่หมุนได้ซึ่งมีอนุภาคขัดของเพชรหรืออะลูมิเนียมออกไซด์ที่ยึดติดด้วยโลหะ ความหนาแน่นปัจจุบันอยู่ระหว่าง 1 ถึง 3 A/mm2 อิเล็กโทรไลต์ เช่น โซเดียมไนเตรตจะไหลและการกำจัดโลหะในการเจียรด้วยไฟฟ้าเคมี เช่นเดียวกับ ECM อิเล็กโทรไลต์จะถูกควบคุมโดยอิเล็กโทรไลต์ การกำจัดโลหะน้อยกว่า 5% เกิดจากการขัดสีของล้อ เทคนิค ECG นั้นเหมาะสำหรับคาร์ไบด์และโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง แต่ไม่เหมาะกับการได-ซิงก์หรือการทำแม่พิมพ์มากนัก เนื่องจากเครื่องบดอาจเข้าถึงโพรงลึกได้ยาก อัตราการขจัดวัสดุในการบดไฟฟ้าเคมีสามารถแสดงเป็น:

 

MRR = GI / d F

 

ที่นี่ MRR อยู่ในหน่วย mm3/min G คือมวลเป็นกรัม I เป็นกระแสในหน่วยแอมแปร์ d คือความหนาแน่นเป็น g/mm3 และ F คือค่าคงที่ของฟาราเดย์ (96,485 คูลอมบ์/โมล) ความเร็วของการเจาะของล้อเจียรเข้าไปในชิ้นงานสามารถแสดงได้ดังนี้:

 

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

 

โดยที่ Vs อยู่ในหน่วย mm3/min E คือแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ในหน่วยโวลต์ g คือระยะห่างระหว่างล้อกับชิ้นงานในหน่วยมิลลิเมตร Kp คือค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย และ K คือค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ ข้อดีของวิธีการเจียรไฟฟ้าเคมีมากกว่าการเจียรทั่วไปคือการสึกหรอของล้อน้อยกว่า เนื่องจากการขจัดโลหะน้อยกว่า 5% เกิดจากการเสียดสีของล้อ

 

​

มีความคล้ายคลึงกันระหว่าง EDM และ ECM:

 

1. เครื่องมือและชิ้นงานถูกคั่นด้วยช่องว่างเล็ก ๆ โดยไม่มีการสัมผัสระหว่างกัน

 

2. ทั้งเครื่องมือและวัสดุต้องเป็นตัวนำไฟฟ้า

 

3. เทคนิคทั้งสองต้องใช้เงินลงทุนสูง ใช้เครื่องจักร CNC ที่ทันสมัย

 

4. ทั้งสองวิธีใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก

 

5. ของเหลวนำไฟฟ้าใช้เป็นสื่อกลางระหว่างเครื่องมือกับชิ้นงานสำหรับ ECM และของเหลวอิเล็กทริกสำหรับ EDM

 

6. เครื่องมือถูกป้อนอย่างต่อเนื่องไปยังชิ้นงานเพื่อรักษาช่องว่างระหว่างกันอย่างสม่ำเสมอ (EDM อาจรวมการถอนเครื่องมือเป็นช่วงๆ หรือเป็นรอบ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นบางส่วน การถอนเครื่องมือ)

​

กระบวนการตัดเฉือนแบบไฮบริด: เรามักใช้ประโยชน์จากกระบวนการตัดเฉือนแบบไฮบริดซึ่งมีกระบวนการที่แตกต่างกันตั้งแต่สองกระบวนการขึ้นไป เช่น ECM, EDM….เป็นต้น ถูกนำมาใช้ร่วมกัน สิ่งนี้ทำให้เรามีโอกาสที่จะเอาชนะข้อบกพร่องของกระบวนการหนึ่งโดยอีกกระบวนการหนึ่ง และได้รับประโยชน์จากข้อดีของแต่ละกระบวนการ