Электрохимическая обработка - Electrochemical machining

Электрохимическая обработка ( ЭХМ ) - это метод удаления металла с помощью электрохимического процесса. Обычно он используется для массового производства и используется для обработки чрезвычайно твердых материалов или материалов, которые трудно обрабатывать обычными методами. Его использование ограничено электропроводящими материалами. ECM может вырезать небольшие углы или углы неправильной формы, сложные контуры или полости в твердых и экзотических металлах, таких как алюминиды титана , инконель , васпалой и сплавы с высоким содержанием никеля , кобальта и рения . Возможна обработка как внешней, так и внутренней геометрии.

ECM часто называют «обратным гальваническим покрытием », поскольку он удаляет материал, а не добавляет его. Он похож по концепции на электроэрозионную обработку (EDM) в том, что между электродом и деталью пропускается большой ток в процессе удаления электролитического материала, имеющего отрицательно заряженный электрод ( катод ), проводящую жидкость ( электролит ) и токопроводящая заготовка ( анод ); однако в ECM износ инструмента отсутствует. Режущий инструмент ECM направляется по желаемой траектории близко к изделию, но не касается детали. Однако, в отличие от EDM, искры не образуются. С помощью ECM возможны высокие скорости съема металла без передачи тепловых или механических нагрузок на деталь, и может быть достигнута зеркальная поверхность.

В процессе ECM катод (инструмент) продвигается в анод (заготовку). Электролит под давлением вводится с заданной температурой в зону резки. Скорость подачи такая же, как и скорость «разжижения» материала. Зазор между инструментом и заготовкой варьируется в пределах 80–800 микрометров (0,003–0,030 дюйма). Когда электроны пересекают зазор, материал заготовки растворяется, поскольку инструмент формирует в заготовке желаемую форму. Электролитическая жидкость уносит гидроксид металла, образующийся в процессе.

Электрохимическая обработка, как технологический метод, произошла от процесса электролитической полировки, предложенного еще в 1911 году русским химиком Э. Шпитальским.

Еще в 1929 году W.Gussef разработал экспериментальный процесс ECM, хотя в 1959 году компания Anocut Engineering Company начала коммерческий процесс. Б.Р. и Ю.И. Лазаренко также предложили использовать электролиз для удаления металла.

В 1960-х и 1970-х годах было проведено много исследований, особенно в газотурбинной промышленности. Рост EDM в тот же период замедлил исследования ECM на западе, хотя работа продолжалась за железным занавесом . Первоначальные проблемы низкой точности размеров и отходов, загрязняющих окружающую среду, в значительной степени преодолены, хотя этот процесс остается нишевым методом.

Процесс ECM наиболее широко используется для производства сложных форм, таких как лопатки турбины, с хорошей обработкой поверхности из труднообрабатываемых материалов. Он также широко и эффективно используется для удаления заусенцев .

При удалении заусенцев ECM удаляет металлические выступы, оставшиеся в процессе обработки, и таким образом притупляет острые кромки. Этот процесс является быстрым и часто более удобным, чем традиционные методы удаления заусенцев вручную или нетрадиционные методы обработки.

Принцип электрохимической обработки (ECM) 1 Насос 2 Анод (заготовка) 3 Катод (инструмент), подвижный во всех направлениях 4 Электрический ток 5 Электролит 6 Электроны 7 Гидроксид металла

Преимущества

  1. Компоненты сложной вогнутой кривизны можно легко изготавливать с помощью вогнутых инструментов.
  2. Износ инструмента равен нулю, один и тот же инструмент можно использовать для изготовления бесконечного количества деталей.
  3. Нет прямого контакта между инструментом и обрабатываемым материалом, поэтому нет сил и остаточных напряжений.
  4. Обработка поверхности отличная.
  5. Вырабатывается меньше тепла.

Недостатки

Физиологический раствор (или кислый ) электролит представляет опасность коррозии для инструмента, заготовки и оборудования.

Обрабатывать можно только электропроводящие материалы. Высокий удельный расход энергии.

Его нельзя использовать для мягкого материала.

Вовлеченные течения

Необходимый ток пропорционален желаемой скорости съема материала , а скорость съема в мм / мин пропорциональна амперам на квадратный мм.

Типичные токи колеблются от 0,1 ампер на квадратный мм до 5 ампер на квадратный мм. Таким образом, для небольшого врезания инструмента размером 1 на 1 мм с медленным резанием потребуется всего 0,1 ампер.

Однако для более высокой скорости подачи на большей площади будет использоваться больший ток, как и при любом процессе обработки - для более быстрого удаления большего количества материала требуется больше энергии.

Таким образом, если требуется плотность тока 4 ампера на квадратный миллиметр на площади 100 × 100 мм, потребуется 40 000 ампер (и много охлаждающей жидкости / электролита).

Настройка и оборудование

ЭБУ ET 3000 производства ИНДЕК, Россия
ET3000.png

Машины ECM бывают как вертикального, так и горизонтального типа. В зависимости от требований к работе, эти машины также могут быть разных размеров. Вертикальный станок состоит из основания, колонны, стола и шпиндельной головки. Головка шпинделя имеет сервомеханизм, который автоматически продвигает инструмент и регулирует зазор между катодом (инструментом) и заготовкой.

Доступны станки с ЧПУ до шести осей.

Медь часто используется в качестве электродного материала. Также часто используются латунь, графит и медь-вольфрам, потому что они легко обрабатываются, они являются проводящими материалами и не подвержены коррозии.

Приложения

Некоторые из самых простых приложений ECM включают:

  • Операции по штамповке
  • Лопатки турбины бурового реактивного двигателя
  • Сверление множественных отверстий
  • Обработка лопаток паровых турбин в узких пределах
  • Микрообработка
  • Профилирование и контурная обработка
  • Ствол нарезной

Сходства между EDM и ECM

  • Инструмент и заготовка разделены очень маленьким зазором, т.е. между ними нет контакта.
  • Инструмент и материал должны быть проводниками электричества.
  • Требует больших капитальных вложений.
  • Системы потребляют много энергии.
  • Жидкость используется в качестве среды между инструментом и заготовкой (проводящая для ECM и диэлектрик для EDM).
  • Инструмент непрерывно подается к заготовке, чтобы поддерживать постоянный зазор между ними (ECM может включать периодический или циклический, обычно частичный, отвод инструмента).

Разница между ЭКМ и ЭКГ

  • Электрохимическое шлифование (ECG) похоже на электрохимическую обработку (ECM), но использует контурный токопроводящий шлифовальный круг вместо инструмента, имеющего форму контура заготовки.

Смотрите также

Примечания

внешние ссылки