Электрохимическая обработка

Электрохимическая обработка ( ЭХО ) — это метод удаления металла электрохимическим процессом. Обычно он используется для массового производства и для обработки чрезвычайно твердых материалов или материалов, которые трудно обрабатывать обычными методами. ^{[ 1 ]} Его использование ограничено электропроводящими материалами. ECM может вырезать небольшие углы или углы необычной формы, сложные контуры или полости в твердых и экзотических металлах, таких как алюминиды титана , инконель , васпалой , а также сплавы с высоким содержанием никеля , кобальта и рения . ^{[ 2 ]} Возможна обработка как внешней, так и внутренней геометрии.

В процессе ECM отрицательно заряженный ( катодный ) режущий инструмент продвигается к положительно заряженной ( анодной ) заготовке. под давлением Электролит впрыскивается при заданной температуре в разрезаемую область со скоростью подачи, равной скорости «сжижения» анодного материала. Зазор между инструментом и заготовкой варьируется в пределах 80–800 микрометров (0,003–0,030 дюйма). ^{[ 1 ]} Когда электроны пересекают зазор между инструментом и заготовкой, материал заготовки растворяется , поскольку инструмент формирует в заготовке желаемую форму. Электролитическая жидкость уносит гидроксид металла . образующийся в процессе ^{[ 2 ]}

ECM часто характеризуют как «обратную гальванику », при которой материал удаляется, а не добавляется. ^{[ 2 ]} По своей концепции он аналогичен электроэрозионной обработке сильный ток проходит (EDM) в том смысле, что между электродом и деталью отсутствует в процессе электролитического удаления материала с участием катодного инструмента, электролитической жидкости и анодной заготовки; однако в ECM износ инструмента . ^{[ 1 ]} Режущий инструмент ECM направляется по желаемой траектории близко к заготовке, но не касаясь ее. Однако, в отличие от электроэрозионной обработки, искры не образуются. При использовании ECM возможна высокая скорость съема металла, при этом термические или механические напряжения на деталь не передаются , а также может быть достигнута зеркальная поверхность .

Электрохимическая обработка, как технологический прием, берет свое начало от процесса электролитического полирования, предложенного еще в 1911 году русским химиком Е. Шпитальским. ^{[ 3 ]} Еще в 1929 году В. Гуссеф разработал экспериментальный процесс ECM, хотя коммерческий процесс был создан в 1959 году инженерной компанией Anocut. Б. Р. и Дж. И. Лазаренко также приписывают предложение использовать электролиз для удаления металлов. ^{[ 2 ]} В 1960-х и 1970-х годах было проведено много исследований, особенно в области газовых турбин. Рост популярности 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 решены, хотя этот процесс остается нишевым методом.

Процесс ECM наиболее широко используется для производства сложных форм, таких как турбинные лопатки с хорошей чистотой поверхности, из труднообрабатываемых материалов. Он также широко и эффективно используется для снятия заусенцев . ^{[ 2 ]} При удалении заусенцев ECM удаляет металлические выступы, оставшиеся в процессе обработки, и таким образом притупляет острые кромки. Этот процесс быстрый и зачастую более удобный, чем традиционные методы удаления заусенцев вручную или нетрадиционные процессы механической обработки. ^{[ 1 ]}

Преимущества

Компоненты сложной вогнутой кривизны можно легко изготовить с помощью вогнутых инструментов.
Износ инструмента равен нулю, один и тот же инструмент можно использовать для изготовления бесконечного количества компонентов. ^{[ 4 ]}
Можно добиться высокого качества поверхности.
Нет прямого контакта между инструментом и обрабатываемым материалом, поэтому нет сил и остаточных напряжений. ^{[ 5 ]}
Полученная поверхность превосходна.
Выделяется меньше тепла.

Недостатки

Солевой ) (или кислый электролит представляет опасность коррозии инструмента, детали и оборудования. ^{[ 2 ]}
Обрабатывать можно только электропроводящие материалы.
Высокое удельное энергопотребление. ^{[ 6 ]}
Его нельзя использовать для мягких материалов.

Задействованные токи

Необходимый ток пропорционален желаемой скорости удаления материала , а скорость удаления в мм/минуту пропорциональна силе тока на квадратный мм.

Типичные токи варьируются от 0,1 ампер на квадратный мм до 5 ампер на квадратный мм. Таким образом, для небольшого врезного резания инструментом 1 на 1 мм с медленным резом понадобится всего 0,1 ампер.

Однако для более высокой скорости подачи на большую площадь будет использоваться больший ток, как и в любом процессе обработки — более быстрое удаление большего количества материала требует больше энергии.

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

Настройка и оборудование

Машины ECM бывают как вертикального, так и горизонтального типа. В зависимости от требований работы эти машины также изготавливаются разных размеров. Вертикальный станок состоит из основания, колонны, стола и шпиндельной головки. Шпиндельная головка имеет сервомеханизм, автоматически продвигающий инструмент и контролирующий зазор между катодом (инструментом) и заготовкой. ^{[ 1 ]}

Доступны станки с ЧПУ до шести осей. ^{[ 2 ]}

В качестве материала электрода часто используется медь. Также часто используются латунь, графит и медь-вольфрам, поскольку они легко поддаются механической обработке, являются проводящими материалами и не подвержены коррозии. ^{[ 1 ]}

Приложения

Некоторые из самых основных приложений ECM включают в себя:

Штамповочные операции
Сверление лопаток турбины реактивного двигателя
Сверление нескольких отверстий
Обработка лопаток паровых турбин в узких пределах
Микрообработка
Профилирование и контурирование
Нарезной ствол

Сходства между EDM и ECM

Инструмент и заготовка разделены очень небольшим зазором, т.е. между ними нет контакта.
Инструмент и материал должны быть проводниками электричества.
Требует больших капиталовложений.
Системы потребляют много энергии.
В качестве среды между инструментом и заготовкой используется жидкость (проводящая для ECM и диэлектрическая для EDM).
Инструмент непрерывно подается к заготовке, чтобы поддерживать постоянный зазор между ними (ECM может включать прерывистый или циклический, обычно частичный, извлечение инструмента).

Разница между ЕСМ и ЭКГ

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

См. также

Электромеханическое моделирование

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Тодд, Х. Роберт; Аллен, К. Делл; Альтинг, Лео (1994), Справочное руководство по производственным процессам (1-е изд.), Industrial Press Inc., стр. 198–199, ISBN 0-8311-3049-0 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Валенти, Майкл, «Делаем разрез». Машиностроение, Американское общество инженеров-механиков, 2001. http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/nov01/features/makcut/makcut.html. Архивировано 5 июля 2010 г. на Wayback Machine, по состоянию на 23 февраля 2010 г.
^ «История процессов – ECM Technologies» .
^ «Электрохимическая обработка [SubsTech]» . www.substech.com . Проверено 17 января 2024 г.
^ «Электрохимическая обработка [SubsTech]» . www.substech.com . Проверено 17 января 2024 г.
^ «Электрохимическая обработка [SubsTech]» . www.substech.com . Проверено 17 января 2024 г.

Внешние ссылки

[Todd,_H._Robert_1994_p._198-199-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Тодд, Х. Роберт; Аллен, К. Делл; Альтинг, Лео (1994), Справочное руководство по производственным процессам (1-е изд.), Industrial Press Inc., стр. 198–199, ISBN 0-8311-3049-0 .

[valenti-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Валенти, Майкл, «Делаем разрез». Машиностроение, Американское общество инженеров-механиков, 2001. http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/nov01/features/makcut/makcut.html. Архивировано 5 июля 2010 г. на Wayback Machine, по состоянию на 23 февраля 2010 г.

[3] «История процессов – ECM Technologies» .

[4] «Электрохимическая обработка [SubsTech]» . www.substech.com . Проверено 17 января 2024 г.

[5] «Электрохимическая обработка [SubsTech]» . www.substech.com . Проверено 17 января 2024 г.

[6] «Электрохимическая обработка [SubsTech]» . www.substech.com . Проверено 17 января 2024 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]