Elektrochemische bewerking (ECM): Kinematica, dynamica & gereedschapsontwerp ontrafeld

In dit artikel bespreken we de elektrochemische bewerking (ECM):- 1. Betekenis en werking van elektrochemische bewerking (ECM) 2. Elektrochemie van ECM-proces 3. Kinematica en dynamica 4. Effecten van warmte en H2-belgeneratie 5. Effect van ECM op oppervlakteafwerking 6. Gereedschapsontwerp van ECM 7. Gebruikte elektrolyten 8. Elektrochemische bewerkingsinstallatie 9. Effecten van ECM op materialen 10. Kenmerken van ECM.

Inhoud:

1. Betekenis en werking van elektrochemische bewerking (ECM)
2. Elektrochemie van ECM-proces
3. Kinematica en dynamica van ECM
4. Effecten van warmte en H2-belgeneratie in ECM
5. Effect van ECM op oppervlakteafwerking
6. Gereedschapsontwerp van ECM
7. Elektrolyten gebruikt in ECM
8. Elektrochemische bewerkingsinstallatie
9. Effecten van ECM op materialen
10. Kenmerken van ECM

1. Betekenis en werking van elektrochemische bewerking (ECM):

Elektrochemische bewerking is een van de meest veelbelovende niet-conventionele bewerkingsprocessen. Hoewel het een nieuw proces is voor metaalbewerking, was het basisprincipe al lang bekend. Dit proces kan worden beschouwd als de omgekeerde van galvaniseren met enkele wijzigingen. Verder is het gebaseerd op het principe van elektrolyse.

In een metaal wordt electriciteit geleid door de vrije elektronen, maar het is vastgesteld dat in een elektrolyt de geleiding van electriciteit wordt bereikt door de beweging van ionen. Dus, de stroomdoorloop door een elektrolyt wordt altijd vergezeld van de beweging van materie.

Het elektrolyseprincipe is al lang in gebruik voor galvaniseren waar het doel is om metaal op het werkstuk neer te zetten. Maar aangezien bij elektrochemische bewerking het doel is om metaal te verwijderen, wordt het werkstuk aangesloten op de positieve, en het gereedschap op de negatieve, pool. Figuur 6.25 toont een werkstuk en een passend gevormd gereedschap, de opening tussen het gereedschap en het werk vol van een geschikt elektrolyt. Wanneer de stroom wordt doorgegeven, vindt ontbinding van de anode plaats.

Echter, de ontbindingssnelheid is meer waar de opening minder is en vice versa aangezien de stroomdichtheid omgekeerd evenredig is met de opening. Nu, als het gereedschap een neerwaartse beweging krijgt, neigt het werkvlak de dezelfde vorm aan te nemen als die van het gereedschap, en in een stationaire toestand is de opening uniform, zoals getoond in Fig. 6.25. Dus wordt de vorm van het gereedschap gereproduceerd in het werkstuk.

In een elektrochemisch bewerkingsproces wordt het gereedschap voorzien van een constante voedingsbeweging. Het elektrolyt wordt met hoge druk door het gereedschap en de kleine opening tussen het gereedschap en het werkstuk gepompt. Het elektrolyt is zo gekozen dat de anode ontbonden wordt maar geen neerzettingsplaats vindt op de kathode (het gereedschap). De orde van de stroom en spanning zijn een paar duizend ampere en 8-20 volt. De opening is van de orde van 0,1-0,2 mm.

In een typische machine is de metaalverwijderingssnelheid ongeveer 1600 mm³/min voor elke 1000 amp. Ongeveer 3 kWh zijn nodig om 16 x 10³ mm³ metaal te verwijderen, wat bijna 30 keer de energie is die in een conventioneel proces nodig is (natuurlijk, wanneer het metaal gemakkelijk bewerkbaar is). Maar met ECM is de snelheid van metaalverwijdering onafhankelijk van de werkstukhardheid. Dus wordt ECM voordelig wanneer het werkmateriaal een zeer lage bewerkbaarheid bezit of de te bewerken vorm gecompliceerd is.

In tegenstelling tot de meeste andere conventionele en niet-conventionele processen, is er hier praktisch geen gereedschapslijtage. Hoewel het eruitziet alsof, aangezien bewerking elektrochemisch gebeurt, het gereedschap geen kracht ervaart, is het feit dat het gereedschap en werk onderworpen zijn aan zeer grote krachten uitgeoefend door het hoge druk vloeistof in de opening.

2. Elektrochemie van ECM-proces:

Het elektrolyseproces wordt geregeld door de volgende twee wetten voorgesteld door Faraday:

(i) De hoeveelheid chemische verandering geproduceerd door een elektrische stroom, dat is, de hoeveelheid van enig materiaal ontbonden of neergezet, is evenredig met de hoeveelheid electriciteit doorgegeven.

(ii) De hoeveelheden verschillende stoffen ontbonden of neergezet door dezelfde hoeveelheid electriciteit zijn evenredig met hun chemische equivalentgewichten. In kwantitatieve vorm, stellen Faraday's twee wetten dat –

Wanneer een metaal lichaam in een elektrolyt wordt gedoopt (Fig. 6.27), verlaten de metaalatomen het lichaam en worden ionen en de ionen bewegen naar het lichaam en worden atomen. Het proces gaat continu door en het evenwicht wordt gehandhaafd. Een potentiaalverschil bestaat tussen een punt op het oppervlak van het metaal lichaam (elektrode) en een aangrenzend punt in het elektrolyt.

Dit potentiaalverschil heet de elektrodepotentiaal. De elektrodepotentiaal varieert afhankelijk van de elektrode-elektrolyt combinatie. Als twee verschillende elektroden (A en B) worden gedoopt, zal een potentiaalverschil tussen deze elektroden bestaan aangezien de potentiëlen van A en B ten opzichte van het gemeenschappelijke elektrolyt verschillend zijn. Dit potentiaalverschil is de elektromotorische kracht (emk) van de cel, gegenereerd door de elektroden en het elektrolyt. Dit wordt uitgelegd in Fig. 6.27. Bijvoorbeeld, als Fe en Cu elektroden in pekel (oplossing van keukenzout in water) worden gedoopt zoals getoond in Fig. 6.28a, zijn de elektrodepotentiëlen –

De aard van het elektrolyseproces hangt af van het gebruikte elektrolyt. Om te begrijpen hoe ECM gerealiseerd wordt, laten we de waterige oplossing van natriumchloride als het elektrolyt overwegen. Wanneer een spanningverschil wordt toegepast over de elektroden (Fig 6.28b) zijn de reacties aan de anode en de kathode-

Het water krijgt twee elektronen van de elektrode en, als resultaat, wordt waterstofgas geëvolueerd en hydroxylieionen geproduceerd. De positieve metaalionen neigen te bewegen naar de kathode en de negatieve hydroxylieionen worden aangetrokken naar de anode. Dan combineren de positieve metaalionen met de negatief geladen hydroxylieionen om ferrohydroxide te vormen als-

Deze ferrohydroxide vormt een onoplosbaar neerslag. Dus, met deze soort elektrode metaal-elektrolyt combinatie, ontbindt de anode en H₂ genereert aan de kathode, wat de kathodevorm onveranderd laat. Dit is het meest belangrijke kenmerk van de elektrochemie van het ECM-proces. Het moet worden opgemerkt dat voor ECM de keuze van elektroden en het elektrolyt zo moet zijn dat geen neerzetting op welke elektrode dan ook kan plaatsvinden.

Het gram-equivalentgewicht van het metaal wordt gegeven door ԑ = A / Z, waar A het atoomgewicht is en Z de valentie van de geproduceerde ionen. Door dit te gebruiken in vergelijking (6.20), krijgen we de snelheid van massa-verwijdering in de vorm –

Wanneer de anode van een legering is gemaakt in plaats van een zuiver metaal, kan de verwijderingssnelheid worden gevonden door de lading te overwegen die nodig is om een eenheidsvolume van elk element te verwijderen. Als de atoomgewichten en de valentiën (van de overeenkomstige ionen die het elektrolyt binnenkomen) A₁, A₂, A₃,… en Z₁, Z₂, Z₃,… zijn, respectievelijk, en de samenstelling (bij gewicht) van de legering is x₁% van element 1, x₂% van element 2,…, dan bevat een volume v cm³ van de legering vρx_i/100 gram van het i-de element, waar ρ de algehele dichtheid van de legering is in g/cm³.

De lading die nodig is om al het i-de element in volume v te verwijderen wordt gegeven door –

3. Kinematica en dynamica van ECM:

Figuur 6.31 toont een set elektroden met vlakke en parallelle oppervlakken. Het werk (de bovenste elektrode) wordt gevoed met een constante snelheid ƒ in de richting -y (normaal op de elektrodenoppervlakken).

Het probleem wordt als eendimensionaal beschouwd en de ogenblikkelijke afstand van het werkvlak van het gereedschapsoppervlak wordt genomen als y. Overwegend het werkstuk als zuiver metaal, wordt de verwijderingssnelheid van het werkstukmetaal gegeven door vergelijking (6.23). Als de overpanning ΔV is, wordt de dichtheid van de stroomdoorloop door het elektrolyt gegeven door –

Waarbij K de geleidbaarheid van het elektrolyt is. Nu, de verwijdering van het werkmateriaal zorgt ervoor dat het werkvlak van het werkstuk achteruitgaat (in de y-richting) ten opzichte van het oorspronkelijke oppervlak met een snelheid gegeven door Q', waar Q' het volumeverwijderingssnelheid van het werkstukmetaal per eenheid oppervlakte van het werkstukoppervlak is. Dus, de snelheid waarmee de opening tussen het werk en het gereedschapsoppervlak verandert is –

We zullen nu een paar basiscases onderzoeken:

Nul voeding:

Constante voeding:

Een steeds toenemende opening is niet wenselijk in een ECM-proces. Dus, in de praktijk, wordt de elektrode voorzien van een constante voedingssnelheid van passende grootte. Dus, in vergelijking (6.28), is ƒ constant. Zeker, wanneer de voedingssnelheid ƒ gelijk is aan de snelheid van achteruitgang van het elektrodenoppervlak door metaalverwijdering, blijft de opening constant. Deze opening (die afhangt van de voedingssnelheid) heet de evenwichtsopening (y_e). Dus, voor de evenwichtsopening, levert vergelijking (6.28) op –

Figuur 6.32b toont de plot van ȳ versus t̄ voor verschillende waarden van de initiële opening. Het is te zien dat de opening altijd de evenwichtswaarde benadert ongeacht de initiële conditie.

Voedingsbeweging onder hoek tot oppervlak:

Wanneer de voedingssnelheidsvector onder hoek staat tot het oppervlak (Fig. 6.33), is de component van de voeding normaal op het oppervlak ƒ cos θ. In dit geval wordt de evenwichtsopening gegeven door λ / (ƒ cos θ).

Oneffen oppervlak bewerken:

Wanneer een oneffen werkvlak aan ECM wordt onderworpen, wordt metaal van alle delen van het oppervlak verwijderd (in tegenstelling tot andere bewerkingsoperaties). Het deel dat naar buiten projecteert (de heuvels) is dichter bij het gereedschapsoppervlak en wordt sneller bewerkt dan dat naar binnen projecteert (de dalen). Dus, het ECM-proces heeft het effect van het gladstrijken van de oneffenheid.

Zoals getoond in Fig. 6.34, kan de evenwichts werkvlak positie (ȳ = 1) worden beschouwd als het gewenste eindelijk werkstukoppervlak. De afwijkingen van dit gewenste oppervlak zijn de defecten gekarakteriseerd door de niet-dimensionale diepte of hoogte (δ̄), afhankelijk van of het defect een dal of een heuvel is. Aangezien δ = y – y_e,

Theoretisch zou het oneindige tijd kosten om een defect volledig te verwijderen; in de praktijk echter, zodra δ̄ onder een vooraf toegewezen toelaatbare waarde gaat, is het proces voltooid. Figuur 6.35 toont hoe de heuvels en de dalen worden gladgestreken.

4. Effecten van warmte en H₂ belgeneratie in ECM:

De verschillende parameters en eigenschappen werden verondersteld uniform te zijn doorheen het oppervlak van de elektroden. Maar, in de praktijk, is dit niet waar. Een variatie in deze eigenschappen beïnvloedt het bewerkingsproces. Ook verandert de elektrolytgeleidbaarheid als het elektrolyt langs de opening passeert door – (i) de toename in elektrolyttemperatuur, (ii) de evolutie van waterstofbellen, en (iii) de vorming van neerslagen, het laatste effect klein zijnde.

Vanwege de stroomdoorloop, neemt de elektrolyttemperatuur geleidelijk toe en de geleidbaarheid verandert, wat resulteert in non-uniformiteit in de stroomdichtheid langs de richting van elektrolytstroom. Naast dit, worden bellen gevormd aangezien waterstof wordt gegenereerd tijdens bewerking. Deze bellen worden meegevoerd door het elektrolyt, en de concentratie van zulke bellen neemt toe langs de richting van elektrolytstroom. Als resultaat variëren de algehele geleidbaarheid en de stroomdichtheid langs dezelfde richting. Het resulterende effect van deze zaken zorgt ervoor dat de evenwichtsopening tussen de elektroden varieert.

5. Effect van ECM op oppervlakteafwerking:

Aangezien, in het algemeen, een zeer goede oppervlakteafwerking gewenst is in de onderdelen bewerkt door ECM, is een studie van de mogelijkheden die kunnen resulteren in een slechte afwerking belangrijk.

De oppervlakteafwerking wordt nadelig beïnvloed door de:

(i) Selectieve ontbinding:

In legeringen hebben de verschillende constituenten variërende elektrodepotentiëlen. In zuivere metalen ook, zijn de ontbindingspotentiëlen aan de korrelgrenzen anders dan die binnen de korrels. Laten we het werkvlak overwegen (met twee constituenten A en B) getoond in Fig. 6.38a. In deze figuur is ook het spanningprofiel over de opening getoond. Laat de ontbindingspotentiaal van constituent B (V_dB) groter zijn dan de ontbindingspotentiaal van constituent A (V_dA).

Dus, het vereiste potentiaalverschil tussen een punt op het oppervlak en het aangrenzende elektrolyt voor ECM te starten moet of V_dA of V_dB zijn, afhankelijk van de lokale constituent. Aangezien het hele anodeoppervlak equipotentieel is en de elektrolytpotentiaal varieert over de opening zoals getoond, moet het oppervlak van een korrel van B weg van het oppervlak van constituent A projecteren (om de elektrolyt met een lagere potentiaal te ontmoeten) zodat een groter verschil, V_dB bereikt wordt. Dus, in de stationaire toestand, zal het werkvlak oneffen zijn en niet heel glad.

Wanneer de potentiaalgradiënt hoger is, is de oneffenheid minder. Figuur 6.38b toont twee situaties met verschillende potentiaalgradiënten, de overige parameters hetzelfde blijvend. Het is duidelijk uit deze figuur dat de hoogte van de projectie van een korrel van constituent B minder is wanneer de potentiaalgradiënt hoger is. Een benaderende expressie van de projectiehoogte kan ook worden afgeleid als volgt. Uit Fig. 6.38b,

(ii) Sporadische afbraak van anodische film:

De hoofdoorzaak van de sporadische afbraak van de anodische film is de geleidelijke daling in het potentiaalverschil tussen het werkvlak en het elektrolyt in het gebied ver van het bewerkingsgebied. Figuur 6.39 toont de variatie van het oppervlaktepotentiaal van de anode in dit gebied. Hier, tot het punt P₁, is de potentiaal genoeg om de ontbinding van alle fasen te veroorzaken. Bij P₁, daalt de beschikbare potentiaal onder de ontbindingspotentiaal van één fase, en dus stopt de anode met ontbinden.

Na P₁, daalt het anodeoppervlaktepotentiaal door en een toenemend aantal fasen stopt met ontbinden, resulterend in een oneffen oppervlak. Uiteindelijk, wanneer slechts een paar fasen actief blijven en ontbinden, resulteert een concentratie van het elektrische veld aangezien de actieve fasen een klein deel van het anodeoppervlak innemen. Deze veldconcentratie zorgt ervoor dat deze fasen erg snel ontbinden, diepe gaten vormend zoals getoond in Fig. 6.39. Na het punt P₂, daalt het anodeoppervlaktepotentiaal tot zo'n lage waarde dat geen ontbinding plaatsvindt.

(iii) Stroomafscheiding en vorming van wervels:

De aanwezigheid van heuvels en dalen op het anodeoppervlak kan een afscheiding van elektrolytstroom en wervelvorming veroorzaken. In deze wervels, gescheiden van de hoofdstroom, kan een grote concentratie van metaalionen opbouwen, resulterend in een hoge concentratie overpotentiaal in de wervels.

Dit introduceert een gelokaliseerde variatie in de verwijderingssnelheden, en consequent een oneffen afgewerkt oppervlak. Behalve de aanwezigheid van heuvels en dalen, kan de stroomafscheiding worden veroorzaakt door een onjuist ontwerp van het gereedschap en het elektrolytstroampad. Dus, grote zorg moet worden besteed aan het ontwerpen van het elektrolytstroampad in een gereedschap.

(iv) Evolutie van H₂ gas:

Het stromende elektrolyt verzamelt de evolutie van waterstofgas gegenereerd aan de kathode. De aanwezigheid van H₂ in het elektrolyt verlaagt de specifieke geleidbaarheid van de oplossing. Dit effect neemt toe naarmate de H₂ concentratie stroomafwaarts toeneemt, en het algehele effect is een verslechtering van de oppervlakteafwerking.

Behalve de voorgaande vier mechanismen, zijn er enkele andere bronnen van oppervlakteveretering. Maar aangezien hun belang van een lagere orde is, zullen we ze niet bespreken.

6. Gereedschapsontwerp van ECM:

Er zijn twee belangrijke aspecten van gereedschapsontwerp.

Deze zijn:

(i) Het bepalen van de gereedschapsvorm zodat de gewenste vorm van het werkstuk wordt bereikt voor de gegeven bewerkingscondities.

(ii) Het ontwerpen van het gereedschap voor overwegingen anders dan (i), nl., elektrolytstroom, isolatie, sterkte, en bevestigingsregelingen.

Theoretische bepaling van gereedschapsvorm:

Wanneer de gewenste vorm van het bewerkte werkstukoppervlak bekend is, is het mogelijk om de vereiste geometrie van het gereedschapsoppervlak theoretisch te bepalen voor een gegeven set bewerkingscondities.

Laat de toegepaste potentiaal, de overpanning, en de voedingssnelheid V, ΔV, en ƒ zijn, respectievelijk. De evenwichtsopening tussen de anode en kathode oppervlakken kan worden uitgedrukt als –

Ontwerp voor elektrolytstroom:

Een voldoende elektrolytstroom tussen het gereedschap en het werkstuk is noodzakelijk om de warmte en de bewerkingsproducten weg te voeren en het bewerkingsproces bij de vereiste voedingssnelheid te assisteren, een bevredigende oppervlakteafwerking producerend. Cavitatie, stagnatie, en wervelvorming moeten worden vermeden aangezien deze leiden tot een slechte oppervlakteafwerking. Een basisregel is dat er geen scherpe hoeken in het stroampad mogen zijn. Alle hoeken in het stroampad moeten een straal van ten minste 0,7-0,8 mm hebben.

De initiële vorm van een component voldoet doorgaans niet aan de gereedschapsvorm en alleen een klein fractie van het gebied is aan het begin dicht bij het gereedschapsoppervlak. Het probleem van het leveren van het elektrolyt over zo'n gebied wordt meestal opgelost door de stroombeperkingstechnieken.

In veel situaties, wanneer de initiële werkvorm conform de gereedschapsvorm is,

Een gereedschap met een elektrolyttoevoergleuf is eenvoudig te fabriceren, maar zo'n gleuf laat kleine ruggen op het werk achter. Echter, de ruggen kunnen zeer klein gemaakt worden door de gleuf voldoende smal te maken. Natuurlijk, moet de gleufbreedte genoeg zijn om een adequate stroom te voorzien. De stroom vanuit een gleuf vindt plaats in een richting loodrecht op de gleuf en de stroom aan het eind is slecht. Daarom moet de gleuf bij de hoeken van het werkstukoppervlak worden beëindigd zoals getoond in Fig. 6.43a.

De afstand tussen de punt van de gleuf en de hoeken moet ten minste 1,5 mm zijn, terwijl een gleuf met een breedte 0,7-0,8 mm aanbevolen wordt. Wanneer een werkstukhoek afgerond is, moet het gleufeind groter gemaakt worden zoals getoond in Fig. 6.43b. De vorm en locatie van de gleuf moeten zo zijn dat elk deel van het oppervlak voorzien is van elektrolytstroom en geen passief gebied bestaat. Figuur 6.44 toont twee situaties waar passieve gebieden bestaan omdat het gleufontwerp foutief is.

In Fig. 6.44a, krijgt het passieve gebied geen voorziening vanwege de aanwezigheid van buitenruimte tussen de gleuf en dit gebied, terwijl in Fig. 6.44b, het passieve gebied gecreëerd wordt aangezien er een scherpe bocht in de gleuf is (en het feit dat de stroom normaal op de gleuf staat). De correcte ontwerpen zijn zoals getoond in Fig. 6.45. Soms wordt een omgekeerde stroom gereedschap gebruikt om nauwkeurig te snijden en superieure oppervlakken te produceren, maar dit proces is complexer en duurder en wordt doorgaans niet aanbevolen.

De technieken voor het controleren van de elektrolytstroom wanneer het initiële werkoppervlak niet conform de gereedschapsvorm is, zijn geïllustreerd in Fig. 6.46. De algemene regels voor het plaatsen van een stroombeperker kunnen als volgt worden gesteld. De stroombeperker moet aangrenzend zijn aan het gebied van initiële nabijheid (tussen het gereedschap en het werkoppervlak) en mag het stroampad niet aanzienlijk vergroten. Ook moet het op de elektrolytin- of uitgangspositie zijn.

Ontwerp voor isolatie:

De gebieden op een gereedschap waar elektrochemische bewerking niet wenselijk is, moeten geïsoleerd worden. In matrijszinken ook, moet het gereedschap goed geïsoleerd worden om afwijkende bewerking te minimaliseren. Figuur 6.47 toont het ECM-proces zonder en met een goede isolatie. Figuur 6.48 illustreert matrijszinken zonder en met een goede isolatie.

De isolatie moet zacht en stevig aan het gereedschapsoppervlak gehecht zijn. Het kan worden verschaft door het bevestigen van het versterkte vaste plasticmateriaal aan de tol met epoxyhars cement en plastische schroeven. Soms kan de isolatie ook gedaan worden door een synthetische rubber coating aan te brengen op het kunstmatig geoxideerde koper gereedschapsoppervlak. Hiervoor wordt een hete chemische oxideeroplossing gebruikt. De grenzen van de isolatielaag mogen niet blootgesteld worden aan een hoge snelheid elektrolytstroom aangezien dit de gelijmde laag kan scheuren.

7. Elektrolyten gebruikt in ECM:

Een elektrolyt in ECM voert drie basisfuncties uit, nl.:

(i) Het voltooien van het elektrische circuit en het toestaan van de grote stromen te passeren,

(ii) Het ondersteunen van de vereiste elektrochemische reacties,

(iii) Het wegvoeren van de gegenereerde warmte en het afvalproduct.

De eerste functie vereist dat het elektrolyt, ideaal, een grote elektrische geleidbaarheid heeft. De tweede functie vereist dat het elektrolyt zo is dat aan de anode het werkstukmateriaal continu ontbonden wordt, en een ontlading van het metaalion op de kathode niet mag plaatsvinden. Over het algemeen is de kationische constituent van het elektrolyt waterstof, ammonia, of alkalimetalen. De ontbinding van de anode moet op een hoog niveau van efficiëntie worden ondersteund.

Ook moet het elektrolyt een goede chemische stabiliteit hebben. Behalve al deze, moet het elektrolyt goedkoop, veilig, en zo niet-corrosief mogelijk zijn. Over het algemeen wordt een waterige oplossing van anorganische verbindingen gebruikt. Tabel 6.4 lijst de elektrolyten gebruikt voor verschillende soorten legeringen.

8. Elektrochemische bewerkingsinstallatie:

Een paar belangrijke punten moeten in gedachten worden gehouden bij het ontwerpen van een elektrochemische machine. Deze omvatten de stijfheid en het materiaal van de componenten. Hoewel, op een eerste blik, het eruitziet alsof de bewerkingskracht verwaarloosbaar is aangezien er geen fysiek contact is tussen het gereedschap en het werkstukoppervlak, kunnen zeer grote krachten tussen hen ontstaen door de hoge druk van het elektrolyt vereist om een adequate flowsnelheid door de smalle opening te handhaven.

Dus, de machine moet voldoende stijfheid bezitten om enige significante doorbuiging van het gereedschap te voorkomen wat de nauwkeurigheid van de te bewerken onderdelen kan vernietigen. Een temperatuurverandering kan ook enige relatieve verplaatsing tussen het gereedschap en het werkstuk veroorzaken, en het ontwerp moet er rekening mee houden.

Om corrosie te voorkomen, waar mogelijk, moeten niet-metaalmaterialen worden gebruikt. Wanneer sterkte en stijfheid vereist zijn, moeten plastic gecoate metalen worden gebruikt. Het materiaal gebruikt om het werkstuk te houden wordt blootgesteld aan anodische aanval, en Ti lijkt het meest geschikt vanwege zijn passiviteit. Wanneer verschillende metalen in contact zijn in de aanwezigheid van het elektrolyt, met name wanneer de machine stilstaat, kan corrosie optreden.

Om dit te minimaliseren, moeten de metalen in contact zo gekozen worden dat ze niet veel verschillen in hun elektrochemische gedrag. De glijbanen kunnen niet permanent beschermd worden, en dus worden ze zwaar ingesmeerd met vet. Soms kan een corrosiebescherming worden verschaft door een kleine elektrische potentiaal in zo'n richting toe te passen dat de hele structuur elektrochemisch edeler wordt. Dit is algemeen bekend als kathodische bescherming.

De pomp is het belangrijkste element van de hulpinstallatie. Over het algemeen worden positieve verplaatsingspompen (vergelijkbaar met tandwielpompen) gemaakt van roestvrij staal gebruikt. De tank voor het elektrolyt, de leiding, en de kleppen zijn normaal gemaakt van PVC.

9. Effecten van ECM op materialen:

In contraste met de conventionele bewerkingsprocessen, is de materiaalverwijdering tijdens ECM glad en zacht. Als resultaat is de maximale residuele drukspanning erg laag in het werkstukoppervlak. Bovendien is de diepte van de verhardde oppervlaktelaag verwaarloosbaar. Wanneer de diepte van de verhardde oppervlaktelaag ongeveer 0,5 mm en 1,5 mm is voor draaien en frezen, respectievelijk, is die in ECM slechts ongeveer 0,001 mm. Op dezelfde manier is de orde van grootte van de residuele spanning in een door een conventioneel proces bewerkt oppervlak ongeveer 50 kg/mm², terwijl die met ECM bijna nul is.

Dit resulteert in een 10-25% lagere vermoeidheidskracht van de door ECM geproduceerde onderdelen. Dit is omdat de micro-kraakpuntjes blootgesteld zijn aan het door ECM geproduceerde oppervlak en ook omdat het proces een spanningsvrij oppervlak achterlaat. Voor het verhogen van de vermoeidheidskracht, kunnen enkele mechanische processen (bv., mechanisch polijsten, glasbol blasten, en damp blasten) worden gebruikt.

10. Kenmerken van ECM: