Elektrochemisch slijpen (ECG): hoe het werkt en de voordelen

Wat is elektrochemisch slijpen (ECG)?

Elektrochemisch slijpen is een proces dat elektrisch geleidend materiaal verwijdert door te slijpen met een negatief geladen abrasief slijphiel, een elektrolytvloeistof en een positief geladen werkstuk.

Materiaal verwijderd van het werkstuk blijft in de elektrolytvloeistof. Elektrochemisch slijpen lijkt op elektrochemische machinering maar gebruikt een hiel in plaats van een gereedschap gevormd als de contour van het werkstuk.

ECG is een hybride proces dat elektrochemische machinering en slijpen combineert. Elektrochemische machinering is een elektrolytische operatie waarbij het werkstuk een anode wordt en het snijgereedschap (in het geval van ECG, een slijphiel) de kathode wordt.

Wanneer een gelijkstroom vloeit tussen de anode en de kathode, creëert het een reactie die lijkt op galvaniseren, maar in plaats van materiaal van de anode te nemen en op de kathode af te zetten, wordt het materiaal van de anode verwijderd en weggespoeld in de elektrolytvloeistof.

ECG brengt elektrochemische machinering een stap verder door het metaal mechanisch te snijden met het slijphiel terwijl tegelijkertijd het materiaal elektrochemisch wordt ontbonden. "De theorie is dat je de hardheid van het materiaal kunt verminderen en het deels kunt ontbinden terwijl je slijpt, zodat het slijphiel met veel lagere kracht snijdt.

Op sommige manieren lijkt ECG op conventioneel slijpen, sommige van dezelfde regels gelden. Bijvoorbeeld, programmeren en instellen werken ongeveer hetzelfde. Werkvasthouden is ook heel vergelijkbaar, het enige verschil is dat bevestigingen voor ECG gemaakt moeten zijn van corrosiebestendig materiaal en elektrische contact met het werkstuk moeten toestaan.

Proceskenmerken

• De hielen en werkstukken zijn elektrisch geleidend.
• Hielen die gebruikt worden duren veel malen slijpen – typisch 90% van het metaal wordt verwijderd door elektrolyse en 10% van het abrasieve slijphiel.
• In staat om gladde randen te produceren zonder de graten veroorzaakt door mechanisch slijpen.
• Produceren geen merkbare warmte die het werkstuk zou vervormen.
• Ontbindt het werkstuk en deposeert ze in de elektrolytoplossing. De meest voorkomende elektrolyten zijn natriumchloride en natriumnitraat in concentraties van 2 lbs. per gallon.

Een nader kijk op ECG (Elektrochemisch Slijpen)

In vergelijking met elektrochemische machinering, is elektrochemisch slijpen redelijk vergelijkbaar. Basis is het een combinatie van een elektrochemisch proces en een slijpproces gebruikt voor metaalverwijdering. Je kunt het ook "anodische machinering" of "elektrolytisch slijpen" noemen.

In het proces wordt de rol van een kathode gespeeld door het slijphiel, terwijl de rol van een anode gespeeld wordt door het werkstuk. Een aantal elektrolyten kan in het proces gebruikt worden inclusief natriumnitraat, natriumchloraat, natriumhydroxide, natriumcarbonaat, etc.

Een cirkelvormige metalen plaat fungeert als het slijphiel en bestaat uit abrasieve deeltjes van diamantstof, aluminiumoxide, borcarbide en siliciumcarbide.

Wanneer tussen het slijphiel en het werkstuk elektrolytvloeistof wordt gepompt, ontstaat een reactie. Deze reactie, tussen het werkstuk en de elektrolytvloeistof, dient om het merendeel van het metaal te verwijderen.

Het abrasieve materiaal van het slijphiel verwijdert eigenlijk, van het werkstuk, onder 5% van ongewenst materiaal. Voor geïnteresseerden, het slijphiel heeft een rotatiesnelheid die gehandhaafd wordt tussen een maximum van 2000 m/min en een minimum van 1200 m/min.

Waarom elektrochemisch slijpen gebruiken?

ECG biedt verschillende aantrekkelijke proceskenmerken inclusief het volgende:

• Wijde verwerkingsbereik en sterke aanpasbaarheid
• Goede economie en kleine slijphielslijtage
• Uitstekende verwerkingskwaliteit
• Hoge productiviteit

Elektrolytselectie

De verwerkingskwaliteit en productiviteit van elektrochemisch slijpen beïnvloedend, is een belangrijke factor de elektrolyt. De reden hiervoor is dat de anode elektrochemische reactie direct beïnvloed wordt door de elektrolyt.

Geen schade aan het menselijk lichaam veroorzaken en de machine geen roest veroorzaken, zijn beide belangrijke eisen aan een elektrolyt. Overweeg deze vijf eisen bij het selecteren van een elektrolyt. De elektrolyt zou:

• Een rijke bron, lage prijs en goed economisch effect hebben. Het mag niet gemakkelijk verbruikt worden tijdens verwerking.
• Niet schadelijk zijn voor het menselijk lichaam.
• Geen stof op bevestigingen en machines creëren.
• Om hoge productiviteit te bereiken, goede geleiding vertonen.
• Goede oppervlakteruimte en dimensionale nauwkeurigheid hebben.

Elektrochemisch slijpen apparatuur

Ofwel een professionele elektrochemische machine of, door gebruik te maken van een draaibank of conventionele slijpmachine, een gemodificeerde machine kan gebruikt worden voor elektrochemisch slijpen.

Een instelbare spanning DC voeding is vereist voor elektrochemisch slijpen. Daarnaast passen centrifugaalpompen, filterapparaten, een apparaat voor geforceerde luchtonttrekking of neutralisatie, buizen, zuigmonden, en meer in het werkproces van elektrochemisch slijpen en de gebruikte apparatuur.

Tolerantie

Deze soort slijpen wordt meestal gebruikt omdat het heel harde metalen kan vormen en ook omdat het een chemisch reducerend proces is, de hiel langer mee gaat dan een normale slijphiel kan.

Deze slijptype heeft verschillende typen hielen, dus het kan metalen vormen naar wat ze ook nodig hebben.

Produceren een gladder, graatvrij oppervlak en veroorzaken minder oppervlaktespanning dan andere slijpmethoden.

Toepassingen van elektrochemisch slijpen

Elektrochemisch slijpen wordt vaak gebruikt voor harde materialen waar conventionele machinering moeilijk en tijdrovend is, zoals roestvrij staal en sommige exotische metalen. Voor materialen met hardheid groter dan 65 HRC, kan ECG een materiaalverwijderingssnelheid hebben van 10 keer die van conventionele machinering.

Omdat ECG weinig abrasie omvat, wordt het vaak gebruikt voor processen waar het oppervlak van het deel vrij moet zijn van graten, krassen en resterende spanningen. Vanwege deze eigenschappen heeft elektrochemisch slijpen een aantal nuttige toepassingen.

• Slijpen van turbinebladen
• Slijpen van honingmetaal voor luchtvaarttoepassing
• Scherpen van hypodermische naalden
• Machineren van hardmetaal snijgereedschap inserts
• ECG wordt gebruikt om oppervlaktedefecten van delen te verwijderen waar overtollige materiaalverwijdering en resterende spanningen ongewenst zijn, zoals herprofileren van locomotief tandwielen
• Verwijdering van vermoeidheidsscheuren van onderwater staalconstructies. In dit geval fungeert zeewater zelf als de elektrolyt. Diamantdeeltjes in het slijphiel verwijderen eventueel niet-geleidend organisch materiaal, zoals algen, voordat elektrochemisch slijpen begint.

Voordelen van elektrochemisch slijpen

Een van de belangrijkste voordelen van elektrochemisch slijpen is de minimale slijtage die het slijphielgereedschap ervaart. Dit is omdat het merendeel van het materiaal verwijderd wordt door de elektrochemische reactie die tussen de kathode en anode plaatsvindt.

De enige tijd dat abrasief slijpen daadwerkelijk plaatsvindt is bij het verwijderen van de film die zich op het oppervlak van het werkstuk ontwikkelt. Een ander voordeel van elektrochemisch slijpen is dat het gebruikt kan worden om harde materialen te machineeren.

Harde materialen vormen een moeilijkheid voor andere typen machinering vanwege de gereedschapslijtage geassocieerd met het machineren van harde materialen. Het mag een verrassing zijn dat elektrochemisch slijpen materiaal van een hard oppervlak kan verwijderen en minimale slijtage ervaart.

Omdat de meeste materiaal verwijderd wordt door elektrochemische reacties, ervaart het werkstuk geen warmteschade zoals het zou in een conventioneel slijpproces.

Nadelen van elektrochemisch slijpen

Elektrochemisch slijpen heeft ook een paar nadelen. Het systeem bestaat uit de anode werkstuk en de kathode slijphiel. Om die condities te creëren, moeten zowel het werkstuk als het slijphiel geleidend zijn.

Dit beperkt de typen werkstukmaterialen die geschikt zijn voor elektrochemisch slijpen. Een ander nadeel van elektrochemisch slijpen is dat het alleen toepasbaar is op oppervlakteslijpen. Het is niet mogelijk om elektrochemisch slijpen toe te passen op werkstukken die gaten hebben, door de onmacht van de slijphielen om de filmafzetting in de gat te verwijderen.

Een ander nadeel is dat de elektrolytvloeistof corrosie kan veroorzaken aan het werkstuk en slijphieloppervlakken. Ten slotte is elektrochemisch slijpen ingewikkelder dan traditionele machineringmethoden. Dit zal meer ervaren personeel vereisen om de machines te bedienen, wat zal leiden tot hogere productiekosten.