Elektrochemische bewerking (ECM) - Werkingsprincipe, uitrusting, voor- en nadelen met toepassing

Elektrochemische bewerking (ECM) is een bewerkingsproces waarbij een elektrochemisch proces wordt gebruikt om materialen van het werkstuk te verwijderen. Daarbij wordt het werkstuk als anode genomen en het gereedschap als kathode. Het werkstuk en het gereedschap met twee elektroden worden ondergedompeld in een elektrolyt (zoals NaCl). Wanneer de spanning over de twee elektroden wordt aangelegd, begint de materiaalverwijdering van het werkstuk. Het werkstuk en het gereedschap worden zeer dicht bij elkaar geplaatst zonder elkaar aan te raken. In ECM vindt de materiaalverwijdering plaats op atomair niveau, zodat er een spiegelend oppervlak ontstaat.

• Dit proces wordt gebruikt om alleen geleidende materialen te bewerken.

Werkingsprincipe

ECM-werking is tegengesteld aan het elektrochemische of galvanische coating- of depositieproces.

Tijdens het elektrochemische bewerkingsproces vinden de reacties plaats aan de elektroden, d.w.z. aan de anode (werkstuk) en kathode (gereedschap) en in de elektrolyt.

Laten we een voorbeeld nemen van het machinaal bewerken van staal met een laag koolstofgehalte, dat voornamelijk bestaat uit ferrolegeringen (Fe). Over het algemeen gebruiken we een neutrale zoutoplossing van natriumchloride (NaCl) als elektrolyt om ferrolegeringen te bewerken. De ionische dissociatie van NaCl en water vindt plaats in de elektrolyt zoals hieronder weergegeven.

Omdat het potentiaalverschil over de elektrode wordt aangelegd, begint de beweging van ionen tussen het gereedschap en w/p. De positieve ionen bewegen naar het gereedschap (kathode) en negatieve ionen bewegen naar het werkstuk.

Lees ook: 

• Ultrasone bewerking (USM) - belangrijkste onderdelen, werkingsprincipe, voor- en nadelen bij toepassing
• Waterstraalbewerking - Werkingsprincipe, voordelen en nadelen met toepassing
• Laserstraalbewerking - belangrijkste onderdelen, principe, werken met toepassingen

Bij de kathode nemen de waterstofionen elektronen op en worden omgezet in waterstofgas.

Op dezelfde manier komen de ijzeratomen uit de anode (w/p) als Fe++-ionen.

Binnen de elektrolyt combineren de natriumionen met hydroxylionen en vormen natriumhydroxide en ferro-ionen gecombineerd met chloride-ionen en vormen ferrochloride. Ook ijzerionen combineren met hydroxylionen en vormen ijzerhydroxide.

In de elektrolyt worden FeCl2 en Fe(OH)2 geproduceerd en worden neergeslagen in de vorm van slib en bezinken. Op deze manier wordt materiaal als slib van het werkstuk verwijderd.

De verschillende reacties die plaatsvinden in het elektrochemische bewerkingsproces staan ​​in de onderstaande afbeelding.

Het ECM-systeem heeft de volgende modules of hoofduitrusting van ECM

1. Voeding
2. Elektrolytfiltratie en afgiftesysteem
3. Gereedschapsinvoersysteem
4. Werkende tank

Werking van elektrochemische bewerking

• Eerst wordt het werkstuk in de opspanning gemonteerd en wordt het gereedschap dicht bij het werkstuk gebracht. Het gereedschap en het werkstuk worden ondergedompeld in een geschikte elektrolyt.
• Daarna wordt een potentiaalverschil toegepast over de w/p (anode) en tool (kathode). Het verwijderen van materiaal begint. Het materiaal wordt verwijderd op dezelfde manier als we hierboven hebben besproken in het werkingsprincipe.
• Gereedschapstoevoersysteem brengt het gereedschap naar de w/p en houdt altijd een vereiste opening ertussen. Het materiaal van de w/p komt naar buiten als positieve ionen en combineert met de ionen die aanwezig zijn in de elektrolyt en slaat neer als slib. Tijdens het bewerkingsproces komt waterstofgas vrij aan de kathode.
• Omdat de dissociatie van het materiaal van de w/p op atomair niveau plaatsvindt, geeft het een uitstekende oppervlakteafwerking.
• Het slib uit de tank wordt eruit gehaald en gescheiden van het elektrolyt. De elektrolyt wordt na filtratie weer naar de tank getransporteerd voor het ECM-proces.

• Wat is Plasma Arc Machining (PAM) en hoe werkt het?
• Wat is Electrical Discharge Machining (EDM)-proces en hoe werkt het?
• Hoe werkt het bewerkingsproces met elektronenstralen?

Toepassing

• Het ECM-proces wordt gebruikt voor het verzinken, profileren en contouren, boren, slijpen, trepanning en microbewerking.
• Het wordt gebruikt voor het bewerken van stoomturbinebladen binnen gesloten grenzen.

Voordelen

• Verwaarloosbare slijtage van het gereedschap.
• Complexe en concave krommingsdelen kunnen eenvoudig worden geproduceerd met behulp van convexe en concave gereedschappen.
• Er ontstaan ​​geen krachten en restspanningen, omdat er geen direct contact is tussen gereedschap en werkstuk.
• Er wordt een uitstekende oppervlakteafwerking geproduceerd.
• Er wordt minder warmte gegenereerd.

Nadelen

• Het risico op corrosie van gereedschap, w/p en apparatuur neemt toe in het geval van zoute en zure elektrolyt.
• Met elektrochemische bewerking kunnen alleen elektrisch geleidende materialen worden bewerkt.
• Hoog stroomverbruik.
• Hoge initiële investeringskosten.

Procesparameter