De complexiteit van elektrochemisch slijpen

Wat maakt het zo'n gespecialiseerde — en zeldzame — maalmethode?

Een onderliggend principe van elektrochemisch slijpen is dat het een versie van vlakslijpen is en toch een categorie op zich. Dat komt door een aantal inherente realiteiten van het elektrochemische proces.

Een van de paradoxen van elektrochemisch slijpen is dat het een verschrikkelijke manier is om traditioneel vlakslijpen uit te voeren!

Dus waarom doet iemand de elektrochemische methode? En wat maakt het zo'n interessante niche?

Materiaal verwijderen met elektrochemische en schurende acties

Je zou kunnen zeggen dat het elektrochemische maalproces een combinatie is van vlakslijpen en chemie. Het proces "maalt" metaal met behulp van zowel elektrolytische activiteit als de fysieke actie van een geladen slijpschijf.

In het bijzonder combineert de elektrochemische methode een lichte schurende werking met anodisch oplossen van het materiaal in aanwezigheid van een geleidende vloeistof. In feite wordt het metaal ontleed door een gelijkstroom die vloeit tussen een negatief geladen slijpschijf (kathode) en het positief geladen werkstuk (anode).

In tegenstelling tot veel traditionele slijpmethoden, werkt elektrochemisch slijpen op een breed scala aan metalen, ongeacht de hardheid of sterkte van het materiaal. Het vereist echter wel dat het metaal dat wordt geslepen geleidend en elektrochemisch reactief is.

Variabelen in het "recept" voor elektrochemisch malen

Elk ander type metaal dat u wilt slijpen, heeft zijn eigen specifieke chemie- en geleidbaarheidsvereisten. De precisie van het elektrochemische maalproces hangt af van het juiste recept.

Dat omvat het vinden van de juiste balans in vier belangrijke variabelen:

• Spanning — Een gelijkstroomvoeding met laag voltage geeft u minder elektrochemische werking en meer schurende werking. Een hogere spanning geeft het tegenovergestelde - meer elektrochemische en minder schurende werking - maar pas op! Te veel spanning kan vonken veroorzaken.
• Elektrolytstroom — Er moet voldoende stroom zijn om een ​​elektrochemische cel te creëren en het maalproces te voltooien. Te veel elektrolytstroom kan echter metaal verwijderen buiten het gebied dat bedoeld is voor het slijpen.
• Aanvoersnelheid - Net als bij lage versus hoge spanning, heeft de materiaaltoevoersnelheid invloed op de elektrochemische en schurende werking. In dit geval resulteert een langzamere voeding in meer elektrochemische actie en minder schurende kracht, terwijl een snellere voeding de schurende actie verhoogt.
• Wieltype — Hoewel verschillende schijven kunnen worden gebruikt bij elektrochemisch slijpen, moet de schijf geleidend zijn. De slijpschijf is dus vergelijkbaar met traditionele gebonden schurende deeltjeswielen, maar uniek voor het proces, de schijf is doordrenkt met grote hoeveelheden koper om het geleidend te maken.

Vergelijking met andere methoden

Net als bij de elektrochemische snijmethode (ECC) die soms wordt gebruikt voor 2-assige afsnijding, is er bij elektrochemisch slijpen een verhouding die moet worden gecontroleerd en gemanipuleerd tussen het materiaal dat daadwerkelijk schurend wordt verwijderd en erosie van de elektrochemische reactie.

Dat betekent dat het proces niet wordt beïnvloed door zaken als wielbelasting of beglazing. Bovendien heeft de slijpschijf een langere levensduur — tot wel 50 keer langer — en is er minder vaak uitlijnen en afbramen nodig dan bij traditionele slijpmethoden.

Het elektrochemische maalproces vertoont enige gelijkenis met kruip-aanvoerslijpen, in die zin dat beide toevoermateriaal langzamer zijn dan conventioneel vlakslijpen. Hoewel kruiptoevoer kan worden gebruikt om de oppervlakteafwerking te verbeteren, is deze methode voornamelijk ontworpen om grote hoeveelheden materiaal in één keer te verwijderen.

In tegenstelling tot traditioneel mechanisch slijpen, produceert elektrochemisch slijpen weinig tot geen hitte of spanning die delicate componenten kan vervormen en het metaal dat wordt geslepen, kan verharden of beschadigen. De methode is over het algemeen ook efficiënter en kosteneffectiever dan niet-traditionele processen zoals draad- en zinkvonkbewerking met elektrische ontlading (EDM).

Maar zoals we hierboven al zeiden, is elektrochemisch slijpen in de eerste plaats een erosief proces, dat het werkstuk ontleedt. Bovendien blijft het verwijderde materiaal achter in de geleidende oplossing. Daarom moet de vloeistof regelmatig worden ververst om de juiste chemie en geleidbaarheid te behouden.

Elektrochemisch slijpen kan een oppervlakteafwerking van 16 Ra microinch bereiken. Het proces resulteert echter in een matte afwerking in plaats van de hooggepolijste afwerking van schurend slijpen. Dat komt omdat het metaal niet uitsmeert zoals bij conventioneel slijpen.

Dat kan een voordeel of een nadeel zijn, afhankelijk van de toepassing. Bij glas-op-metaal afdichtingen is smering bijvoorbeeld een wenselijke eigenschap - in feite is het het hele punt. Elektrochemisch slijpen zou dus nooit voor deze toepassing worden gebruikt.

Gebruik voor het elektrochemische maalproces

Als het werk kan worden verplaatst, kan elektrochemisch slijpen worden gebruikt om verschillende vlakke oppervlakken te bereiken. Voor de industrie van medische hulpmiddelen wordt het proces bijvoorbeeld gebruikt om producten te maken zoals:

• Meerdere schuine naalden
• Stijlen
• Trocars
• Lancetten

Het proces vereist echter veel fixatie, samen met het juiste recept voor de chemie van elk metaal en zijn specifieke geleidbaarheid. Dat voegt tijd (en kosten) toe aan het proces.

Hoe snel het proces is voltooid, hangt ook af van de diameter van het onderdeel en de wanddikte, evenals factoren zoals de complexiteit van de eindconfiguratie en hoeveel de randen mogelijk moeten worden afgerond.

Daarnaast is er nog een andere paradox als je iets scherps probeert te maken, of het nu een hoek is, met minimale of geen radius, of een echt snijmes. En dat wil zeggen, dankzij de chemische en fysische eigenschappen verwijdert elk elektrochemisch bewerkingsproces alle scherpe punten op het metaal.

De combinatie van de elektriciteit die erdoor wordt aangetrokken en de chemie die inwerkt op de dunste diameter, zal letterlijk elke scherpe hoek rond de laatste punt van het metaal maken.

De interessante omweg in het elektrochemische maalproces is om een ​​lichte braam te maken en de braam vervolgens elektrolytisch weg te polijsten, waarbij een zo scherp mogelijke punt achterblijft. Deze stap moet worden uitgevoerd als een secundair proces om het scherpe hoekkenmerk niet te verwijderen.

De complexiteit groeit

Nu zien we dat het elektrochemische maalproces eigenlijk een combinatie is van drie dingen:vlakslijpen en chemie en opspannen. En die drie zijn onvermijdelijk met elkaar verweven.

Er is geen goede reden om een ​​elektrochemische slijpmachine alleen te gebruiken vanwege het vlakslijpaspect. Je zou het bijvoorbeeld nooit gebruiken om oppervlakteafwerking en parallelliteit op een blok metaal te bereiken, omdat het elektrochemische proces het blok in feite zou uithollen.

Waarschijnlijk de enige reden waarom je dat zou doen, is omdat je meer materiaal zou kunnen verwijderen door de elektrochemische werking als versneller te gebruiken. Om verschillende redenen zou kruipgangslijpen echter een veel economischere manier zijn om hetzelfde effect te bereiken.

In feite is een van de nadelen van elektrochemisch slijpen de complexiteit ervan. Het wordt erg ingewikkeld om al zijn vereisten samen te brengen:

• De mechanische werking van complexe vlakslijpen en beweegbare bevestigingen
• Het recept voor de perfecte chemie en de juiste stroom, spanning en ampère — een recept dat voor elk metaal anders is
• De inherente erosie van het proces op de machine zelf

Bovendien is het proces niet sterk geautomatiseerd, dus het is niet erg efficiënt. Het vereist bijvoorbeeld over het algemeen meerdere operators of, misschien tegenwoordig, robots om cartridges te laden en te lossen om het proces in beweging te houden.

Een van de voordelen van elektrochemisch slijpen is echter dat als u een onderdeel kunt manipuleren met behulp van bewegende, geautomatiseerde bevestigingen op het vlakslijpbed, u een aantal interessante dingen kunt doen.

En de resultaten zijn echt uniek voor elektrochemisch slijpen.

Wat is uw beste keuze?

Het elektrochemische maalproces is een zeer gespecialiseerde methode, die een zeer kleine niche in de bewerking in beslag neemt. In feite wordt het proces door zeer weinig bedrijven toegepast en heeft het beperkte toepassingen.

Uw productiepartner kan echter met u samenwerken om te bepalen welke methode - of het nu een elektrochemisch of een ander proces is - de beste keuze is voor uw precisieslijptoepassing.