Elektrochemisch Slijpen (ECG): Procesoverzicht & Praktische Toepassingen

Wat is Elektrochemisch Slijpen (ECG)?

Elektrochemisch slijpen is een proces dat elektrisch geleidend materiaal verwijdert door te slijpen met een negatief geladen abrasieve slijpsteen, een elektrolyt vloeistof, en een positief geladen werkstuk.

Materialen die van het werkstuk verwijderd worden, blijven in de elektrolyt vloeistof. Elektrochemisch slijpen lijkt op elektrochemische bewerking maar gebruikt een wiel in plaats van een gereedchap gevormd als de contour van het werkstuk.

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

Wanneer een gelijkstroom vloeit tussen de anode en de kathode, creëert het een reactie die vergelijkbaar is met electroplateren, maar in plaats van materiaal van de anode te nemen en het op de kathode te depositieren, wordt het materiaal van de anode verwijderd en weggespoeld in de elektrolyt vloeistof.

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

Op sommige manieren is ECG vergelijkbaar met conventioneel slijpen, sommige van dezelfde regels gelden. Bijvoorbeeld, programmeren en instellen werken ongeveer hetzelfde. Werkspanning is ook heel vergelijkbaar, het enige verschil is dat vastzetapparaten voor ECG gemaakt moeten worden van corrosievaste materialen en elektrische contact met het werkstuk moeten toestaan.

Proceskenmerken

• De wielen en het werkstuk zijn elektrisch geleidend.
• Gebruikte wielen duren veel slijpbewerkingen – typisch 90% van het metaal wordt verwijderd door elektrolyse en 10% van de abrasieve slijpsteen.
• In staat om gladde randen te produceren zonder de graten die veroorzaakt worden door mechanisch slijpen.
• Produceren geen waarneembare warmte die het werkstuk zou vervormen.
• Ontbindt het werkstuk en depositieert ze in de elektrolyt oplossing. De meest voorkomende elektrolyten zijn natriumchloride en natriumnitraat in concentraties van 2 lbs. per gallon.

Een Nader Kijkje op ECG (Elektrochemisch Slijpen)

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

In het proces, wordt de rol van een kathode gespeeld door de slijpsteen, 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 de slijpsteen en bestaat uit abrasieve deeltjes van diamantstof, aluminiumoxide, boorkarbide, en siliciumcarbide.

Wanneer, tussen de slijpsteen en het werkstuk, elektrolytische vloeistof wordt gepompt, is er een reactie. Deze reactie, tussen het werkstuk en de elektrolytische vloeistof, dient om het merendeel van het metaal te verwijderen.

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

Waarom Elektrochemisch Slijpen Gebruiken?

ECG biedt verschillende aantrekkelijke proceskenmerken, waaronder:

• Wijde verwerkingsbereik en sterke aanpasbaarheid
• Goede economie en kleine slijtage van slijpsteen
• Uitstekende verwerkingskwaliteit
• Hoge productiviteit

Elektrolyt Selectie

De verwerkingskwaliteit en productiviteit van elektrochemisch slijpen beïnvloedend, is één belangrijke factor het elektrolyt. De reden hiervoor is dat de anode elektochemische reactie direct beïnvloed wordt door het 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. Het elektrolyt moet:

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

Elektrochemisch Slijpapparatuur

Ofwel een professionele elektrochemische machine of, door het gebruik 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 centrifugale pompen, filterapparaten, een apparaat voor gedwongen luchtonttrekking of neutralisatie, buizen, mondstukken, en meer in het werkproces van elektrochemisch slijpen en de gebruikte apparatuur.

Tolerantie

Deze soort slijpen wordt meestal gebruikt omdat het zeer harde metalen kan vormen en ook omdat het een chemisch reducerend proces is, het wiel langer duurt dan een normale slijpsteen kan.

Deze soort slijpen heeft verschillende typen wielen, dus het kan metalen vormen naar wat ze nodig hebben om gevormd te worden.

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 bewerking 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 bewerking.

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

• Slijpen van turbinebladen
• Slijpen van honingmetaal voor luchtvaarttoepassingen
• Scherpen van hypodermische naalden
• Bewerken van hardmetaal snijgereedschap inserts
• ECG wordt gebruikt om oppervlaktedefecten van onderdelen te verwijderen waar overmatige materiaalverwijdering en residuele spanningen ongewenst zijn, zoals herprofileren van locomotief tandwielen
• Verwijdering van vermoeidheidsscheuren van onderwater staalconstructies. In dit geval fungeert zeewater zelf als het elektrolyt. Diamantdeeltjes in de slijpsteen verwijderen eventueel niet-geleidende organische stof, zoals algen, voordat elektrochemisch slijpen begint.

Voordelen van Elektrochemisch slijpen

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

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

Harde materialen vormen een moeilijkheid voor andere typen bewerking door de gereedchapslijtage die geassocieerd is met het bewerken van harde materialen. Het mag een verrassing zijn dat elektrochemisch slijpen materiaal van een hard oppervlak kan verwijderen en minimale slijtage ervaart.

Omdat het 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 slijpsteen. Om die condities te creëren, moeten zowel het werkstuk als de slijpsteen 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 vlakteslijpen. Het is niet mogelijk om elektrochemisch slijpen toe te passen op werkstukken die kaviteiten hebben, door de onmogelijkheid van de slijpstenen om de film depositie binnen de kaviteit te verwijderen.

Een ander nadeel is dat de elektrolytische vloeistof corrosie kan veroorzaken aan het werkstuk en slijpsteen oppervlakken. Ten slotte, elektrochemisch slijpen is ingewikkelder dan traditionele bewerkingsmethoden. Dit vereist meer ervaren personeel om de machines te bedienen, wat leidt tot hogere productiekosten.