Электрохимическая обработка (ЭХО) – принцип работы, оборудование, преимущества и недостатки применения

Электрохимическая обработка (ЭХО) это процесс механической обработки, при котором электрохимический процесс используется для удаления материалов с заготовки. При этом в качестве анода используется заготовка, а в качестве катода - инструмент. Заготовка и инструмент с двумя электродами погружаются в электролит (например, NaCl). При подаче напряжения на два электрода начинается удаление материала с заготовки. Заготовка и инструмент располагаются очень близко друг к другу, не соприкасаясь. В ECM удаление материала происходит на атомарном уровне, поэтому поверхность получается зеркальной.

• Этот процесс используется для обработки только токопроводящих материалов.

Принцип работы

Работа ECM противоположна электрохимическому или гальваническому покрытию или процессу осаждения.

В процессе электрохимической обработки реакции происходят на электродах, т.е. на аноде (заготовка) и катоде (инструмент), а также внутри электролита.

Давайте возьмем пример обработки низкоуглеродистой стали, которая в основном состоит из ферросплавов (Fe). Обычно мы используем нейтральный солевой раствор хлорида натрия (NaCl) в качестве электролита для обработки ферросплавов. Ионная диссоциация NaCl и воды происходит в электролите, как показано ниже.

Когда к электроду прикладывается разность потенциалов, начинается движение ионов между инструментом и w/p. Положительные ионы движутся к инструменту (катоду), а отрицательные ионы движутся к заготовке.

Также читайте: 

• Ультразвуковая обработка (USM) — основные детали, принцип работы, преимущества и недостатки применения
• Гидроабразивная обработка — принцип работы, преимущества и недостатки применения
• Обработка лазерным лучом — основные части, принцип, работа с приложением

На катоде ионы водорода принимают электроны и превращаются в газообразный водород.

Точно так же атомы железа выходят из анода (w/p) в виде ионов Fe++.

Внутри электролита ионы натрия объединяются с ионами гидроксила и образуют гидроксид натрия, а ион двухвалентного железа объединяется с ионами хлорида и образует хлорид двухвалентного железа. Также ионы железа соединяются с ионами гидроксила и образуют гидроксид железа.

В электролите образуются FeCl2 и Fe(OH)2, которые осаждаются в виде шлама и оседают. Таким образом, материал удаляется с заготовки в виде шлама.

Различные реакции, происходящие в процессе электрохимической обработки, показаны на рисунке ниже.

Система ECM имеет следующие модули или основное оборудование ECM

1. Электропитание
2. Система фильтрации и подачи электролита
3. Система подачи инструмента
4. Рабочий бак

<сильный размер шрифта:16px;">

Работа электрохимической обработки

• Во-первых, заготовка собирается в приспособлении, а инструмент приближается к заготовке. Инструмент и заготовка погружаются в подходящий электролит.
• После этого на ж/п (анод) и инструмент (катод) подается разность потенциалов. Начинается удаление материала. Материал удаляется так же, как мы обсуждали выше принцип работы.
• Система подачи инструмента продвигает инструмент по направлению к w/p и всегда поддерживает необходимый зазор между ними. Материал из w/p выходит в виде положительных ионов и соединяется с ионами, присутствующими в электролите, и выпадает в осадок в виде шлама. В процессе обработки на катоде выделяется газообразный водород.
• Поскольку отделение материала от в/п происходит на атомарном уровне, это обеспечивает превосходную отделку поверхности.
• Шлам из бака вынимают и отделяют от электролита. Электролит после фильтрации снова транспортируется в емкость для процесса ЭХО.

Также читайте:

• Что такое плазменно-дуговая обработка (PAM) и как она работает?
• Что такое процесс электроэрозионной обработки (EDM) и как он работает?
• Как работает процесс электронно-лучевой обработки?

Приложение

• Процесс ECM используется для штамповки, профилирования и контурной обработки, сверления, шлифования, трепанации и микрообработки.
• Применяется для обработки лопаток паровых турбин в закрытых пределах.

Преимущества

• Незначительный износ инструмента.
• Детали сложной и вогнутой кривизны можно легко изготовить с помощью выпуклых и вогнутых инструментов.
• Никаких усилий и остаточных напряжений не возникает, поскольку нет прямого контакта между инструментом и заготовкой.
• Поверхность получается превосходной.
• Выделяется меньше тепла.

Недостатки

• Риск коррозии инструмента, ж/д и оборудования увеличивается в случае солевого и кислого электролита.
• Электрохимическая обработка позволяет обрабатывать только электропроводящие материалы.
• Высокое энергопотребление.
• Высокие первоначальные вложения.

Параметр процесса

S.no	Параметры	Значения
1.	Источник питания
	Тип	Прямой ток
	Напряжение	от 2 до 35 В
	Текущий	от 50 до 40 000 A
	Плотность тока	от 0,1 А/мм2 до 5 А/мм2
2.	Электролит
	Материал	NaCl и NaNO3
	Температура	от 20°C до 50°C
	Скорость потока	20 л/мин/100 А ток
	Давление	от 0,5 до 20 бар
	Разбавление	от 100 г/л до 500 г/л
3.	Рабочий зазор	от 0,1 мм до 2 мм
4.	Перерез	от 0,2 мм до 3 мм
5.	Скорость подачи	от 0,5 мм/мин до 15 мм/мин
6.	Материал электрода	Медь, латунь и бронза
7.	Шероховатость поверхности (Ra)	от 0,2 до 1,5 мкм