Сложности электрохимического измельчения

Что делает его таким специализированным и редким методом измельчения?

Один из основных принципов электрохимического шлифования заключается в том, что это разновидность плоского шлифования, но при этом отдельная категория. Это связано с некоторыми неотъемлемыми особенностями электрохимического процесса.

На самом деле, один из парадоксов электрохимического шлифования заключается в том, что это ужасный способ традиционного плоского шлифования!

Итак, почему кто-то использует электрохимический метод? И что делает его такой интересной нишей?

Удаление материала электрохимическим и абразивным воздействием

Можно сказать, что процесс электрохимического шлифования представляет собой комбинацию поверхностного шлифования и химии. Процесс «шлифует» металл, используя как электролитическую активность, так и физическое воздействие заряженного шлифовального круга.

В частности, электрохимический метод сочетает легкое абразивное воздействие с анодным растворением материала в присутствии проводящей жидкости. По сути, металл разлагается постоянным током, протекающим между отрицательно заряженным шлифовальным кругом (катодом) и положительно заряженной заготовкой (анодом).

В отличие от многих традиционных методов шлифования, электрохимическое шлифование работает с широким спектром металлов независимо от твердости или прочности материала. Однако для этого требуется, чтобы обрабатываемый металл был проводящим и электрохимически активным.

Переменные в «рецепте» электрохимического измельчения

Каждый тип металла, который вы, возможно, захотите измельчить, имеет свои особые требования к химическому составу и проводимости. Точность процесса электрохимического измельчения зависит от правильного рецепта.

Это включает в себя достижение правильного баланса в четырех ключевых переменных:

• Напряжение. Низковольтный источник питания постоянного тока обеспечивает меньшее электрохимическое воздействие и большее абразивное воздействие. Более высокое напряжение дает противоположное — более электрохимическое и менее абразивное действие — но будьте осторожны! Слишком высокое напряжение может вызвать искрение.
• Поток электролита. Поток должен быть достаточным для создания электрохимической ячейки и завершения процесса измельчения. Однако слишком большой поток электролита может удалить металл за пределы области, предназначенной для шлифования.
• Скорость подачи — как и при низком и высоком напряжении, скорость подачи материала влияет на электрохимическое и абразивное воздействие. В этом случае более медленная подача приводит к большему электрохимическому действию и меньшей абразивной силе, а более быстрая подача увеличивает абразивное действие.
• Тип круга. Хотя для электрохимического шлифования можно использовать разные круги, круг должен быть проводящим. Таким образом, шлифовальный круг похож на традиционные круги с абразивными частицами на связке, но уникален для процесса:круг пропитан большим количеством меди, чтобы сделать его проводящим.

Сравнение с другими методами

Как и в случае метода электрохимической резки (ECC), который иногда используется для двухосевой резки, при электрохимическом шлифовании необходимо контролировать соотношение между материалом, который фактически удаляется абразивным способом, и эрозией в результате электрохимической реакции.

Это означает, что на процесс не влияют такие проблемы, как нагрузка на колесо или остекление. Кроме того, шлифовальный круг имеет более длительный срок службы — в 50 раз дольше — и потребность в правке и правке возникает реже, чем при использовании традиционных методов абразивного шлифования.

Процесс электрохимического шлифования имеет некоторое сходство с глубинным шлифованием, поскольку в обоих случаях материал подается медленнее, чем при обычном плоском шлифовании. Однако, хотя глубинная подача может использоваться для улучшения качества поверхности, этот метод был разработан в основном для удаления большого количества материала за один проход.

В отличие от традиционного механического шлифования, электрохимическое шлифование практически не производит тепла или напряжения, которые могут деформировать хрупкие компоненты и затвердеть или повредить шлифуемый металл. Этот метод также обычно более эффективен и экономичен, чем нетрадиционные процессы, такие как электроэрозионная обработка (EDM) с проволокой и штампом.

Но как мы уже говорили выше, электрохимическое шлифование – это в первую очередь эрозионный процесс, при котором происходит разложение заготовки. Кроме того, удаленный материал остается в проводящем растворе. Поэтому жидкость необходимо часто менять, чтобы поддерживать надлежащий химический состав и проводимость.

Электрохимическим шлифованием можно добиться чистоты поверхности 16 микродюймов Ra. Однако в результате этого процесса получается матовая поверхность, а не полированная поверхность абразивного шлифования. Это потому, что металл не смазывается, как при обычной шлифовке.

Это может быть преимуществом или недостатком, в зависимости от приложения. Например, при стыковке стекла с металлом смазывание является желательной характеристикой — собственно, в этом и весь смысл. Таким образом, электрохимическое измельчение никогда не будет использоваться для этого приложения.

Применение процесса электрохимического измельчения

Если изделие можно перемещать, электрохимическое шлифование можно использовать для получения различных плоских поверхностей. Например, для производства медицинского оборудования этот процесс используется для создания таких продуктов, как:

• Иглы с несколькими скосами.
• Стилеты
• Троакары
• Ланцеты

Тем не менее, этот процесс требует большого количества приспособлений, а также правильного рецепта для химического состава каждого металла и его удельной проводимости. Это увеличивает время (и стоимость) процесса.

Скорость завершения процесса также зависит от диаметра детали и толщины стенки, а также от таких факторов, как сложность конечной конфигурации и степень закругления краев.

Кроме того, есть еще один парадокс, если вы пытаетесь сделать что-то острое, будь то угол с минимальным или нулевым радиусом или настоящее режущее лезвие. И это означает, что благодаря своим химическим и физическим свойствам любой процесс электрохимической обработки удаляет любые острые точки на металле.

Сочетание электричества, притягивающегося к нему, и химического воздействия на самый тонкий диаметр буквально скругляет любой острый угол на последнем кончике металла.

Интересным обходным решением в процессе электрохимического шлифования является создание небольшого заусенца, а затем электрополировка заусенца, оставляя после себя как можно более острую точку. Этот шаг должен быть выполнен как вторичный процесс, чтобы не удалить элемент острого угла.

Сложность растет

Теперь мы видим, что процесс электрохимического шлифования на самом деле представляет собой комбинацию трех вещей:плоского шлифования, химии и фиксации. И все три неизбежно переплетаются.

Нет веской причины использовать электрохимический шлифовальный станок только для шлифования поверхности. Например, вы никогда не будете использовать его для достижения шероховатости поверхности и параллельности на металлическом блоке, поскольку электрохимический процесс фактически разрушит блок.

Вероятно, единственная причина, по которой вы это сделаете, заключается в том, что вы можете удалить больше материала, используя электрохимическое действие в качестве ускорителя. Однако по разным причинам глубинное шлифование было бы гораздо более экономичным способом достижения того же эффекта.

На самом деле одним из недостатков электрохимического измельчения является его сложность. Собрать воедино все его требования становится очень сложно:

• Механическое воздействие сложного плоского шлифования и подвижного крепления.
• Рецепт идеального химического состава, а также правильного тока, напряжения и силы тока — рецепт, который отличается для каждого металла.
• Неотъемлемая эрозия процесса на самом оборудовании

Кроме того, процесс не является высокоавтоматизированным, поэтому он не отличается высокой эффективностью. Например, обычно требуется несколько операторов или, возможно, в наши дни, роботы для загрузки и выгрузки картриджей, чтобы процесс продолжался.

Однако одно из преимуществ электрохимического шлифования заключается в том, что если вы можете манипулировать деталью с помощью подвижного автоматизированного крепления на станине плоскошлифовального станка, то вы можете делать некоторые интересные вещи.

И результаты действительно уникальны для электрохимического измельчения.

Какой лучший выбор?

Процесс электрохимического шлифования является узкоспециализированным методом, занимающим очень небольшую нишу в механообработке. На самом деле этот процесс практикуется очень немногими компаниями и имеет ограниченное применение.

Однако ваш партнер-производитель может вместе с вами определить, какой метод — электрохимический или какой-либо другой — лучше всего подходит для вашего прецизионного шлифования.