Жеткізгіш металдарды электрохимиялық өңдеу процесі
Electrochemical machining
Электрохимиялық өңдеу (ECM): металлдарды кесу, қалыптастыру әдісі. Қатты, құрамы күрделі металдарды өңдеуге арналған, дәл геометрия жасауға көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр өткізгіш металдарды пішіндеу процесі
Process for shaping conductive metals
Электр химиялық өңдеу (ЭХМ) – металды электр химиялық процесс арқылы алып тастау әдісі. Ол көбінесе жаппай өндіріс үшін, сондай-ақ өте қатты материалдарды немесе дәстүрлі әдістермен өңдеу қиын материалдарды өңдеу үшін қолданылады. Оның қолданылуы электр өткізгіш материалдармен ғана шектеледі. ЭХМ титан алюминийлері, Инконел, Веспалой және жоғары никель, кобальт және рений қорытпалары сияқты қатты және экзотикалық металдардағы кішкентай немесе ерекше пішінді бұрыштарды, күрделі контурларды немесе қуыстарды кесуге мүмкіндік береді. Сыртқы және ішкі геометрияларды өңдеуге болады. ЭХМ процесінде теріс зарядталған (катод) кескіш құрал оң зарядталған (анод) жұмыс дайындамасына жылжытылады. Белгіленген температурадағы қысыммен электролит кесу аймағына анод материалының "балқуының" жылдамдығына тең жылдамдықпен жіберіледі. Құрал мен жұмыс дайындамасы арасындағы аралық 80–800 микрометр (0.003–0.030 дюйм) аралығында өзгереді. Ал 1929 жылы В. Гуссеф эксперименталды ЭХМ процесін жасаған, бірақ 1959 жылы Анокут Инжиниринг компаниясы коммерциялық процесті енгізді. Б. Р. және Ж. И. Лазаренко металды алып тастау үшін электролизді қолдануды ұсынғандары үшін де мақталады. Жоғары сапалы беттік қабатты алуға болады. Құрал мен жұмыс материалы арасында тікелей жанасу болмайды, сондықтан күштер мен қалдық кернеулер туындамайды. Өнімнің беткі өңделуі өте жақсы. Аз мөлшерде жылу бөлінеді.
Electrochemical machining (ECM) is a method of removing metal by an electrochemical process. It is normally used for mass production and for working extremely hard materials, or materials that are difficult to machine using conventional methods. Its use is limited to electrically conductive materials. ECM can cut small or odd shaped angles, intricate contours or cavities in hard and exotic metals, such as titanium aluminides, Inconel, Waspaloy, and high nickel, cobalt, and rhenium alloys. Both external and internal geometries can be machined. In the ECM process, a negatively charged (cathode) cutting tool is advanced into a positively charged (anode) workpiece. Pressurized electrolyte is injected at a set temperature into the area being cut, at a feedrate equal to the rate of "liquefication" of the anode material. The gap between the tool and the workpiece varies within 80–800 micrometers (0.003–0.030 in.) As far back as 1929, an experimental ECM process was developed by W. Gussef, although it was 1959 before a commercial process was established by the Anocut Engineering Company. B. R. and J. I. Lazarenko are also credited with proposing the use of electrolysis for metal removal. High surface quality may be achieved. No direct contact between tool and work material so there are no forces and residual stresses. The surface finish produced is excellent. Less heat is generated.
Кемшіліктер
Тұзды (немесе қышқыл) электролит құралға, өңделетін детальға және жабдыққа коррозия тудыру қаупін келтіреді. Оны жұмсақ материалдармен пайдалануға болмайды.
The saline (or acidic) electrolyte poses the risk of corrosion to tool, workpiece and equipment. It cannot be used for soft materials.
Қатысушы ағымдар
Қажетті ток материалды алып тастаудың қажетті жылдамдығына пропорционалды, ал материалды алып тастау жылдамдығы (мм/минутпен) квадрат миллиметрге шаққандағы ампер санына пропорционалды. Типик тоқтар 0,1 амперден квадрат миллиметрге 5 амперге дейін ауыспалы. Осылайша, 1x1 мм өлшемді құралмен жасалған кішкентай тесік кесу үшін, баяу кесу кезінде тек 0,1 ампер қажет болады. Дегенмен, үлкен аумақта жылдам кесу үшін, кез келген механикалық өңдеу процесі сияқты, көбірек ток қажет болады – материалды жылдамырақ алып тастау үшін көбірек қуат керек. Сонымен, егер 100x100 мм аумақта квадрат миллиметрге 4 ампер ток тығыздығы қажет болса, онда 40 000 ампер (және көп мөлшерде салқындатқыш/электролит) қажет болады.
The needed current is proportional to the desired rate of material removal, and the removal rate in mm/minute is proportional to the amps per square mm. Typical currents range from 0.1 amp per square mm to 5 amps per square mm. Thus, for a small plunge cut of a 1 by 1 mm tool with a slow cut, only 0.1 amps would be needed. However, for a higher feed rate over a larger area, more current would be used, just like any machining process—removing more material faster takes more power. Thus, if a current density of 4 amps per square millimeter was desired over a 100×100 mm area, it would take 40,000 amps (and much coolant/electrolyte).
Құрылғы мен жабдық
ECM машиналары тік және көлденең типтерде келеді. Жұмыс талаптарына қарай, бұл машиналар да әртүрлі өлшемдерде жасалады. Тік машина негізден, бағанадан, үстелден және шпиндель басынан тұрады. Шпиндель басында құралды автоматты түрде жылжытатын және катод (құрал) мен дайындама арасындағы қашықтықты басқаратын сервомеханизм болады. Алты осьті CNC машиналары қолжетімді. Мыс көбінесе электрод материалы ретінде қолданылады. Латунь, графит және мыс-вольфрам да жиі қолданылады, себебі оларды өңдеу оңай, олар тоқ өткізгіш материалдар және олар коррозияға тұрақты.
ECM machines come in both vertical and horizontal types. Depending on the work requirements, these machines are built in many different sizes as well. The vertical machine consists of a base, column, table, and spindle head. The spindle head has a servo mechanism that automatically advances the tool and controls the gap between the cathode (tool) and the workpiece. CNC machines of up to six axes are available. Copper is often used as the electrode material. Brass, graphite, and copper tungsten are also often used because they are easily machined, they are conductive materials, and they will not corrode.
ЭДМ мен ЭКМ арасындағы ұқсастықтар
Құрал мен жұмыс дайындамасы өте кішкентай аралықпен бөлінеді, яғни олардың арасында тікелей жанасу болмайды. Құрал мен материалдың екеуі де электр тогын өткізгіш болуы керек. Жоғары капиталдық инвестиция талап етіледі. Жүйелер көп қуатты пайдаланады. Құрал мен жұмыс дайындамасы арасындағы орта ретінде сұйықтық қолданылады (ЭКМ үшін өткізгіш, ал ЭДМ үшін диэлектрик). Құрал жұмыс дайындамасына үздіксіз жылжып, олардың арасындағы тұрақты арақашықтықты сақтайды (ЭКМ кейде үзіліспен немесе циклдік, көбінесе жартылай, құралды кері тартуды қамтуы мүмкін).
The tool and workpiece are separated by a very small gap, i. e. no contact in between them is made. The tool and material must both be conductors of electricity. Needs high capital investment. Systems consume much power. A fluid is used as a medium between the tool and the work piece (conductive for ECM and dielectric for EDM). The tool is fed continuously towards the workpiece to maintain a constant gap between them (ECM may incorporate intermittent or cyclic, typically partial, tool withdrawal).
ЭКМ мен ЭКГ арасындағы айырмашылық
Электрохимиялық ұнтақтау (ЭКГ) электрохимиялық өңдеуге (ЭКМ) ұқсас, бірақ өңделетін бұйымның пішінін қайталайтын құралдың орнына контурлы өткізгіш ұнтақтау дөңгелегін пайдаланады.
Electrochemical grinding (ECG) is similar to electrochemical machining (ECM) but uses a contoured conductive grinding wheel instead of a tool shaped like the contour of the workpiece.