이 기사에서는 정의, 부품 또는 구성, 작동 원리, 장점, 단점, 전기화학 가공의 적용에 대해 자세히 알아봅니다.
먼저 정의부터 시작하겠습니다.
전통적인 기계가공이 특징인 ECM(Electrochemical Machining)은 고급 기계가공, 비접촉, 역전기도금 공정입니다(ECM은 재료를 증착하는 대신 제거함). ECM에서는 전도성 유체를 통해 공구와 공작물 사이에 고전류가 흐릅니다. 고전류와 전도성 유체를 사용하여 가공물의 금속 원자를 이온화하고 제거하여 버가 없는 표면을 만듭니다.
기존 또는 기존 가공 공정에서 공구 재료는 공작물 재료보다 단단해야 합니다. 그러나 Electrochemical Machining의 두드러진 특징은 공작물 재료의 강도, 경도 및 인성과 무관하므로 모든 전도성 재료의 가공 및 고강도 재료의 복잡한 캐비티 가공에 적합합니다.
전기분해 공정은 "전기분해(전기도금)의 법칙에 기초한 ECM의 가장 기본적인 활동입니다. "는 1833년 Faraday가 공식화했습니다.
전기분해는 적절한 용액에 담근 두 도체 사이에 전류가 흐를 때 두 도체 사이에서 일어나는 화학적 현상입니다.
고체 도체에서 전류는 전자에 의해 전달됩니다.
전해질에서 전류는 원자 또는 원자 그룹에 의해 전달됩니다. 원자는 전자를 잃거나 얻을 때 각각 양전하 또는 음전하를 얻을 때 이온이라고합니다. 양이온(양이온)은 전해질을 통해 양의 전류 방향으로 음극에 끌리고 음이온(음이온)은 양극에 끌립니다.
이러한 전극과 전해질의 설정을 전해 전지라고 합니다.
전기화학 가공은 다음과 같은 주요 부분으로 구성됩니다.
고음의 정확성을 위해 공구와 공작물 사이의 간격이 낮기 때문에 단락을 방지하기 위해 전압을 낮게 유지해야 합니다.
재료 제거율 ∝ 전류 밀도. 따라서 ECM 프로세스에는 높은 전류 값이 사용됩니다.
다음은 ECM 프로세스에 대한 전원 공급 장치 매개변수입니다.
전해질은 전도성 유체이며 전극과 동등하게 선택됩니다. 일부 전해질-전극 조합은 다음과 같습니다.
염화나트륨(NaCl)과 황산(H2SO4)의 혼합물은 니켈 합금에 사용됩니다.
티타늄에 10% 불산(HF), 10% 염산(HCl), 10% 질산(HNO3)의 혼합물을 적용했습니다.
수산화나트륨(NaOH)은 텅스텐 카바이드(WC)용입니다.
전해질은 다음 속성을 가져야 합니다.
전해질의 3가지 기능은 다음과 같습니다.
ECM의 전해질 매개변수는 다음과 같습니다.
공작물은 재료가 솔루션에 들어가는 가공해야 하는 개체입니다. 공작물은 ECM에서 양극으로 만들어집니다. 재료 제거율 또는 가공은 작업 재료의 원자량 및 원자가에만 의존합니다.
공작물은 전기 전도성 물질이면 무엇이든 될 수 있으며 전류가 누출되거나 단락되지 않도록 시스템과 절연되어 있습니다.
이 도구는 공작물에서 재료를 제거하는 데 사용됩니다. 음극으로 만들어 전원 공급 장치의 음극 단자에 연결합니다. 도구는 다음 속성을 염두에 두고 선택 및 제조됩니다.
공작물에서 얻은 캐비티는 도구 모양의 복제본입니다. 따라서 가공 후 공작물의 정확도는 공구 형상의 정확도에 직접적인 영향을 받습니다.
도구 제작에 사용 가능한 재료 :구리, 황동, 티타늄, 구리-텅스텐, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 흑연, 청동, 백금, 텅스텐 카바이드.
재료는 ECM 프로세스에서 도구에 증착됩니다. 그러나 기계가공의 산업적 목적을 위해 재료 증착은 권장되지 않으며 용액의 재료는 전해액에 의해 제거됩니다.
이 도구는 시스템과 절연되어 있으므로 누설이나 전류의 합선이 없습니다.
서보 모터는 공작물에서 재료 제거를 위해 공구에 제어된 피드를 제공하는 데 사용됩니다. 이송 속도는 0.5mm/min ~ 15mm/min입니다.
펌프는 전해질 순환을 돕습니다. 전해질이 펌핑될 펌핑 속도 및 압력은 공정의 적용 또는 요구 사항에 따라 미리 결정해야 합니다.
따라서 전해질을 펌핑하는 펌프는 그에 따라 결정되어야 합니다.
저수지 탱크 :전해질을 저장합니다.
필터는 공급 라인을 질식시킬 수 있는 전해질에 존재하는 불순물을 필터링하는 데 도움이 됩니다.
필터는 건강 및 환경 보전을 위해 전해질 품질을 일정하게 유지하고 전해질에서 잔류 독성 이온을 제거하여 높은 비용 효율성으로 정확한 ECM을 구현하는 데 사용됩니다.
슬러지 용기 :가공시 발생하는 슬러지를 저장합니다.
원심분리기 :원심분리기는 원심력을 이용하여 슬러지를 전해액에서 분리하는 장치입니다.
연기 추출기 :흄 추출기는 음압 통풍 팬을 사용하여 흄과 먼지를 인클로저 밖으로 끌어내는 장치입니다.
인클로저 :가공과정에서 발생하는 유독가스가 환경과 작업자에게 영향을 미치지 않도록 ECM의 전체 시스템을 인클로저에 담았습니다.
철 소재의 가공을 예로 들어 보겠습니다. 철제 공작물은 공작물 고정 테이블에 조립됩니다.
공구가 공작물에 가까워집니다. NaCl(일반염용액)의 전해액에 두 전극을 담근다.
음극(공구) 및 양극(철 소재)은 각각 전원 공급 장치의 음극 및 양극 단자(일반적으로 약 10V)에 연결됩니다.
저장 탱크의 전해질은 순환 펌프의 도움으로 공구의 구멍을 통해 공구와 공작물 사이의 틈으로 계속 펌핑됩니다.
공구 이송 시스템은 공구를 공작물 쪽으로 전진시킵니다.
양극에서의 반응을 양극 반응이라고 합니다. 음극에서의 반응을 음극 반응이라고 합니다.
염화나트륨 전해질의 기본 반응:
음극 반응:수소 이온은 음극(도구)에서 전자를 빼앗아 H2를 형성합니다. 가스.
H2만 가스는 음극에서 발생합니다. ECM 공정의 가장 큰 특징인 전해 공정 중에도 전극의 형태가 변하지 않습니다.
양극 반응:
Fe(OH)2 , Fe(Cl)2 슬러지로 침전됩니다. 원자 수준에서 이러한 제어된 양극 용해 공정으로 인해 공작물이 점진적으로 가공되어 우수한 표면 조도와 응력 없는 표면을 제공합니다.
도구 모양의 형상에 대한 구속조건은 없습니다. 처음에는 공구와 공작물 사이의 간격이 고르지 않습니다. 가공 후 공작물 길이 전체에 걸쳐 간격이 균일하고(0.1mm ~ 2mm) 적절한 도구 또는 공작물 전진 속도를 통해 그대로 유지됩니다.
간격의 너비는 점차적으로 정상 상태 값으로 향하는 경향이 있으며 이러한 조건에서 얻은 캐비티는 도구 모양의 복제본입니다.
탱크의 슬러지를 원심분리기를 이용하여 전해액과 분리합니다.
전해액은 필터에서 여과과정을 거친 후 다시 Reservoir Tank로 이송되어 가공공정을 위해 펌핑됩니다.
이것이 전기화학 가공이 작동하는 방식입니다. 이제 장점에 대해 알아보겠습니다.
다음 전기화학 가공의 장점 입니다:
다음 전기화학 가공의 단점 입니다:
다음 전기화학 가공 적용 입니다:
산업기술
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