Электрохимическая обработка 

Электрохимическая обработка (ЭХО, ЭХРО, ECM ) — это современный, высокотехнологичный прецизионный способ обработки электропроводных металлов и сплавов, который основан на растворении материала обрабатываемой детали с высокой скоростью, при одновременном воздействии импульсного тока в потоке электролита, поступающего через межэлектродный зазор (МЭЗ) между материалом обрабатываемой детали (анодом) и электродом-инструментом (катодом).

 

  • В процессе электрохимическая обработка происходит прямое или обратное копирование на обрабатываемой заготовке формы и размеров электрода-инструмента сразу по всей поверхности заготовки.
  • В результате только одного поступательного движения электрода инструмента в координате Z, за небольшой промежуток времени с применением электрохимического станка SFE, работающем в импульсно-циклическом режиме, можно получить готовые детали, штампы, матрицы самой сложной формы c хорошими показателями точности, шероховатости.
  • Введением в техпроцесс изготовления детали только одной операции электрохимической обработки, можно сократить в несколько раз машинное время на изготовление готового изделия, исключая большое количество механических и ручных операций по доводке, высвободить рабочий персонал и энергоемкое оборудование.

 

Схема электрохимической размерной обработки, реализованная в станках SFE

 

Электрохимическая обработка
  1. Обрабатываемая деталь является анодом (+) и в процессе обработки перемещается с рабочей подачей (S).
  2. Электрод-инструмент является катодом (-), в процессе обработки колеблется с частотой (F) и амплитудой (А).
  3. Источник импульсного технологического тока — импульсы тока синхронизированы с колебаниями электрода- инструмента.
  4. Электролит — водный раствор солей (NaCl, NaNO3 и др.).
  5. Система слежения (СС) за обрабатываемой поверхностью управляет рабочей подачей (S) и обеспечивает минимально необходимый межэлектродный зазор.

Электрохимическая обработка электрохимическое формообразование

 

В процессе ЭХО (ЭХРО) обработки, называемом также электрохимическое формообразование происходит копирование рабочих параметров электрода-инструмента (отрицательный катод) со скоростью анодного растворения в заготовку (положительный анод), которая получает в зеркальном отображении ту же самую форму и размеры, которые имеет копируемый в ней электрод-инструмент.

Процесс электрохимическая обработка проходит с минимально допустимым межэлектродным зазором в бесконтактном пространстве.

 

При этом, в соответствии с законом М.Фарадея, масса удалённого с обрабатываемой заготовки материала пропорциональна произведению время протекания тока (обработки) и силе тока.

 

  • Во время обработки, в межэлектродном пространстве для обеспечения своевременного удаления продуктов растворения (электролиза) и предотвращения закипания обеспечивается постоянная высокоскоростная прокачка обладающего проводимостью жидкого проводника-электролита.
  • Электрод-инструмент ( катод) зеркально копируется в заготовке-аноде (обрабатываемой детали) с высокой точностью и качеством обработанной поверхности.
  • Сам электрод не изнашивается, поскольку между электродом и заготовкой всегда поддерживается слой водного электролита, равный 0,01 мм,
    через который импульсным воздействием тока (до 6000А) идет направленная передача энергии.
  • Процесс ускоренного направленного разрушения структуры обрабатываемого материала заготовки происходит на ионном уровне. Шероховатость образующихся поверхностей практически идентична поверхности электрода.
  • В процессе работы электрод колеблется по оси Z в вертикальной плоскости с частотой 50 Гц. Вибрация электрода позволяет обеспечить прокачку электролита и подачу импульса электрического тока в нужной фазе колебания, например для обеспечения высокой точности копирования, импульс тока подается в момент, когда расстояние между обрабатываемой поверхностью и электродом равно 10 микрон.

 

Электрод-инструмент

 

Инструмент-электрод изготавливается из любого токопроводящего материала, в основном используется медь, латунь, бронза как наиболее легко обрабатываемые традиционным механическим способом и коррозионно-стойкие к агрессивной среде методами, как традиционного проектирования, так и с применением вычислительной техники.

 

  • При этом гарантируется полное отсутствие износа используемого для обработки электрода-инструмента (в отличие от других методов обработки). Это обстоятельство является явным преимцществом технологии электрохимического прямого копирования на станках SFE.
  • В дальнейшем, электродом-инструментом, на изготовление которого было потрачено время рабочего цикла только один раз можно будет изготовить любую партию рабочего инструмента или готовых деталей без ограничений по количеству.
  • Готовым электродом-инструментом можно восстановить до рабочих размеров изношенный в процессе штамповки рабочий штамп за минимальное время.

 

В качестве электрода-инструмента может быть использован: специально спроектированный и изготовленный традиционным методом, такими как: механическая обработка в т.ч. на фрезерно-гравировальных станках с УЧПУ; изготовление гравером, слесарем, методом фотохимии, стерео литографии и последующей металлизации поверхности методом гальванопластики, использованием образцов деталей из металла, использованием образцов деталей из неметаллических материалов с нанесенным токопроводящим слоем гальванопластики.

  • готовое изделие, изготовленное из токопроводящего материала (в основном медь, латунь, бронза, сталь).
  • готовое изделие, купленное или принесенное заказчиком из любого токопроводящего материала.

 

При изготовлении электрода из других материалов (стали и прочее) необходимо соблюдать разработанные правила консервации при их хранении. Электрод-инструмент в процессе электрохимической обработки не изнашивается, поэтому соблюдение правил хранения обуславливает идентичность формообразующих поверхностей в заготовках.

Для предотвращения воздействия естественной коррозии электродов, заготовок и деталей, обработанных методом ЭХО, после снятия со станка их необходимо промыть в теплой воде и просушить. При длительном хранении рекомендуется применением антикоррозионной смазки.

В качестве электрода-инструмента также можно использовать дерево, пластик и прочие не токопроводящие материалы. Для этого на них нужно нанести токопроводящий слой металла (меди) — например методом гальванопластики.

 

Обрабатываемые материалы

 

  • На станках электрохимобработки SFE хорошо обрабатываются все марки инструментальных сталей, нержавеющие, легированные, конструкционные, коррозионно-стойкие, высокоуглеродистые, хромистые, хромоникелевые, быстрорежущие, в том числе и термо-обработанные.
  • Также, без каких либо проблем, обрабатываются магниты и их сплавы, наноструктурированные стали и сплавы, медь, бронза, латунь, никель, серебро, золото, платина и их сплавы.
  • На электрохимических станках возможна обработка титана, сплавов титана, твердых сплавов, металлокерамики, алюминия и его сплавов.
  • При этом необходимо использовать специально подобранные для данных материалов электролиты. Стандартный 12% водный раствор натрия азотнокислого технического NaNO3, применяемый в станках SFE в данном случае не подходит для ЭХО формообразования. Подробнее о электролитах для электрохимической обработки различных твердых сплавов и титана описано в специализированной литературе.