전기화학적 가공

Electrochemical machining
전기화학가공 원리(ECM)1 펌프 2 양극(워크피스)3 음극(툴) 4 모든 방향에서 이동 가능한 전류 5 전해질 6 전자 7 금속 수산화물

전기화학적 가공(ECM)은 전기화학적 공정에 의해 금속을 제거하는 방법이다. 보통 대량 생산에 사용되며, 종래의 방식으로는 기계가 어려운 극도로 단단한 재료나 재료를 작업하는 데 사용된다.[1] 그것의 용도는 전기 전도성 물질에 한정되어 있다. ECM은 티타늄, 인코넬, 와스팔로이, 하이니켈, 코발트, 레늄 합금 등 단단하고 이국적인 금속에서 작거나 이상한 모양의 각도, 복잡한 윤곽 또는 캐비티를 절단할 수 있다.[2] 외부 및 내부 기하학적 구조를 모두 가공할 수 있다.

ECM은 흔히 재료를 첨가하지 않고 제거한다는 점에서 "역전기 도금"으로 특징지어진다.[2] 음전하 전극(음극), 전도성 유체(전극) 및 전도성 공작물(음극)을 가진 전해질 물질 제거 프로세스를 통해 전극과 부품 사이에 높은 전류가 흐른다는 점에서 EDM(전류 방전 가공)과 개념이 유사하지만, ECM에서는 툴 마모가 없다.[1] ECM 절삭 공구는 작업물에 가까이 있지만 피스에 닿지 않고 원하는 경로를 따라 안내된다. 그러나 EDM과는 달리 불꽃이 튀지 않는다. 높은 금속 제거 속도는 ECM을 통해 가능하며, 부품으로 열 또는 기계적 응력이 전달되지 않으며, 미러 표면 마감을 달성할 수 있다.

ECM 프로세스에서 음극(툴)이 양극(워크피스)으로 진각된다. 가압 전해액은 절삭되는 부위에 일정한 온도로 주입된다. 사료의 「액화」의 비율과 같은 사료의 「액화」의 비율. 공구와 공작물 사이의 간격은 80–800 마이크로미터(0.003–0.030인치)[1] 내에서 다양하다. 전자가 틈새를 통과하면 공작물에서 나온 물질이 용해되는데, 공구가 공작물에서 원하는 모양을 형성하기 때문이다. 전해액은 그 과정에서 형성된 금속 수산화물을 운반한다.[2]

전기화학적 가공은 기술적인 방법으로서 러시아의 화학자 E가 이미 1911년에 제공한 전해질 연마 공정에서 비롯되었다.슈피털스키.[3]

1929년까지 W에 의해 실험적인 ECM 과정이 개발되었다.구세프는 아노컷 엔지니어링 회사에 의해 상업적 공정이 수립되기 전인 1959년이었지만, B.R.와 J.I. 라자렌코도 금속 제거에 전기분해 사용을 제안한 공로를 인정받고 있다.[2]

많은 연구가 1960년대와 1970년대에 이루어졌으며 특히 가스 터빈 산업에서 이루어졌다. 같은 기간 EDM의 상승은 철의 장막 뒤에서 작업이 계속되었지만 서부에서의 ECM 연구를 둔화시켰다. 비록 그 과정이 틈새 기술로 남아있지만, 치수 정확도가 떨어지고 폐기물을 환경적으로 오염시키는 원래의 문제들은 대부분 극복되었다.

ECM 공정은 표면 마감이 우수한 터빈 날개와 같은 복잡한 형상을 기계 재료로 만들기 위해 가장 널리 사용된다. 그것은 또한 널리 그리고 효과적으로 디버링 프로세스로 사용된다.[2]

디버링 시 ECM은 가공 공정에서 남은 금속 돌출부를 제거하여 날카로운 가장자리를 둔탁하게 한다. 이 공정은 수공 또는 비전통 가공 공정에 의한 디버링의 전통적인 방법보다 빠르고 종종 더 편리하다.[1]

이점

  1. 복잡한 오목곡률 구성요소는 오목 도구를 사용하여 쉽게 만들 수 있다.
  2. 툴 마모가 0이며, 무한히 많은 구성품을 생산하는 데 동일한 툴을 사용할 수 있다.
  3. 높은 표면 품질을 달성할 수 있다.
  4. 공구와 작업자재 사이에 직접 접촉이 없으므로 힘과 잔류응력이 없다.
  5. 생산되는 표면 마감이 우수하다.
  6. 열이 적게 발생한다. [4]

단점들

식염수(또는 산성) 전해액은 공구, 공작물 및 장비에 부식 위험을 제기한다.[2]

전기 전도성 재료만 가공할 수 있다. 높은 특정 에너지 소비량.

부드러운 소재에는 사용할 수 없다.

관련 전류

필요한 전류는 원하는 재료 제거 속도에 비례하며, mm/분 단위의 제거 속도는 제곱 mm 당 전류에 비례한다.

일반적인 전류는 제곱 mm당 0.1암페어부터 제곱 mm당 5암페어까지 다양하다. 따라서 천천히 절단된 1 X 1 mm 공구의 작은 급강하 절삭의 경우 0.1 암페어만 있으면 된다.

그러나 더 큰 면적에 비해 높은 공급 속도를 위해서는 다른 가공 공정과 마찬가지로 더 많은 전류가 사용되므로 더 빨리 더 많은 재료를 제거하면 더 많은 전력이 소모된다.

따라서 100×100 mm 면적에 걸쳐 제곱 밀리미터 당 4암페어의 전류 밀도를 원하는 경우 4만암페어(및 많은 양의 냉각제/전극제)가 소요될 것이다.

설정 및 장비

러시아의 ULDOWD에 의한 ET 3000 ECM 기계
ET3000.png

ECM 기계는 수직 및 수평으로 구성된다. 작업 요건에 따라, 이 기계들은 다양한 크기로 제작된다. 수직 기계는 베이스, 컬럼, 테이블, 스핀들 헤드로 구성된다. 스핀들 헤드는 서보 메카니즘이 있어 공구를 자동으로 전진시키고 음극(툴)과 공작물 사이의 간격을 제어한다.[1]

최대 6축의 CNC 기계를 이용할 수 있다.[2]

구리는 종종 전극 재료로 사용된다. 황동, 흑연, 구리텅스텐도 쉽게 가공되고 전도성 물질이며 부식되지 않기 때문에 자주 사용된다.[1]

적용들

ECM의 가장 기본적인 애플리케이션에는 다음이 포함된다.

  • 다이싱 작업
  • 드릴링 제트 엔진 터빈 블레이드
  • 다중 구멍 뚫기
  • 근접 한계 이내에서의 증기 터빈 블레이드 가공
  • 마이크로 가공
  • 프로파일링 및 윤곽선 작성
  • 리프링 배럴

EDM과 ECM의 유사성

  • 공구와 공작물은 매우 작은 틈새로 분리된다. 즉, 공구와 공작물 사이의 접촉이 없다.
  • 공구와 재료는 모두 전기 전도체여야 한다.
  • 높은 자본 투자가 필요하다.
  • 시스템은 많은 전력을 소비한다.
  • 오일은 공구와 작업물 사이에 매개체로 사용된다(ECM의 경우 전도성, EDM의 경우 유전체).
  • 공구는 공작물 사이에 일정한 간격을 유지하기 위해 공작물 쪽으로 연속적으로 공급된다(ECM은 간헐적 또는 주기적, 일반적으로 부분적인 공구 철수를 포함할 수 있다). [5]

ECM과 ECG의 차이

  • 전기화학적 연삭(ECG)은 전기화학적 가공(ECM)과 유사하지만 공작물의 윤곽을 형상화한 공구 대신 궤적형 전도성 연삭 휠을 사용한다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f Todd, H. Robert; Allen, K. Dell; Alting, Leo (1994), 제조 공정 참조 가이드 (1차 개정), Industrial Press Inc., 페이지 198–199, ISBN0-8311-3049-0.
  2. ^ a b c d e f g 발렌티, 마이클 "컷 만들기" 2001년 미국기계학회 기계공학. http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/nov01/features/makcut/makcut.html 2010-07-05년 2월 23일에 액세스한 웨이백 머신에 보관
  3. ^ "Process History - ECM Technologies".
  4. ^ Abolafia, Kirk (14 June 2021). "The Incredible Capabilities of PECM".
  5. ^ Bromley, Michael (May 2021). "Comparing EDM and Electrochemical Machining". Voxel Innovations. Retrieved 16 June 2021.

외부 링크