Die Komplexität des elektrochemischen Schleifens

Was macht es zu einer so spezialisierten – und seltenen – Schleifmethode?

Ein grundlegendes Prinzip des elektrochemischen Schleifens ist, dass es eine Variante des Flachschleifens und doch eine eigene Kategorie ist. Das liegt an einigen inhärenten Realitäten des elektrochemischen Prozesses.

Tatsächlich ist eines der Paradoxe des elektrochemischen Schleifens, dass es eine schreckliche Art ist, herkömmliches Oberflächenschleifen durchzuführen!

Also, warum macht jemand die elektrochemische Methode? Und was macht es zu einer so interessanten Nische?

Materialentfernung mit elektrochemischen und abrasiven Einwirkungen

Man könnte sagen, das elektrochemische Schleifverfahren ist eine Kombination aus Flachschleifen und Chemie. Das Verfahren „schleift“ Metall unter Verwendung sowohl der elektrolytischen Aktivität als auch der physikalischen Wirkung einer aufgeladenen Schleifscheibe.

Insbesondere kombiniert das elektrochemische Verfahren eine leichte Schleifwirkung mit einer anodischen Auflösung des Materials in Gegenwart eines leitfähigen Fluids. Tatsächlich wird das Metall durch einen Gleichstrom zersetzt, der zwischen einer negativ geladenen Schleifscheibe (Kathode) und dem positiv geladenen Werkstück (Anode) fließt.

Im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Schleifverfahren funktioniert das elektrochemische Schleifen bei einer Vielzahl von Metallen, unabhängig von der Materialhärte oder -festigkeit. Allerdings muss das zu erdende Metall leitfähig und elektrochemisch reaktiv sein.

Variablen im „Rezept“ für das elektrochemische Schleifen

Jede unterschiedliche Metallart, die Sie möglicherweise schleifen möchten, hat ihre eigenen spezifischen Anforderungen an Chemie und Leitfähigkeit. Die Präzision des elektrochemischen Mahlprozesses hängt von der richtigen Rezeptur ab.

Dazu gehört, die richtige Balance in vier Schlüsselvariablen zu finden:

• Spannung – Ein Niederspannungs-DC-Netzteil gibt Ihnen weniger elektrochemische Wirkung und mehr abrasive Wirkung. Eine höhere Spannung bewirkt das Gegenteil – mehr elektrochemische und weniger abrasive Wirkung – aber Vorsicht! Eine zu hohe Spannung kann Lichtbögen verursachen.
• Elektrolytfluss – Es muss genügend Fluss vorhanden sein, um eine elektrochemische Zelle zu erzeugen und den Schleifprozess abzuschließen. Ein zu starker Elektrolytfluss kann jedoch Metall über den zu schleifenden Bereich hinaus entfernen.
• Vorschubgeschwindigkeit – Wie bei Nieder- und Hochspannung hat die Geschwindigkeit der Materialzufuhr einen Einfluss auf die elektrochemischen und abrasiven Wirkungen. In diesem Fall führt ein langsamer Vorschub zu mehr elektrochemischer Wirkung und weniger Schleifkraft, während ein schneller Vorschub die Schleifwirkung erhöht.
• Scheibentyp – Während beim elektrochemischen Schleifen verschiedene Scheiben verwendet werden können, muss die Scheibe leitfähig sein. Somit ähnelt die Schleifscheibe herkömmlichen Schleifscheiben mit gebundenen Partikeln, ist jedoch einzigartig für den Prozess, da die Scheibe mit hohen Mengen an Kupfer versetzt wird, um sie leitfähig zu machen.

Vergleich mit anderen Methoden

Wie bei der Methode des elektrochemischen Schneidens (ECC), die manchmal für das 2-Achsen-Trennen verwendet wird, gibt es beim elektrochemischen Schleifen ein zu kontrollierendes und manipulierendes Verhältnis zwischen dem tatsächlich abgetragenen Material und der Erosion der elektrochemischen Reaktion.

Das bedeutet, dass der Prozess nicht von Problemen wie Radlast oder Verglasung beeinflusst wird. Darüber hinaus hat die Schleifscheibe eine längere Lebensdauer – bis zu 50-mal länger – und es muss seltener abgerichtet und abgerichtet werden als bei herkömmlichen Schleifmethoden.

Das elektrochemische Schleifverfahren hat eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Tiefschleifen, da beide Material langsamer zuführen als herkömmliches Oberflächenschleifen. Während Kriechvorschub zur Verbesserung der Oberflächengüte verwendet werden kann, wurde diese Methode jedoch hauptsächlich zum Entfernen großer Materialmengen in einem Durchgang entwickelt.

Im Gegensatz zum herkömmlichen mechanischen Schleifen erzeugt das elektrochemische Schleifen wenig bis gar keine Wärme oder Spannung, die empfindliche Komponenten verformen und das zu schleifende Metall härten oder beschädigen kann. Das Verfahren ist im Allgemeinen auch effizienter und kostengünstiger als nicht-traditionelle Verfahren wie Draht- und Senkerodieren (EDM).

Aber wie bereits erwähnt, ist das elektrochemische Schleifen in erster Linie ein erosiver Prozess, der das Werkstück zersetzt. Außerdem bleibt das abgetragene Material in der leitfähigen Lösung zurück. Daher muss die Flüssigkeit häufig gewechselt werden, um die richtige Chemie und Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten.

Elektrochemisches Schleifen kann eine Oberflächengüte von 16 Ra Mikrozoll erreichen. Das Verfahren führt jedoch eher zu einem matten Finish als zu dem hochglanzpolierten Finish des Schleifens. Denn es gibt kein Verschmieren des Metalls wie beim herkömmlichen Schleifen.

Das kann je nach Anwendung ein Vor- oder Nachteil sein. Bei der Versiegelung von Glas auf Metall ist beispielsweise das Verschmieren eine wünschenswerte Eigenschaft – tatsächlich ist es der springende Punkt. Daher würde elektrochemisches Schleifen für diese Anwendung niemals verwendet werden.

Verwendungen für den elektrochemischen Schleifprozess

Wenn das Werkstück bewegt werden kann, kann elektrochemisches Schleifen verwendet werden, um unterschiedliche ebene Oberflächen zu erzielen. Beispielsweise wird der Prozess für die Medizinprodukteindustrie verwendet, um Produkte wie die folgenden herzustellen:

• Mehrfach abgeschrägte Nadeln
• Stilette
• Trokare
• Lanzetten

Der Prozess erfordert jedoch eine Menge Vorrichtungen zusammen mit der richtigen Rezeptur für die Chemie jedes Metalls und seine spezifische Leitfähigkeit. Das fügt dem Prozess Zeit (und Kosten) hinzu.

Wie schnell der Prozess abgeschlossen ist, hängt auch vom Durchmesser und der Wandstärke des Teils sowie von Faktoren wie der Komplexität der Endkonfiguration und davon ab, wie stark die Kanten abgerundet werden müssen.

Darüber hinaus gibt es ein weiteres Paradoxon, wenn Sie versuchen, etwas scharf zu machen, sei es eine Ecke mit minimalem oder keinem Radius oder eine echte Schneidklinge. Und das heißt, aufgrund seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften entfernt jeder elektrochemische Bearbeitungsprozess alle scharfen Punkte auf dem Metall.

Die Kombination aus der von ihm angezogenen Elektrizität und der Chemie, die auf den dünnsten Durchmesser einwirkt, rundet buchstäblich jeden spitzen Winkel an der letzten Spitze des Metalls ab.

Die interessante Problemumgehung beim elektrochemischen Schleifprozess besteht darin, einen leichten Grat zu erzeugen und den Grat dann elektropolieren, wobei eine möglichst scharfe Spitze zurückbleibt. Dieser Schritt muss als sekundärer Prozess durchgeführt werden, um das Merkmal des spitzen Winkels nicht zu entfernen.

Die Komplexität wächst

Jetzt sehen wir, dass der elektrochemische Schleifprozess wirklich eine Kombination aus drei Dingen ist:Oberflächenschleifen und Chemie und Fixierung. Und die drei sind unvermeidlich miteinander verflochten.

Es gibt keinen guten Grund, eine elektrochemische Schleifmaschine allein wegen des Oberflächenschleifaspekts einzusetzen. Zum Beispiel würden Sie es niemals verwenden, um Oberflächengüte und Parallelität auf einem Metallblock zu erzielen, da der elektrochemische Prozess den Block im Grunde erodieren würde.

Wahrscheinlich ist der einzige Grund, warum Sie das tun würden, weil Sie mehr Material entfernen könnten, indem Sie die elektrochemische Wirkung als Beschleuniger verwenden. Aus verschiedenen Gründen wäre Tiefschleifen jedoch ein weitaus wirtschaftlicherer Weg, um den gleichen Effekt zu erzielen.

Tatsächlich ist einer der Nachteile des elektrochemischen Schleifens seine Komplexität. Es wird sehr kompliziert, alle Anforderungen zusammenzubringen:

• Die mechanische Wirkung des komplexen Oberflächenschleifens und der beweglichen Befestigung
• Das Rezept für die perfekte Chemie und den richtigen Strom, Spannung und Ampere – ein Rezept, das für jedes Metall anders ist
• Die inhärente Erosion des Prozesses an der Maschine selbst

Außerdem ist der Prozess nicht hochgradig automatisiert, also nicht hocheffizient. Zum Beispiel sind im Allgemeinen mehrere Bediener oder heutzutage vielleicht Roboter erforderlich, um Kassetten zu laden und zu entladen, um den Prozess am Laufen zu halten.

Einer der Vorteile des elektrochemischen Schleifens besteht jedoch darin, dass Sie einige interessante Dinge tun können, wenn Sie ein Teil mithilfe einer sich bewegenden, automatisierten Halterung auf dem Oberflächenschleiferbett manipulieren können.

Und die Ergebnisse sind wirklich einzigartig beim elektrochemischen Schleifen.

Was ist Ihre beste Wahl?

Das elektrochemische Schleifverfahren ist ein hochspezialisiertes Verfahren, das eine sehr kleine Nische in der Zerspanung einnimmt. Tatsächlich wird das Verfahren von sehr wenigen Unternehmen praktiziert und hat nur begrenzte Anwendungsmöglichkeiten.

Ihr Fertigungspartner kann jedoch mit Ihnen zusammenarbeiten, um festzustellen, welche Methode – ob elektrochemisch oder ein anderer Prozess – die beste Wahl für Ihre Präzisionsschleifanwendung ist.