Was ist elektrochemisches Schleifen und wie wird es durchgeführt?

Was ist elektrochemisches Schleifen (EKG)?

Elektrochemisches Schleifen ist ein Prozess, bei dem elektrisch leitfähiges Material durch Schleifen mit einer negativ geladenen Schleifscheibe, einer Elektrolytflüssigkeit und einem positiv geladenen Werkstück entfernt wird.

Vom Werkstück abgetragene Materialien verbleiben in der Elektrolytflüssigkeit. Elektrochemisches Schleifen ähnelt der elektrochemischen Bearbeitung, verwendet jedoch eine Scheibe anstelle eines Werkzeugs, das wie die Kontur des Werkstücks geformt ist.

ECG ist ein hybrides Verfahren, das elektrochemisches Bearbeiten und Schleifen kombiniert. Die elektrochemische Bearbeitung ist ein elektrolytischer Vorgang, bei dem das Werkstück zur Anode und das Schneidwerkzeug (im Fall von EKG eine Schleifscheibe) zur Kathode wird.

Wenn ein Gleichstrom zwischen Anode und Kathode fließt, entsteht eine ähnliche Reaktion wie beim Galvanisieren, aber anstatt Material von der Anode zu nehmen und auf der Kathode abzuscheiden, wird das Material von der Anode entfernt und in der Elektrolytflüssigkeit weggespült .

ECG geht bei der elektrochemischen Bearbeitung noch einen Schritt weiter, indem es das Metall mechanisch mit der Schleifscheibe trennt und gleichzeitig das Material elektrochemisch auflöst. „Die Theorie besagt, dass man die Härte des Materials verringern und es beim Schleifen teilweise zersetzen kann, sodass die Schleifscheibe mit viel geringerer Kraft schneidet.“

In gewisser Weise ähnelt EKG dem konventionellen Schleifen, einige der gleichen Regeln gelten. Beispielsweise funktionieren Programmierung und Einrichtung auf die gleiche Weise. Auch die Werkstückhalterung ist sehr ähnlich, der einzige Unterschied besteht darin, dass Halterungen für EKG aus korrosionsbeständigem Material bestehen müssen und einen elektrischen Kontakt mit dem Werkstück ermöglichen.

Prozessmerkmale

• Die Scheiben und das Werkstück sind elektrisch leitfähig.
• Scheiben werden zuletzt für viele Schleifvorgänge verwendet – normalerweise werden 90 % des Metalls durch Elektrolyse und 10 % von der Schleifscheibe entfernt.
• Erzeugt glatte Kanten ohne die durch mechanisches Schleifen verursachten Grate.
• Erzeugt keine nennenswerte Wärme, die das Werkstück verzerren würde.
• Zerlegt das Werkstück und legt es in die Elektrolytlösung ab. Die häufigsten Elektrolyte sind Natriumchlorid und Natriumnitrat in Konzentrationen von 2 lbs. pro Gallone.

Ein genauerer Blick auf EKG (Elektrochemisches Schleifen)

Im Vergleich zur elektrochemischen Bearbeitung ist das elektrochemische Schleifen relativ ähnlich. Im Grunde handelt es sich um eine Kombination aus einem elektrochemischen Verfahren und einem Schleifverfahren zur Metallabtragung. Sie können es auch als „anodische Bearbeitung“ oder „elektrolytisches Schleifen“ hören.

Dabei übernimmt die Schleifscheibe die Rolle einer Kathode, während das Werkstück die Rolle einer Anode übernimmt. Bei dem Verfahren kann eine Reihe von Elektrolyten verwendet werden, einschließlich Natriumnitrat, Natriumchlorat, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat usw.

Als Schleifscheibe dient eine kreisförmige Metallplatte, die aus Schleifpartikeln aus Diamantstaub, Aluminiumoxid, Borcarbid und Siliziumcarbid besteht.

Wenn zwischen Schleifscheibe und Werkstück Elektrolytflüssigkeit gepumpt wird, kommt es zu einer Reaktion. Diese Reaktion zwischen dem Werkstück und der Elektrolytflüssigkeit dient dazu, den größten Teil des Metalls zu entfernen.

Das Schleifmaterial der Schleifscheibe entfernt tatsächlich weniger als 5 % unerwünschtes Material vom Werkstück. Für Interessierte, die Schleifscheibe hat eine Rotationsgeschwindigkeit, die zwischen maximal 2000 m/min und minimal 1200 m/min gehalten wird.

Warum elektrochemisches Schleifen?

ECG bietet mehrere attraktive Prozessfunktionen, einschließlich der folgenden:

• Breites Verarbeitungsspektrum und starke Anpassungsfähigkeit
• Gute Wirtschaftlichkeit und geringer Verschleißverlust der Schleifscheibe
• Hervorragende Verarbeitungsqualität
• Hohe Produktivität

Elektrolytauswahl

Ein wichtiger Faktor, der die Bearbeitungsqualität und Produktivität des elektrochemischen Schleifens beeinflusst, ist der Elektrolyt. Der Grund dafür ist, dass die elektrochemische Reaktion der Anode direkt vom Elektrolyten beeinflusst wird.

Dem menschlichen Körper keinen Schaden zuzufügen und dafür zu sorgen, dass die betreffende Maschine nicht rostet, sind wichtige Anforderungen an einen Elektrolyten. Berücksichtigen Sie diese fünf Anforderungen bei der Auswahl eines Elektrolyten. Der Elektrolyt sollte:

• Haben Sie eine reichhaltige Quelle, einen niedrigen Preis und einen guten wirtschaftlichen Effekt. Es sollte während der Verarbeitung nicht leicht verbraucht werden.
• Nicht schädlich für den menschlichen Körper sein.
• Keinen Staub auf Vorrichtungen und Maschinen erzeugen.
• Um eine hohe Produktivität zu erreichen, zeigen Sie eine gute Leitfähigkeit.
• Haben eine gute Oberflächenrauheit und Maßhaltigkeit.

Elektrochemische Mahlanlagen

Für das elektrochemische Schleifen kann entweder eine elektrochemische Maschine auf professionellem Niveau oder durch die Verwendung einer Drehbank oder einer herkömmlichen Schleifmaschine eine modifizierte Maschine verwendet werden.

Für das elektrochemische Schleifen ist eine Gleichstromversorgung mit einstellbarer Spannung erforderlich. Zusätzlich passen Kreiselpumpen, Vorrichtungen zur Filterung, eine Vorrichtung zur Zwangsentlüftung oder Neutralisation, Rohre, Düsen und mehr in den Arbeitsprozess des elektrochemischen Mahlens und der verwendeten Ausrüstung.

Toleranz

Diese Art des Schleifens wird hauptsächlich verwendet, weil es sehr harte Metalle formen kann und weil es sich um einen chemischen Reduktionsprozess handelt, hält die Scheibe länger als eine normale Schleifscheibe.

Diese Art des Schleifens hat verschiedene Arten von Rädern, sodass Metalle so geformt werden können, wie sie geformt werden müssen.

Erzeugt eine glattere, gratfreie Oberfläche und verursacht weniger Oberflächenspannung als andere Schleifverfahren.

Anwendungen des elektrochemischen Schleifens

Elektrochemisches Schleifen wird häufig für harte Materialien verwendet, bei denen die herkömmliche Bearbeitung schwierig und zeitaufwändig ist, wie z. B. Edelstahl und einige exotische Metalle. Bei Materialien mit einer Härte von mehr als 65 HRC kann ECG eine 10-mal höhere Materialabtragsrate als herkömmliche Bearbeitung aufweisen.

Da ECG wenig Abrieb erfordert, wird es häufig für Prozesse verwendet, bei denen die Oberfläche des Teils frei von Graten, Kratzern und Eigenspannungen sein muss. Aufgrund dieser Eigenschaften hat das elektrochemische Schleifen eine Reihe nützlicher Anwendungen.

• Schleifen von Turbinenschaufeln
• Schleifen von Wabenmetallen für Luft- und Raumfahrtanwendungen
• Schärfen von Injektionsnadeln
• Bearbeitung von Schneidwerkzeugeinsätzen aus Hartmetall
• EKG wird verwendet, um Oberflächendefekte von Teilen zu entfernen, bei denen übermäßiger Materialabtrag und Eigenspannungen unerwünscht sind, wie z. B. beim Reprofilieren von Lokomotivzahnrädern
• Entfernung von Ermüdungsrissen aus Stahlkonstruktionen unter Wasser. In diesem Fall fungiert Meerwasser selbst als Elektrolyt. Diamantpartikel in der Schleifscheibe entfernen alle nicht leitenden organischen Stoffe wie Algen, bevor das elektrochemische Schleifen beginnt.

Vorteile des elektrochemischen Schleifens

Einer der Hauptvorteile des elektrochemischen Schleifens ist der minimale Verschleiß, den das Schleifscheibenwerkzeug erfährt. Dies liegt daran, dass der Großteil des Materials durch die elektrochemische Reaktion zwischen Kathode und Anode entfernt wird.

Das einzige Mal, dass das Schleifen tatsächlich stattfindet, ist das Entfernen des Films, der sich auf der Oberfläche des Werkstücks entwickelt. Ein weiterer Vorteil des elektrochemischen Schleifens ist, dass damit harte Materialien bearbeitet werden können.

Harte Materialien stellen andere Arten der Bearbeitung aufgrund des Werkzeugverschleißes, der mit der Bearbeitung harter Materialien verbunden ist, vor Schwierigkeiten. Es mag überraschen, dass durch elektrochemisches Schleifen Material von einer harten Oberfläche entfernt werden kann und nur minimaler Verschleiß auftritt.

Da das meiste Material durch elektrochemische Reaktionen abgetragen wird, erfährt das Werkstück keine Hitzeschäden wie bei einem herkömmlichen Schleifprozess.

Nachteile des elektrochemischen Schleifens

Auch das elektrochemische Schleifen hat einige Nachteile. Das System besteht aus dem Anodenwerkstück und der Kathodenschleifscheibe. Um diese Bedingungen zu schaffen, müssen sowohl das Werkstück als auch die Schleifscheibe leitfähig sein.

Dies schränkt die Arten von Werkstückmaterialien ein, die für elektrochemisches Schleifen geeignet sind. Ein weiterer Nachteil des elektrochemischen Schleifens besteht darin, dass es nur für das Oberflächenschleifen anwendbar ist. Es ist nicht möglich, elektrochemisches Schleifen auf Werkstücke mit Hohlräumen anzuwenden, da die Schleifscheiben die Filmablagerung innerhalb des Hohlraums nicht entfernen können.

Ein weiterer Nachteil ist, dass die Elektrolytflüssigkeit Korrosion an Werkstück- und Schleifscheibenoberflächen verursachen kann. Schließlich ist das elektrochemische Schleifen komplizierter als herkömmliche Bearbeitungsverfahren. Dies erfordert erfahreneres Personal zum Bedienen der Maschinen, was zu höheren Produktionskosten führt.