Vollständiger Leitfaden zur elektrochemischen Bearbeitung

Die elektrochemische Bearbeitung (kurz ECM, siehe unten) hat sich zu einer wertvollen Wahl für die Herstellung gefragter bearbeiteter und technischer Teile entwickelt. Weltweit werden verschiedene Bearbeitungsverfahren eingesetzt, um verschiedenen Metallen eine gewünschte Form zu verleihen und Oberflächenfinish. Die elektrochemische Bearbeitung erfordert eine langsame Produktion und erreicht eine beeindruckende Präzision, wodurch ECM anderen Methoden überlegen ist.
W. Gusset entwickelte diese Technik im Jahr 1929, bei der Material auf elektrochemischem Wege aus Metall entfernt wird.

Was ist elektrochemische Bearbeitung?

Es handelt sich um ein Bearbeitungsverfahren, bei dem Material durch einen elektrochemischen Prozess von einem Werkstück entfernt wird. Es umfasst eine Kathode, eine Anode und einen Elektrolyten, üblicherweise NaCl. Während des Prozesses fungiert das Werkzeug als Kathode, während das Werkstück als Anode fungiert.
Beide Elektroden werden in Elektrolyte eingetaucht und dicht aneinander platziert, ohne sich zu berühren. Nach dem Eintauchen in den Elektrolyten wird Spannung an die Elektroden angelegt. Dies führt zum Materialabtrag vom Werkstück. Durch den Materialabtrag auf atomarer Ebene entsteht eine spiegelglatte Oberfläche.

Arten der elektrochemischen Bearbeitung

Die elektrochemische Bearbeitung wird in die folgenden Typen unterteilt.

1. Elektrolytische Verarbeitung

Es handelt sich um eine elektrochemische Reaktion, bei der eine Anode durch einen hohen Betriebsstrom aufgelöst wird, um Metall zu bilden.
Während des Prozesses bleibt der Abstand zwischen Werkstückanode und Werkzeugkathode aufgrund der kontinuierlichen Abstoßung des Werkzeugs vom Werkstück ungleich. Nähert sich das Werkzeug dem Werkstück, verringert sich der Abstand zwischen beiden Elektroden. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt aufgrund der höchsten Stromdichte die maximale Auflösung des Werkstücks. Der Elektrolyt entfernt das Elektrolyseprodukt, und die gewünschte Form der Anode wird erreicht.

2. Leitfähiges Schleifen

Das konduktive Schleifen, auch elektrolytisches Schleifen genannt, kombiniert mechanisches Schleifen und Elektrolyse.
Während des Prozesses ist die leitfähige Schleifscheibe mit der Kathode der Gleichstromversorgung verbunden. Das Werkstück hingegen ist mit der Anode verbunden, und der Elektrolyt wird in die Bearbeitungszone eingebracht. Nach dem Einschalten der Stromversorgung erfolgt die anodische Auflösung der Metalloberfläche des Werkstücks. Dadurch bildet sich eine sehr dünne Oxidschicht auf der Metalloberfläche. Die Schleifscheibe poliert die Oxidschicht.

3. Elektrochemisches Polieren

Bei der elektrochemischen Politur , auch elektrolytische Politur genannt, handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Oberflächengüte von Metallteilen durch die direkte Bearbeitung verbessert wird, indem die Anode mittels einer elektrochemischen Reaktion aufgelöst wird.

Die Metallhärte hat keinen Einfluss auf den gesamten Prozess. Das Prinzip ähnelt dem der elektrolytischen Bearbeitung. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Kathode während des Prozesses fixiert ist. Dies führt zu einem größeren Abstand zwischen den Polen und einem geringen Metallabtrag. Eine kontrollierte Stromdichte ist beim Elektropolieren unerlässlich. Eine hohe Stromdichte verringert die Stromausbeute, während eine niedrige Stromdichte zu einer geringen Produktionseffizienz und Korrosion der Metalloberfläche führt.

4. Galvanisieren

Bei diesem Verfahren wird Metall durch Elektrolyse auf einer anderen leitenden oder nichtleitenden Oberfläche abgeschieden. Dadurch werden die elektrische Leitfähigkeit, die Verschleißfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit von Metallen verbessert.

Während des Prozesses wird das zu beschichtende Metall mit der Anode verbunden, während das andere Metall mit der Kathode verbunden wird. Die in der Elektrolytlösung vorhandenen Ionen ähneln den an der Anode vorhandenen Metallionen. Zu Beginn des Prozesses beginnt sich die Anode in der Metalllösung aufzulösen.

Gleichzeitig beginnt die gleiche Anzahl in der Lösung vorhandener Metallionen, die an der Kathode vorhandenen Elektronen aufzunehmen. Anschließend schlagen sie sich auf der zu beschichtenden Metalloberfläche nieder, bis eine plattierte Metallschicht entsteht.

5. Elektroätzen

Elektroätzen wird auch elektrolytisches Ätzen genannt. Dabei wird das Prinzip der elektrochemischen anodischen Auflösung genutzt, um den gewünschten Text oder das gewünschte Muster auf die Oberfläche eines Metalls zu ätzen. Das Verarbeitungsprinzip des Elektroätzens ähnelt dem der elektrolytischen Bearbeitung.

Beim Elektroätzen ist der Metallabtrag extrem gering. Daher ist kein schnell fließender Elektrolyt erforderlich, um das Lösungsprodukt des Werkstücks zu entfernen. Die Kathode wird während des Prozesses fixiert.

6. Elektrolytisches Schmelzen

Elektrolytisches Schmelzen ist ein Verfahren, bei dem das Prinzip der Elektrolyse zur Raffination seltener und farbiger Metalle genutzt wird. Es wird hauptsächlich in zwei Arten unterteilt.

Backsalzelektrolyseschmelze
Wässrige elektrolytische Schmelze

Backsalzelektrolyseschmelze

Es extrahiert und raffiniert aktive Metalle wie Aluminium, Magnesium, Natrium usw.

Wässrige Salzelektrolyseschmelze

Die metallurgische Industrie nutzt es zur Gewinnung und Raffination von Metallen wie Nickel, Blei und Zink.

Vorteile der elektrochemischen Bearbeitung

Die elektrochemische Bearbeitung bietet folgende Vorteile.

Die Bearbeitungsvorgänge weisen eine hohe Genauigkeit auf, was zu weniger Fehlern führt. Daher ist es am besten, genaue Abmessungen zu erhalten.
Durch dieses Bearbeitungsverfahren erzielen Sie eine hochwertige Metalloberfläche.
Bei den Bearbeitungsvorgängen kommt es zu keiner Gratbildung.
Die Spannungserzeugung auf der Werkstückoberfläche während der Bearbeitung ist vernachlässigbar.
Durch den Bearbeitungsprozess entsteht kein Werkzeugverschleiß.
Die Härte des Werkstücks hat keinen Einfluss auf die Bearbeitungsgeschwindigkeit.
Dabei entsteht keine Wärme.

Anwendung der elektrochemischen Bearbeitung

Die wichtigsten Anwendungen der elektrochemischen Bearbeitung sind nachstehend aufgeführt:

Es wird für Bohr- und Fräsvorgänge sowie Senkerodiervorgänge verwendet. Es wird auch für das Bohren mehrerer Löcher verwendet.
Mit diesem Verfahren können Sie Turbinenschaufeln bearbeiten. Die komplexe konkave Struktur der Turbinenschaufeln macht sie für die Bearbeitung mit anderen Verfahren schwierig.
Mit diesem Verfahren lassen sich winzige Zahnräder herstellen, die mit anderen Bearbeitungsverfahren nur schwer zu bearbeiten sind.
Aufgrund seiner hohen Oberflächengüte und Genauigkeit können Sie es für die Mikrobearbeitung, Konturierung und Profilierung verwenden
Mit Hilfe dieses Bearbeitungsverfahrens können Hartmetalle stark zerspant werden.

Fazit

Elektrochemische Bearbeitung bezeichnet den Materialabtrag von Metallteilen. Horizontale und vertikale ECM-Maschinen eignen sich hierfür. Maschinentyp und -größe hängen von den jeweiligen Arbeitsanforderungen ab. Die verschiedenen Arten der elektrochemischen Bearbeitung ermöglichen spezifische Oberflächenveredelungen der Metalle.
Daher werden diese Verfahren häufig eingesetzt, um Ihren Metallkomponenten die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu verleihen. Obwohl es nicht für weiche Materialien verwendet wird, machen seine überraschenden Vorteile und sein breiteres Anwendungsspektrum es zu einem dominanten Verfahren gegenüber anderen Bearbeitungsverfahren im industriellen Maßstab.

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