Qu'est-ce que le broyage électrochimique et comment c'est fait ?

Qu'est-ce que le broyage électrochimique (ECG) ?

Le meulage électrochimique est un processus qui élimine les matériaux électriquement conducteurs en meulant avec une meule abrasive chargée négativement, un fluide électrolytique et une pièce chargée positivement.

Les matériaux retirés de la pièce restent dans le liquide électrolytique. Le meulage électrochimique est similaire à l'usinage électrochimique mais utilise une meule au lieu d'un outil en forme de contour de la pièce.

L'ECG est un procédé hybride combinant usinage électrochimique et rectification. L'usinage électrochimique est une opération électrolytique où la pièce devient une anode et l'outil de coupe (dans le cas de l'ECG, une meule) devient la cathode.

Lorsqu'un courant continu circule entre l'anode et la cathode, il crée une réaction similaire à la galvanoplastie, mais au lieu de prélever du matériau de l'anode et de le déposer sur la cathode, le matériau est retiré de l'anode et emporté dans le fluide électrolytique. .

ECG va encore plus loin dans l'usinage électrochimique en coupant le métal mécaniquement avec la meule tout en dissolvant le matériau par voie électrochimique. "La théorie est que vous pouvez réduire la dureté du matériau et le décomposer partiellement pendant que vous meulez afin que la meule coupe avec une force beaucoup plus faible.

À certains égards, l'ECG est similaire au broyage conventionnel, certaines des mêmes règles s'appliquent. Par exemple, la programmation et la configuration fonctionnent de la même manière. Le maintien de la pièce est également très similaire, la seule différence étant que les fixations pour ECG doivent être fabriquées dans un matériau résistant à la corrosion et permettre un contact électrique avec la pièce.

Caractéristiques du processus

• Les meules et la pièce sont conductrices d'électricité.
• Les meules utilisées durent pour de nombreux meulages :généralement, 90 % du métal est éliminé par électrolyse et 10 % de la meule abrasive.
• Capable de produire des bords lisses sans les bavures causées par le meulage mécanique.
• Ne produit pas de chaleur appréciable qui déformerait la pièce.
• Décompose la pièce et la dépose dans la solution d'électrolyte. Les électrolytes les plus courants sont le chlorure de sodium et le nitrate de sodium à des concentrations de 2 livres. par gallon.

Un examen plus approfondi de l'ECG (meulage électrochimique)

Par rapport à l'usinage électrochimique, le meulage électrochimique est relativement similaire. Fondamentalement, il s'agit d'une combinaison d'un processus électrochimique et d'un processus de meulage utilisé pour l'enlèvement de métal. Vous pouvez également l'entendre parler d'"usinage anodique" ou de "meulage électrolytique".

Dans ce processus, le rôle de cathode est joué par la meule, tandis que le rôle d'anode est joué par la pièce. Un certain nombre d'électrolytes peuvent être utilisés dans le processus, notamment le nitrate de sodium, le chlorate de sodium, l'hydroxyde de sodium, le carbonate de sodium, etc.

Une plaque métallique circulaire sert de meule et se compose de particules abrasives de poussière de diamant, d'oxyde d'aluminium, de carbure de bore et de carbure de silicium.

Lorsque, entre la meule et la pièce à usiner, un fluide électrolytique est pompé, il se produit une réaction. Cette réaction, entre la pièce et le fluide électrolytique, sert à éliminer la majorité du métal.

Le matériau abrasif de la meule élimine en fait, de la pièce, moins de 5 % de matériau indésirable. Pour les intéressés, la meule a une vitesse de rotation qui se maintient entre un maximum de 2000 m/min et un minimum de 1200 m/min.

Pourquoi utiliser le broyage électrochimique ?

ECG offre plusieurs fonctionnalités de processus intéressantes, notamment :

• Large plage de traitement et forte adaptabilité
• Bonne économie et faible perte d'usure de la meule
• Excellente qualité de traitement
• Haute productivité

Sélection d'électrolytes

Affectant la qualité de traitement et la productivité du broyage électrochimique, un facteur important est l'électrolyte. La raison en est que la réaction électrochimique de l'anode est directement affectée par l'électrolyte.

Ne causer aucun dommage au corps humain et fournir à la machine en question aucune cause de rouille sont deux exigences importantes d'un électrolyte. Tenez compte de ces cinq exigences lors de la sélection d'un électrolyte. L'électrolyte doit :

• Avoir une source riche, un prix bas et un bon effet économique. Il ne doit pas être facilement consommé pendant le traitement.
• Ne pas être nocif pour le corps humain.
• Ne crée pas de poussière sur les installations et les machines.
• Afin d'atteindre une productivité élevée, présentez une bonne conductivité.
• Avoir une bonne rugosité de surface et une bonne précision dimensionnelle.

Équipement de broyage électrochimique

Une machine électrochimique de niveau professionnel ou, grâce à l'utilisation d'un tour ou d'une rectifieuse conventionnelle, une machine modifiée peut être utilisée pour le meulage électrochimique.

Une alimentation électrique CC à tension réglable est nécessaire pour le meulage électrochimique. De plus, des pompes centrifuges, des dispositifs de filtrage, un dispositif d'extraction ou de neutralisation à air forcé, des tubes, des buses, etc. s'intègrent dans le processus de travail du broyage électrochimique et l'équipement utilisé.

Tolérance

Ce type de meulage est principalement utilisé car il peut façonner des métaux très durs et aussi parce qu'il s'agit d'un processus de réduction chimique, la meule dure plus longtemps qu'une meule normale.

Ce type de meulage a différents types de meules, de sorte qu'il peut façonner les métaux selon leurs besoins.

Produit une surface plus lisse et sans bavure et provoque moins de contraintes de surface que les autres méthodes de meulage.

Applications du meulage électrochimique

La rectification électrochimique est souvent utilisée pour les matériaux durs où l'usinage conventionnel est difficile et chronophage, comme l'acier inoxydable et certains métaux exotiques. Pour les matériaux d'une dureté supérieure à 65 HRC, l'ECG peut avoir un taux d'enlèvement de matière 10 fois supérieur à celui de l'usinage conventionnel.

Étant donné que l'ECG implique peu d'abrasion, il est souvent utilisé pour les processus où la surface de la pièce doit être exempte de bavures, de rayures et de contraintes résiduelles. En raison de ces propriétés, le broyage électrochimique a un certain nombre d'applications utiles.

• Meulage des aubes de turbine
• Meulage de métaux en nid d'abeilles pour l'aérospatiale
• Aiguiser les aiguilles hypodermiques
• Usinage de plaquettes d'outils de coupe en carbure
• L'ECG est utilisé pour éliminer les défauts de surface des pièces où un enlèvement de matière excessif et des contraintes résiduelles ne sont pas souhaités, tels que le reprofilage des engrenages de locomotive
• Enlèvement des fissures de fatigue des structures en acier sous-marines. Dans ce cas, l'eau de mer elle-même agit comme électrolyte. Les particules de diamant dans la meule éliminent toute matière organique non conductrice, telle que les algues, avant le début du broyage électrochimique.

Avantages du broyage électrochimique

L'un des principaux avantages de la rectification électrochimique est l'usure minimale subie par l'outil de meule. En effet, la majorité du matériau est éliminée par la réaction électrochimique qui se produit entre la cathode et l'anode.

Le seul moment où le meulage abrasif se produit réellement est lors de l'élimination du film qui se développe à la surface de la pièce. Un autre avantage de la rectification électrochimique est qu'elle peut être utilisée pour usiner des matériaux durs.

Les matériaux durs posent problème aux autres types d'usinage en raison de l'usure de l'outil associée à l'usinage des matériaux durs. Il peut être un peu surprenant que le meulage électrochimique puisse enlever de la matière d'une surface dure et subir une usure minimale.

Étant donné que la plupart des matériaux sont éliminés par des réactions électrochimiques, la pièce ne subit pas de dommages causés par la chaleur comme elle le ferait dans un processus de meulage conventionnel.

Inconvénients du meulage électrochimique

Le broyage électrochimique présente également quelques inconvénients. Le système se compose de la pièce anodique et de la meule cathodique. Afin de créer ces conditions, la pièce et la meule doivent être conductrices.

Cela limite les types de matériaux de pièces qui conviennent au meulage électrochimique. Un autre inconvénient du meulage électrochimique est qu'il ne s'applique qu'au meulage de surface. Il n'est pas possible d'appliquer un meulage électrochimique aux pièces qui ont des cavités, en raison de l'incapacité des meules à éliminer le dépôt de film dans la cavité.

Un autre inconvénient est que le fluide électrolytique peut provoquer de la corrosion sur les surfaces de la pièce et de la meule. Enfin, la rectification électrochimique est plus compliquée que les méthodes d'usinage traditionnelles. Cela nécessitera un personnel plus expérimenté pour faire fonctionner les machines, ce qui entraînera des coûts de production plus élevés.