Rectifiage électrochimique : comprendre ses complexités et avantages

Qu'est-ce qui en fait une méthode de rectifiage si spécialisée — et rare ?

Un principe sous-jacent du rectifiage électrochimique est qu'il s'agit d'une version du rectifiage de surface et pourtant une catégorie à part entière. C'est en raison de certaines réalités inhérentes au processus électrochimique.

En fait, l'un des paradoxes du rectifiage électrochimique est qu'il est une mauvaise façon de faire du rectifiage de surface traditionnel !

Alors, pourquoi quelqu'un utilise-t-il la méthode électrochimique ? Et qu'est-ce qui en fait une niche si intéressante ?

Enlèvement de matière par actions électrochimiques et abrasives

On pourrait dire que le processus de rectifiage électrochimique est une combinaison de rectifiage de surface et de chimie. Le processus « rectifie » le métal en utilisant à la fois l'activité électrolytique et l'action physique d'une meule de rectifiage chargée.

Plus précisément, la méthode électrochimique combine une action abrasive légère avec la dissolution anodique du matériau en présence d'un fluide conducteur. En effet, le métal est décomposé par un courant continu circulant entre une meule de rectifiage chargée négativement (cathode) et la pièce chargée positivement (anode).

Contrairement à de nombreuses méthodes de rectifiage traditionnelles, le rectifiage électrochimique fonctionne sur une large gamme de métaux indépendamment de la dureté ou de la résistance du matériau. Cependant, il exige que le métal rectifié soit conducteur et électrochimiquement réactif.

Variables dans la « recette » du rectifiage électrochimique

Chaque type de métal différent que vous souhaitez rectifier a ses propres exigences spécifiques de chimie et de conductivité. La précision du processus de rectifiage électrochimique dépend de l'obtention de la bonne recette.

Cela inclut de trouver le bon équilibre dans quatre variables clés :

• Tension — Une alimentation CC à basse tension vous donne moins d'action électrochimique et plus d'action abrasive. Une tension plus élevée donne l'inverse — plus d'électrochimique et moins d'abrasif — mais attention ! Une tension trop élevée peut provoquer des arcs électriques.
• Débit d'électrolyte — Il doit y avoir suffisamment de débit pour créer une cellule électrochimique et compléter le processus de rectifiage. Cependant, un débit d'électrolyte trop important peut enlever du métal au-delà de la zone ciblée pour le rectifiage.
• Taux d'avance — Comme pour la basse vs haute tension, le taux d'avance du matériau a un impact sur les actions électrochimiques et abrasives. Dans ce cas, une avance plus lente entraîne plus d'action électrochimique et moins de force abrasive, tandis qu'une avance plus rapide augmente l'action abrasive.
• Type de meule — Bien que différentes meules puissent être utilisées dans le rectifiage électrochimique, la meule doit être conductrice. Ainsi, la meule de rectifiage est similaire aux meules abrasives traditionnelles à particules liées, mais unique au processus, la meule est imprégnée de grandes quantités de cuivre pour la rendre conductrice.

Comparaison avec d'autres méthodes

Comme avec la méthode de découpe électrochimique (ECC) parfois utilisée pour la coupe 2 axes, avec le rectifiage électrochimique, il y a un rapport à contrôler et manipuler entre le matériau qui est réellement enlevé abrasivement et l'érosion de la réaction électrochimique.

Cela signifie que le processus n'est pas affecté par des problèmes tels que le colmatage ou le glacage de la meule. De plus, la meule de rectifiage a une durée de vie plus longue — jusqu'à 50 fois plus longue — et il y a moins besoin fréquent de dressage et de rectification que avec les méthodes de rectifiage abrasif traditionnelles.

Le processus de rectifiage électrochimique présente une certaine ressemblance avec le rectifiage à avance lente (creep-feed), en ce que les deux font avancer le matériau plus lentement que le rectifiage de surface conventionnel. Cependant, bien que le creep-feed puisse être utilisé pour améliorer la finition de surface, cette méthode a été conçue principalement pour enlever de grandes quantités de matière en une seule passe.

Contrairement au rectifiage mécanique traditionnel, le rectifiage électrochimique produit peu ou pas de chaleur ou de contrainte qui peut déformer des composants délicats et durcir ou endommager le métal rectifié. La méthode est également généralement plus efficace et rentable que les procédés non traditionnels tels que l'électroérosion par fil et par enfonçage (EDM).

Mais comme nous l'avons dit ci-dessus, le rectifiage électrochimique est principalement un processus érosif, qui décompose la pièce. De plus, le matériau enlevé reste dans la solution conductrice. Par conséquent, le fluide doit être changé fréquemment pour maintenir la chimie et la conductivité appropriées.

Le rectifiage électrochimique peut atteindre une finition de surface de 16 Ra micro-pouces. Cependant, le processus résulte en une finition mate plutôt que la finition hautement polie du rectifiage abrasif. C'est parce qu'il n'y a pas d'étalement du métal comme il y en a dans le rectifiage conventionnel.

Cela peut être un avantage ou un inconvénient, selon l'application. Par exemple, dans le scellement verre-métal, l'étalement est une caractéristique souhaitable — en fait, c'est tout l'intérêt. Donc, le rectifiage électrochimique ne serait jamais utilisé pour cette application.

Utilisations du processus de rectifiage électrochimique

Si la pièce peut être déplacée, le rectifiage électrochimique peut être utilisé pour obtenir différentes surfaces planes. Par exemple, pour l'industrie des dispositifs médicaux, le processus est utilisé pour créer des produits tels que :

• Aiguilles multi-biseautées
• Stylets
• Trocar
• Lancettes

Cependant, le processus nécessite beaucoup de bridage ainsi que la recette appropriée pour la chimie de chaque métal et sa conductivité spécifique. Cela ajoute du temps (et du coût) au processus.

La rapidité avec laquelle le processus est terminé dépend également du diamètre et de l'épaisseur de paroi de la pièce, ainsi que de facteurs tels que la complexité de la configuration d'extrémité et combien les bords peuvent avoir besoin d'être arrondis.

De plus, il y a un autre paradoxe si vous essayez de faire quelque chose de tranchant, que ce soit un coin, avec un rayon minimal ou nul, ou une lame de coupe réelle. Et c'est que, en vertu de ses propriétés chimiques et physiques, tout processus d'usinage électrochimique enlève tout point tranchant sur le métal.

La combinaison de l'électricité attirée vers lui et de la chimie agissant sur le diamètre le plus fin arrondira littéralement tout angle aigu au bout final du métal.

L'intéressante solution de contournement dans le processus de rectifiage électrochimique est de créer un léger bavard, puis de l'électropolir pour l'enlever, laissant derrière un point aussi tranchant que possible. Cette étape doit être faite comme un processus secondaire afin de ne pas enlever la caractéristique d'angle aigu.

La complexité grandit

Maintenant, nous voyons que le processus de rectifiage électrochimique est vraiment une combinaison de trois choses : rectifiage de surface, chimie et bridage. Et les trois sont inévitablement entrelacés.

Il n'y a aucune bonne raison d'utiliser une machine de rectifiage électrochimique pour son aspect rectifiage de surface seul. Par exemple, vous ne l'utiliseriez jamais pour obtenir la finition de surface et le parallélisme sur un bloc de métal, car le processus électrochimique éroderait essentiellement le bloc.

Probablement la seule raison pour laquelle vous feriez cela est parce que vous pourriez enlever plus de matière en utilisant l'action électrochimique comme accélérateur. Cependant, pour diverses raisons, le rectifiage à avance lente serait un moyen bien plus économique d'obtenir le même effet.

En fait, l'un des inconvénients du rectifiage électrochimique est sa complexité même. Il devient très compliqué de réunir toutes ses exigences :

• L'action mécanique du rectifiage de surface complexe et du bridage mobile
• La recette pour la chimie parfaite et le bon courant, tension et ampères — une recette qui est différente pour chaque métal
• L'érosion inhérente du processus sur la machinerie elle-même

De plus, le processus n'est pas hautement automatisé, donc il n'est pas hautement efficace. Par exemple, il nécessite généralement plusieurs opérateurs ou, peut-être de nos jours, des robots pour charger et décharger des cartouches pour faire avancer le processus.

Cependant, l'un des avantages du rectifiage électrochimique est que si vous pouvez manipuler une pièce en utilisant un bridage mobile automatisé sur la table du rectifieuse de surface, alors vous pouvez faire des choses intéressantes.

Et les résultats sont vraiment uniques au rectifiage électrochimique.

Quel est votre meilleur choix ?

Le processus de rectifiage électrochimique est une méthode hautement spécialisée, occupant une niche très petite dans l'usinage. En fait, le processus est pratiqué par très peu d'entreprises et a des applications limitées.

Cependant, votre partenaire de fabrication peut travailler avec vous pour aider à déterminer quelle méthode — qu'il s'agisse d'électrochimique ou d'un autre processus — est le meilleur choix pour votre application de rectifiage de précision.