Pelajaran 6.7MemotongBab 6 · Pemotongan dan permesinan non-tradisional

Permesinan elektrokimia (ECM)

Elektrolisis melarutkan logam sesuai bentuk perkakas

Permesinan elektrokimia (ECM) menghilangkan logam dengan melarutkannya, atom demi atom, memakai arus listrik dan air garam. Cara kerjanya seperti elektroplating terbalik: perkakas berbentuk tidak pernah menyentuh komponen, tidak pernah aus, dan tidak meninggalkan kerusakan panas atau gerigi. Pembuat mesin jet memakainya untuk membentuk bilah dari paduan nikel yang keras.

Foto: Alkanchik, CC BY 3.0, melalui Wikimedia Commons

Permesinan elektrokimia · sel ECM dan close-up celahnyaAngka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah di bawah; strip di bagian bawah memperbesar celah di bawah ujung perkakas.

Cara kerjanya

Pasang sirkuit. Catu daya DC menjadikan benda kerja sebagai anoda (sisi positif) dan perkakas berbentuk sebagai katoda (sisi negatif). Bekerja pada tegangan rendah, biasanya 5–25 V, tetapi ribuan ampere.
Tutup celah. Perkakas, biasanya tembaga, kuningan, atau baja tahan karat, dibawa hingga berjarak beberapa persepuluh milimeter dari komponen. Keduanya tidak pernah bersentuhan.
Pompa elektrolit. Elektrolit (cairan yang menghantarkan listrik), biasanya natrium klorida atau natrium nitrat dalam air, dipompa cepat melalui perkakas dan melintasi celah.
Larutkan logam. Arus mengalir melalui elektrolit, dan atom pada permukaan benda kerja pergi sebagai ion logam (atom bermuatan listrik). Gelembung hidrogen terbentuk pada perkakas, yang tidak pernah aus.
Umpankan dan salin. Perkakas maju dengan stabil. Logam larut paling cepat di tempat celah paling sempit, sehingga titik tinggi hilang dan komponen mengambil bentuk perkakas secara terbalik.
Bilas dan saring. Aliran membawa pergi logam terlarut sebagai lumpur (logam hidroksida), ditambah gas dan panas. Elektrolit disaring, didinginkan, dan dipakai ulang.

Fakta kunci

Material: Logam konduktif listrik apa pun, terutama paduan yang sulit dipotong: superalloy nikel, titanium, paduan kobalt, baja yang dikeraskan. Kekerasan tidak berpengaruh.
Komponen khas: Bilah turbin dan blisk (cakram berbilah satu bagian), rifling laras senjata, lubang pendingin dalam, deburring lubang silang internal pada bodi katup dan injektor
Ukuran komponen: Dari lubang silang selebar sekitar satu milimeter hingga komponen mesin selebar beberapa ratus milimeter
Presisi: Biasanya sekitar ±0,05 mm; ECM berdenyut (PECM) bisa mencapai sekitar ±0,01 mm
Hasil permukaan: Halus dan sering mengilap, tanpa gerigi, retak, atau lapisan rusak akibat panas; kekasaran Ra (tinggi rata-rata tonjolan permukaan) biasanya 0,1–2 µm, nyaris seperti cermin dengan PECM
Ukuran batch yang cocok: Volume menengah hingga tinggi untuk komponen bernilai tinggi: perkakas tidak aus, tetapi pengembangannya butuh coba-coba
Biaya perkakas dan mesin: Tinggi: mesin sering beberapa ratus ribu dolar atau lebih, ditambah perkakas khusus dan sistem penanganan elektrolit yang besar
Kecepatan: Ditentukan oleh arus: kira-kira 2 cm³ baja terlarut per menit untuk setiap 1.000 A; perkakas biasanya maju sepecahan milimeter hingga beberapa milimeter per menit

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Tanpa keausan perkakas: satu perkakas bisa membuat ribuan komponen
Memotong logam apa pun, sekeras apa pun, tanpa kerusakan akibat panas
Tanpa gaya potong dan tanpa gerigi; permukaan halus dan bebas tegangan
Cepat pada bentuk 3D rumit dalam paduan keras

Batasan

Hanya bekerja pada logam konduktif listrik
Mesin mahal dan pengembangan perkakas yang lambat dan coba-coba
Sudut dalam yang tajam dan detail halus sulit dibuat: celah membulatkannya
Elektrolit dan lumpur logam dalam jumlah besar yang harus disaring dan dibuang dengan aman

Di mana dipakai

DirgantaraBilah turbin dan blisk dari paduan nikel dan titanium; lubang pendingin
PertahananRifling (alur spiral) di dalam laras senjata
OtomotifDeburring lubang silang pada injektor bahan bakar, bodi katup, dan komponen transmisi
Pembangkit listrikBilah untuk turbin gas dan uap
Pembuatan perkakasRongga die tempa dari baja yang dikeraskan

Cara mengenalinya

Permukaan halus, sering mengilap atau satin, tanpa bekas perkakas, tanpa gerigi, dan tanpa perubahan warna akibat panas.
Tepi dan sudut dalam sedikit membulat, tidak pernah setajam silet.
Bentuk lengkung rumit, seperti airfoil bilah, dalam paduan yang sangat keras tanpa garis permesinan yang terlihat.
Lubang silang di dalam komponen dengan tepi yang membulat rapi dan bebas gerigi.

Bandingkan dengan

Sinker EDM6.6juga menyalin perkakas berbentuk ke logam keras, tetapi melelehkannya dengan percikan; lebih lambat, elektrode aus, dan lapisan recast tipis tertinggal.Elektroplating11.5kimia yang sama dijalankan terbalik: komponen menjadi katoda, dan logam diendapkan, bukan dihilangkan.Permesinan kimia6.8juga melarutkan logam, tetapi dengan bak etsa dan masker, bukan arus listrik dan perkakas berbentuk.

Tonton

Piyush Singh · Tur animasi sirkuit, celah, dan aliran

MTDCNC · Mesin ECM sungguhan dan komponen jadi dari dekat

EMAG · Cara kerja mesin ECM industri dan ECM berdenyut

CamcraftInc · ECM di bengkel produksi yang membuat komponen presisi

Lihat foto asli

Wikipedia: Electrochemical machining — diagram prinsip, sejarah, dan aplikasi
Pencarian foto Wikimedia Commons

Ingat

ECM melarutkan logam dengan arus dan air garam; perkakas tidak pernah menyentuh komponen dan tidak pernah aus.
Komponen menyalin perkakas karena logam larut paling cepat di tempat celah paling sempit.
Cocok untuk paduan keras dan volume tinggi; carilah permukaan halus bebas gerigi dan tepi yang membulat lembut.