ماشینکاری بوسیله تخلیه الکتروشیمیایی(ECDM)

مطالب مربوط به ECDM در اینجا از پروژه دانشجویی من برای درس روشهای تولید بود. 

پدیده ای که برای تولید حرارت بدون استفاده از فناوری پیچیده مثل اشعه ی الکترون و یا اشعه ی لیزر استفاده می شود ، تخلیه ی الکترو شیمیایی هست. شکل زیر یک سلول الکترو شیمیایی را نشان می دهد که در آن یک الکترود بسیار کوچک و یکی دیگر نسبتا بزرگ بوده ، وقتی این الکترود ها به یک منبع ولتاژ وصل می شوند ، یک تخلیه ی الکتریکی در رأس الکترود کوچکتر دیده می شود و این درست زمانی خواهد بود که ولتاژ تهیه شده از مقدار بحرانی ازدیاد حاصل نماید .

 

ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM) و ماشینکاری به روش تخلیه الکتریکی (EDM) دو روش ماشینکاری هستند که دقت ، سرعت بار برداری و میزان سایش ابزار در هر کدام از آن ها محدوده مخصوص به خود را دارند. مثلاً محدوده سرعت در ماشینکاری به روش تخلیه الکتریکی کمتر از ماشینکاری الکتروشیمیایی است. با ترکیب آنها روش ماشینکاری الکتروشیمیایی به تخلیه الکتریکی (ECDM) ، کیفیت و دقت رضایتبخش ، سرعت بالا و همچنین میزان سایش ابزار کم حاصل شد. این روش همچنین خصوصیت های بسیار مناسبی در برخورد با موادی از قبیل سرامیک ها نشان داده که در مواردی از روش های مشابه برای ماشینکاری این مواد مثل ماشینکاری لیزر و ماشینکاری آلتراسونیک نتایج خیلی بهتری داده است. نتایج بسیار خوبی در ماشینکاری فولاد های خاص و سرامیک ها توسط روش الکتروشیمیایی با تخلیه الکتریکی مشاهده شد. در ماشینکاری سرامیک ها و کوارتز در برخی از موارد نتایج حتی از روش های جایگزین لیزر یا آلتراسونیک بهتر بوده است.

در ECDM ، براده برداری هم تحت تأثیر جرقه (اسپارک) و هم در اثر انحلال الکتروشیمیایی انجام می شود. این فرآیند وابستگی به جریان و ولتاژ داشته و نیازمند به اعمال جریان و ولتاژ بهینه می باشد. عموماً در فرآیند ECDM ولتاژ از مقدار بحرانی خود فراتر نمی رود که این ولتاژ بحرانی به پارامترهایی از قبیل غلظت الکترولیت ، فرم الکترود ، دما و ... بستگی دارد.

·         ECDM یک فناوری دستگاه کوچک پیوندی جدید برای تولید موارد زیر می باشد:

1.       درسراسر سوراخ های کوچک بدون دید

2.       شیارهای کوچک

3.       شکاف های کوچک

4.       کانال های کوچک

5.       نماهای کوچک پیچیده شکل گرفته درمواد نارسانا به صورت الکتریکی

6.       مشخصه های مینیاتوری برای لبه های توربین (سوراخ های کوچک تلاطمی سردکننده)

7.       فیلترها برای صنایع غذایی ونساجی

8.       کانال های سیال کوچک برای مواد نارسانا (کوارتز،شیشه وسرامیک)  وغیره

سایر کاربردهای ECDM شامل وسایل چرخشی ودریافتی می باشد که این مسئله توسط محققان مختلف مطرح گردیده است. فرآیند ،بسیار ساده می باشد.باوجود این میزان سهولت وآسانی ،بسیار مفید ودرمقایسه با سایر مواد مرسوم بسیار کارآمد وموثر می باشد.

·         جوش خطی الکتروکوچک پشقاب های مسی وکاغذهای آلومینیوم توسط ECDM انجام می شود.

·         این فرآیند می تواند به نحو کارآمدی برای تعدیل وتصحیح ناچیز یک مجموعه از چاله ها در فیلترهای کوچک مورد استفاده قرار بگیرد.

درخصوص این مشخصه قبلاً دربخش فیلترهای کوچک که مورد استفاده قرار می گیرند ،بحث کرده ایم.

چاله های کوچک نیازمند این امر می باشند که در فرآیند بسیار نزدیکی تولید شوند این فرآیند می تواند برای دست سازی مورد استفاده واقع شود.

·         همان گونه که دیده شده این فرآیند برای تعدیل سازی کانال های کوچک والکترودها وتصحیح حس گرهای کوچک فشاری وتصحیح حسگرهای کوچک مقاومتی مورد استفاده قرار بگیرد.

فرآیند ECDM برای تصحصیح کانال های کوچک ودسته بندی مشخصه های آنان مورد استفاده قرار گرفته است.سایر کاربردهای این فرآیند در پمپ های کوچک (میکروپمپ ها) ،دستگاههای اندازه گیری کوچک و وسایل انتقالی می باشد.

ماشینکاری تخلیه الکتروشیمیایی یک فرآیند ماشینکاری پیشرفته ی ترکیبی است که دربرگیرنده ی تکنیک های ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM) و ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) می باشد. این فرآیند به علتی با اهمیت است که مواد مختلفی را از قبیل فلزات ، سرامیک ها ، کامپوزیت ها ، شیشه ، اکسید آلومینیوم و غیره تحمل نموده می تواند.

 اساسا ECDM دارای ساحات کاربردی زیر می باشد:

·         ریز ساخت Micro fabrication ابزار های ماشین کوچک برای ریز ماشینکاری

·         ریز ساخت ارایه ی از سوراخ ها در موادی مانند پولیمر ، دی الکتریک و غیره به منظور ساخت ریز فیلتر ها مورد ضرورت برای فرآیند ریز ماشینکاری تخلیه الکتریکی

·         ریز جوشکاری درزی صفحات مسی

·         ساخت عناصر کوچک

·         عملیات حرارتی

فرآیند ECDM در ماشین کاری مواد نارسانا مثل سرامیک ها و کامپوزیت های پیشرفته به کار گرفته می شود. براده برداری در حین ماشین کاری سرامیک های نارسانا به علت تخلیه اسپارک از بین حباب های گاز که اطراف قطعه کار را فرا گرفته است انجام می شود. فرآیند ECDM توانایی ایجاد سوراخ هایی در حد میکرون را دارد.

در ولتاژ کاری پایین MRR بسیار کمتر است ولی در ولتاژ و غلظت الکترولیتی بالا، مقدار بیشتری MRR به دست می آید. به هر حال در غلظت های بالاتر الکترولیت اضافه برش بیشتر شده و برای همین در افزایش دقت ماشین کاری غلظت کمتر ترجیح داده می شود و با اعمال ولتاژ بالاتر MRR مناسب حصول می شود ولی ترک های ریز و باقی عیوب در سطح قطعه کار تولید می شود.

از نتایج آزمایشات حاصل می شود که نرخ ماشین کاری مواد سرامیکی در فرآیند ECDM بسیار پایین است که با کنترل تعداد اسپارک موثر نرخ و دقت ماشین کاری را می توان بالاتر برد.