Mài điện phân (ECM) là gì?
Mài điện phân (ECM)
Nguyên lý cơ bản của mài điện phân
Mài điện phân là quá trình mài kết hợp quá trình hòa tan anốt điện hóa của kim loại với mài cơ học. Sơ đồ của nguyên lý mài điện phân được thể hiện trong Hình 6-26.
Trong quá trình mài, phôi được nối với cực dương của nguồn điện DC và đá mài điện phân (còn gọi là đá mài dẫn điện) được nối với cực âm của nguồn điện DC. Các hạt mài mòn nhô ra từ bánh mài điện phân duy trì một khe hở điện phân nhất định giữa hai cực và một lượng chất điện phân cụ thể được bơm vào khe hở này. Khi nguồn DC được kết nối, bề mặt kim loại của phôi (cực dương) trải qua quá trình hòa tan điện hóa và các nguyên tử kim loại trên bề mặt mất electron và trở thành ion, hòa tan vào chất điện phân. Đồng thời, oxy trong chất điện phân kết hợp với các ion kim loại tạo thành một lớp màng oxit cực mỏng trên bề mặt phôi. Màng oxit này có điện trở tương đối cao, làm chậm quá trình hòa tan anốt. Tại thời điểm này, bánh mài quay tốc độ cao-liên tục cạo đi lớp màng oxit này và nó bị chất điện phân mang đi. Là kết quả của hoạt động kết hợp và xen kẽ của quá trình hòa tan anốt và mài cơ học, bề mặt phôi liên tục bị ăn mòn, tạo thành bề mặt nhẵn và đạt được độ chính xác về kích thước cần thiết.
Trong quá trình mài điện phân, kim loại chủ yếu bị ăn mòn do hoạt động hòa tan anốt điện hóa, và bánh mài điện phân chỉ có tác dụng mài mòn màng thụ động anốt của sản phẩm điện phân và làm phẳng bề mặt.
Đặc điểm của mài điện phân
① Phạm vi xử lý rộng, hiệu quả sản xuất caoVì mài điện phân chủ yếu là hoạt động điện phân nên bất kỳ vật liệu kim loại nào có độ cứng và độ bền cao đều có thể được xử lý bằng cách chọn chất điện phân phù hợp. Ví dụ, khi mài cacbua xi măng, hiệu suất xử lý của mài điện phân cao gấp 3 đến 5 lần so với mài bằng đá mài kim cương thông thường.
② Độ chính xác gia công cao, chất lượng bề mặt tốtDo chức năng của bánh mài là cạo lớp màng oxit chứ không phải mài kim loại nên lực mài và nhiệt mài rất nhỏ nên sẽ không xảy ra các hiện tượng như gờ mài, vết nứt, vết cháy, v.v. Độ nhám bề mặt chung có thể nhỏ hơn 0,16 um và độ chính xác gia công tương tự như mài cơ học.
③ Độ mòn bánh mài nhỏVí dụ, khi mài cacbua xi măng, độ mòn của đá mài cacbua silic trong quá trình mài cơ học thông thường là khoảng 400% ~ 600% trọng lượng của cacbua xi măng được loại bỏ; với quá trình mài điện phân, lượng mài mòn của bánh mài chỉ được loại bỏ 50% ~ 100% lượng cacbua xi măng. Độ mòn bánh mài nhỏ giúp cải thiện độ chính xác gia công.
Mặc dù chất điện phân được sử dụng để mài điện phân là chất điện phân thụ động có tính ăn mòn yếu (chẳng hạn như NaNO3, NaNO2, v.v.), máy công cụ và đồ gá vẫn cần thực hiện các biện pháp chống-muối và cạnh cắt của khuôn (khuôn dập) không được mài quá sắc khi xử lý bằng phương pháp mài điện phân.
Ứng dụng mài điện phân trong gia công khuôn mẫu
① Xử lý các vật liệu khó-đối với-máyMài điện phân không phụ thuộc vào độ cứng của phôi nên có hiệu quả rõ rệt khi sử dụng để xử lý các vật liệu khó{0}}gia công{1}}có độ cứng cao. Ví dụ, xử lý bề mặt phẳng của khuôn cacbua xi măng bằng máy mài bề mặt điện phân thẳng đứng không chỉ mang lại hiệu quả sản xuất cao mà còn có chất lượng xử lý tốt.
② Giảm các bước xử lý và đảm bảo chất lượng màiTrước đây, khi sản xuất các khuôn phân đoạn khác nhau (khuôn{0}}được ghép lại với nhau), cần phải gia công thô theo hình dạng của các phân đoạn, sau đó là mài phẳng và mài hoàn thiện khuôn sau khi xử lý nhiệt, dẫn đến nhiều bước. Hơn nữa, để ngăn ngừa biến dạng nhiệt, thường để lại một lượng cho phép mài hoàn thiện tương đối lớn. Khi mài khuôn, một số lượng lớn bánh mài kim cương đã được tiêu thụ, làm tăng chi phí khuôn. Khi áp dụng mài điện phân, các phân đoạn cacbua xi măng có thể được sử dụng trực tiếp mà không cần xử lý thô, do đó giảm các bước xử lý và nhiệt mài, vết nứt, vết cháy và biến dạng sẽ không xảy ra trong quá trình mài, điều này có thể đảm bảo tốt chất lượng mài.
③ Cải thiện hiệu quả xử lýMài dạng cơ học thường sử dụng một-một bánh mài mảnh (hoặc một bánh mài định hình) để mài chìm trên máy mài bề mặt, máy mài định hình hoặc máy mài biên dạng quang học. Việc sử dụng đá mài thông thường thường phải mài mòn thường xuyên do độ mòn của đá mài lớn, thời gian mài và tạo hình bánh mài mất nhiều thời gian, do đó kéo dài thời gian làm việc. Nếu sử dụng phương pháp mài điện phân, độ mòn của bánh mài nhỏ và thời gian mài của bánh mài ngắn, giúp nâng cao hiệu quả xử lý.
