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전기 화학 연삭이란?

2021.03.03 09:27

com4uinc 조회 수:258

ECG는 전기 화학 가공과 연삭을 결합한 하이브리드 공정입니다.

DC 전원 공급 장치, 양극, 음극, 그라인딩 휠, 전해질 노즐, 공작물, 정류자 및 접촉 브러시를 보여주는 전기 화학 연삭 공정 다이어그램

전기 화학 연삭 (ECG)에서 공작물은 양극이되고 그라인딩 휠은 음극이되어 전기 화학적으로나 기계적으로 공작물에서 재료를 제거합니다.

전기 화학 가공은 공작물이 양극이

전기 화학 가공은 공작물이 양극이되고 절삭 공구 (ECG의 경우 연삭 휠)가 음극이되는 전해 작업입니다.양극과 음극 사이에 직류 전류가 흐르면 전기 도금과 유사한 반응이 발생하지만, 양극에서 물질을 가져와 음극에 증착하는 대신 물질이 양극에서 제거되어 전해질 유체로 씻어 내립니다. . ECG는 재료를 전기 화학적으로 용해하는 동시에 그라인딩 휠로 금속을 기계적으로 절단하여 전기 화학적 가공을 한 단계 더 발전시킵니다. "이론은 재료의 경도를 낮추고 연삭 중에 부분적으로 분해하여 연삭 휠이 훨씬 낮은 힘으로 절단되도록 할 수 있다는 것입니다."라고 Travia는 설명합니다.

 
 
 

어떤면에서 ECG는 기존의 그라인딩과 유사합니다. 동일한 규칙 중 일부가 적용됩니다.예를 들어 프로그래밍과 설정은 거의 동일한 방식으로 작동합니다. 워크 홀딩도 매우 유사합니다. 유일한 차이점은 ECG 용 픽스쳐가 부식 방지 재료로 만들어 져야하고 공작물과의 전기적 접촉을 허용해야한다는 것입니다. Travia는 "전통적인 그라인딩과는 약간 다른 것이 있지만 그라인딩에 경험이있는 사람이 있다면 그 차이를 매우 빨리 알아 차릴 것입니다."라고 말합니다. 그는 Tridex 고객이 첫 번째 ECG 기계를 추가 할 때 연마 경험이 전혀없는 것이 일반적이라고 덧붙입니다.

이 프로세스에는 DC 전원 공급 장치를 포함한 일부 특수 장비가 필요합니다. 또한 전도성 연삭 휠이 필요합니다. 표준 ECG 휠은 연마재 (예 : CBN, 다이아몬드, 알루미늄 산화물 또는 실리콘 카바이드), 구리 및 수지 바인더로 구성됩니다. 바인더 및 입자 크기는 용도에 따라 다릅니다. 그라인딩 휠 Tridex는 0.004 ~ 4.0 인치 너비의 크기를 사용합니다. 이러한 표준 휠은 대부분의 응용 분야에서 작동하지만 구리 또는 티타늄과 같은 공작물 재료에는 이러한 재료 용으로 만들어진 휠이 필요합니다.

 
 
 
 

전해질 유체는 ECG 프로세스의 중요한 부분입니다. 절삭유와 유사하게 연삭 휠과 공작물에 분사됩니다. 그러나 Travia에 따르면 그 기능은 매우 다릅니다. 약간의 냉각 특성이 있지만 ECG는 열을 많이 발생시키지 않으므로 다른 가공 작업에서와 같이 프로세스에 가능한 한 많은 유체를 주입하지 않는 것이 목표입니다. "전해질은 공정의 일부입니다. 즉, 전해질의 유속을 변경하면 절단이 나오는 방식에 영향을 미칠 것입니다."라고 그는 설명합니다. 따라서 공정은 절단 부위에 버가없고 허용 오차 범위 내에 있는지 확인하기 위해 전해질 유체의 특정 흐름을 유지해야합니다. "그냥 밸브를 돌리는 것보다 더 많은 것들이 있습니다."라고 그는 덧붙입니다. "흐름은 ECG에서 중요한 변수입니다."전해액 자체는 본질적으로 다양한 소금물입니다. 질산 나트륨은 일반적으로이 액체에 용해됩니다. 그 이유는 너무 부식성이없고 작업자가 작업 할 수있을 정도로 부드러 우며 비용 효율적이기 때문입니다. 다른 금속 가공 유체와 마찬가지로 전해질은 금속으로 오염되므로 여과하고 결국 교체하여 적절하게 폐기해야합니다. "일반적으로 우리 기계에는 여과 용 원심 분리기가있어 가능한 한 많은 미세 입자를 얻을 수 있습니다."라고 그는 말합니다. 일반적으로 전해액의 수명이 상당히 연장되며 경우에 따라 두 배로 늘어납니다.”

ECG는 전도성 재료로 만들어진 공작물에서만 수행 할 수 있습니다. 여기에는 공구강, 스테인리스 강, 대부분의 크롬-니켈 합금 및 고온 합금을 포함한 다양한 재료가 포함됩니다. 전도성 외에도 재료는 전기 화학적으로 반응해야합니다. 예를 들어 백금은 전도성이지만 ECG에 대해 전기 화학적으로 충분히 반응하지 않습니다.

 
 
 
 

전기 화학 연삭의 장점

ECG로 절단 된 작은 튜브

ECG는 연삭 및 기타 가공 방식에 비해 많은 이점이 있습니다. 전기 화학 공정은 절삭력을 줄이고 휠 수명을 연장하며 드레싱이 필요하지 않습니다. 그리고 ECG는 공작물에 버나 재주 조층을 남기지 않기 때문에 2 차 작업을 제거 할 수 있습니다.

ECG의 가장 큰 장점 중 하나는 전기 화학 공정이 경도에 관계없이 공작물 재료를 산화시키고 절단하는 데 필요한 힘을 줄일 수 있다는 것입니다. 이는 ECG 공정이 기존의 연삭 공정보다 휠 수명이 더 길다는 것을 의미합니다. Travia에 따르면 기존 연삭 응용 분야의 G 비율 (금속 제거량과 휠 소모량의 비율)은 일반적으로 1 또는 1 미만이며 ECG 응용 분야의 G 비율은 20에서 훨씬 초과 할 수 있습니다. 100.

ECG는 또한 가공하기 어려운 재료를 쉽게 절단 할 수 있습니다. 크롬, 코발트 및 니켈을 포함하는 이러한 물질은 반응성이 높고 전기 화학 공정에서 쉽게 용해되기 때문입니다. Inconel, Hastelloy 및 Waspaloy와 같이 이러한 재료의 비율이 높은 합금은 ECG로 자유롭게 절단되지만 기존 가공에서는 문제가됩니다. "예를 들어 초경 조각을 Inconel로 가져갈 때 천천히 절단해야하고 공구 수명이 매우 길지 않으며 가공 경화가 필요합니다."라고 Travia는 말합니다. “가공이 쉽지는 않지만 전기 화학 연삭을위한 것입니다.” ECG는 또한 알루미늄 및 구리를 포함한 더 일반적인 재료를 가공 할 수 있지만 항상 가장 비용 효율적인 솔루션은 아닙니다. "알루미늄을 여러 가지 방법으로 절단하는 것은 쉽습니다."라고 그는 말합니다.

 
 
 
 

ECG는 EDM 및 레이저 절단과 같이 높은 열에서 작동하는 프로세스와 달리 상대적으로 낮은 열에서 재료를 절단합니다. 이러한 공정에서 재료의 빠른 가열 및 냉각은 잠재적으로 재료를 경화시키고 2 차 작업 (예 : 구멍 드릴링 및 태핑)을 어렵게 만들 수있는 야금 학적 변화를 일으킬 수 있습니다. 또한 균열이 발생하기 쉬운 열 영향 영역 또는 재주 조 층을 남기는 경향이 있습니다. 이것은 특히 항공기 엔진의 경우 튜브 절단에서 흔히 발생하는 문제입니다. 이 튜브는 종종 끝 부분이 벌어 지므로 피팅을 추가 할 수 있습니다.재주 조 층이있는 경우 생산 공정이 끝날 때 균열이 발생하여 값 비싼 부품이 폐기 될 수 있습니다. 리 캐스트 레이어를 제거 할 수 있지만 그렇게하면 프로세스에 단계가 추가됩니다.

ECG의 또 다른 이점은 그라인딩 휠에 드레싱이 필요하지 않다는 것입니다. 전기 화학 공정은 공작물 재료를 부드럽게하고 전해질 유체가 재료의 일부를 씻어 내기 때문에 재료는 기존의 연삭 공정 에서처럼 휠에 채워지지 않습니다. "결과적으로 휠은 처음에는 더 비싸지 만 훨씬 오래 지속될 것입니다."라고 Travia는 말합니다. 이는 또한 ECG가 기존의 연삭 공정, 특히 크리프 피드 연삭과 같이 연속 드레싱이 필요한 공정보다 빠르다는 것을 의미합니다. 휠은 더 오래 지속되지만 영원히 지속되지는 않습니다. 더 작아지고 성형 연삭 휠은 결국 모양을 잃어 다시 트루 잉해야합니다.

 
 
 
 

ECG는 또한 많은 2 차 프로세스를 제거 할 수 있습니다. 버를 남기지 않으며 EDM 및 레이저도 버가 발생하지 않고 절단 할 수 있지만 ECG는 약간의 가장자리 파손과 우수한 표면 마감을 제공합니다.

전기 화학 연삭에 사용

틈새 프로세스로서의 명성에도 불구하고 ECG는 광범위한 잠재력을 가지고 있습니다.

 
 
 
 
관절 경 면도기의 치아 클로즈업

 

ECG는 고온 합금을 쉽게 절단 할 수 있기 때문에 항공 우주 산업에서 일반적으로 사용됩니다. 의료 산업에서 피하 주사 바늘 및이 관절 경 면도기와 같은 부품 생산을위한 ECG 사용도 증가하고 있습니다.

응용 프로그램. Travia는 ECG가 응용 분야에 적합한 지 여부를 결정할 때 가장 먼저 묻는 질문은 "연삭 휠로 필요한 모양을 만들 수 있습니까?"라고 말합니다. 가능하다면 ECG를 살펴볼 가치가 있습니다. 이 공정은 기존의 형태 연삭을 포함하여 많은 기존 연삭 응용 분야를 대체 할 수 있습니다. "ECG는 대부분의 경우 기존의 그라인딩보다 훨씬 더 많은 금속을 제거 할 수 있으며 휠 수명이 훨씬 더 길어졌습니다."라고 그는 말합니다.

Travia는 ECG가 응용 분야에 적합한 지 여부를 결정할 때 가장 먼저 묻는 질문은 "연삭 휠로 필요한 모양을 만들 수 있습니까?"라고 말합니다. 가능하다면 ECG를 살펴볼 가치가 있습니다.

ECG는 모든 가공 및 연삭 작업을 대체 할 수 없습니다. 많은 밀링, 터닝 및 표면 연삭 공정을 포함하여 많은 양의 재료 제거가 필요한 응용 분야에는 적합하지 않습니다. "절단 크기를 늘리면 전원 공급 장치에 필요한 전류량이 증가합니다."라고 Travia는 설명합니다. "우리는 일반적으로 전원 공급 장치를 1,000A 이상으로 만들지 않으며 1,000A는 상당히 큰 비용입니다."

 
 
 
 

ECG의 가장 일반적인 두 가지 최종 시장은 의료 및 항공 우주입니다. 이 두 분야의 부품 형상은 매우 다를 수 있지만 ECG가 기존 가공 방법보다 쉽게 ​​절단 할 수있는 많은 일반적인 재료, 특히 고온 합금을 사용합니다. 이 분야는 또한 바늘과 벌집 모양과 같이 벽이 얇고 깨지기 쉬운 부품을 갖는 경향이 있으며 ECG는 기계 가공에 탁월합니다.

ECG의 가장 큰 성장 영역 중 하나는 피하 주사 바늘, 수술 바늘, 투관침, 생검 바늘을 포함하여 의료 공간을위한 연삭 바늘입니다. 기존의 니들 그라인더는 그릿 블라스팅 또는 전해 연마로 제거해야하는 버를 남깁니다. 그러나 이러한 과정은 바늘 끝을 무디게합니다. “무딘 바늘로 주사하는 것은별로 즐겁지 않을 것입니다.”라고 Travia는 말합니다.ECG는 바늘의 대부분을 효율적으로 연마하는 데 사용할 수 있으며 매개 변수를 마지막에 조정하여 큰 버없이 날카로운 팁을 만들 수 있습니다.

 
 
 
 

ECG의 또 다른 성장 영역은 튜브 컷오프입니다. 표준 고정 장치를 사용하여 Tridex의 ECG 기계는 직경 0.010 ~ 3 인치 범위의 튜브와 와이어를 절단 할 수 있습니다. 이 튜브의 응용 분야는 피하 주사 바늘에서 항공기 엔진의 작은 튜브에 이르기까지 다양합니다.

ECG 기술의 발전

 

다른 가공 공정과 마찬가지로 ECG 기술은 최근 몇 년 동안 발전했습니다. Travia는 Tridex의 전략에 대해“우리는 프로세스의 모든 변수를 최대한 제어 할 수 있기를 원합니다. 일반적으로 제어 시스템이 개선되어이 가공 프로세스가 다른 것과 마찬가지로 더 정확하고 반복 가능하게되었습니다.  

 
 
 
 

최근 몇 년 동안 전해질 관리도 개선되었습니다. Travia는“우리는 흐름을 더 잘 제어 할 수 있습니다. “전해질의 다양한 매개 변수를 모니터링 할 수 있습니다. 전해질이 변함에 따라 더 나은 제어를 얻고 절단 매개 변수를 조정할 수 있습니다.” 예를 들어 용액이 사용되면 금속을 흡수하고 전도성이 높아져 절단에 영향을 미칠 수 있습니다. 센서는 이제 용액에 용해 된 염의 양과 전도도, 흐름, 온도 및 pH를 측정 할 수 있습니다. Tridex 기계는 또한 방법론을 사용하여 솔루션을 변경할시기를 결정합니다. 이는 사용자가 이전에 많은 기술적 근거없이 내린 결정입니다.

Glebar가 Tridex를 인수함으로써 회사는 자동화를 탐구 할 수있었습니다. Glebar는 한동안 가이드 와이어 및 센터리스 연삭기를 자동화 해 왔으며 Tridex는 이러한 경험을 자체 제품에 적용하고 있습니다. Travia는 "이제 우리는 하나의 회사이므로 자동화를위한 모든 종류의 애플리케이션을 찾기 시작했습니다."라고 말합니다. 이 회사는 이제 팔레트 셔틀이있는 전기 화학 그라인더를 제공하여 사용자가 기계가 작동하는 동안 부품을 싣고 내릴 수 있도록합니다. 이렇게하면로드 시간이 단축되며 때로는 0이됩니다. 그에 따르면, "생산성을 크게 향상시킬 수 있기 때문에 상당히 호평을 받았습니다." 예를 들어, 기존 ECG에서 시간당 30 개의 부품을받는 고객은 다른 변경없이 팔레트 셔틀 기계에서 시간당 100 개의 부품으로 처리량을 늘릴 수있었습니다. 사용자는 로봇을 추가하여 기계를 싣고 내림으로써 팔레트 셔틀 시스템을 한 단계 더 발전시킬 수 있습니다.Tridex는 또한 머신 텐딩 로봇을 포함하는 포인트 그라인딩 머신을위한 자동화 시스템을 개발하고 있습니다.