Elektrokimyasal İşleme

Transkript

1 Elektrokimyasal İşleme Prof. Dr. Akgün ALSARAN Bu notların bir kısmı Prof. Dr. Can COGUN un ders notlarından alınmıştır.

2 Anot, katot ve elektrolit ile malzemeye şekil verme işlemidir. İlk olarak 19. yüzyılda Faraday tarafından anodik işleme olarak keşfedildi lerden sonra Rus bilim adamı Gussef tarafından geliştirildi lardan sonra gaz türbini endüstrisinde kullanılmaya başlanıldıktan sonra yaygınlaştı. 1. Elektrokimyasal frezeleme 2. Elektro kimyasal taşlama 3. Elektro kimyasal çapak alma 4. Elektro kimyasal honlama

3 İş parçasından kopan metal iyonları katot takıma doğru ilerler (eletroliz). Ancak bu teknikte işleme aralığına elektrolitik sıvı püskürtülerek kopan metal iyonlarının katotda birikmesi önlenir. Takımın ön yüzey geometrisine uygun olarak aynı form iş parçasında oyulur.

4 İşleme esnasında oluşan reaksiyonlar; Akıma, Elektrolit tipine İş parçası malzemesine Elektrolit sıcaklığına bağlıdır. Katot tarafında M + - e - M (katodda metal yığılması) 2H + + 2e - H 2 (katodda metal yığılması) Anot tarafında M M + - e - (metal iyonunun oluşması) 2 H 2 O O 2 + 4H (Oksijen çıkışı) 2Cl - Cl 2 + 2e - (Klor çıkışı) Fe + 2(OH) - Fe(OH 2 ) (Genel reaksiyon-su içinde yeşil siyah çökelek) DC 4-30V ve A Takım ile iş parçası arasında 0.25µm

5 Kendi kendini düzeltme özelliği Dengeli koşullarda ilerleme yaparken takım ilerlemesi ani olarak artırılırsa takı-iş parçası aralığı ani olarak azalır. Ve güç kaynağından daha fazla akım çekilir. Fazla akım işleme hızını artırır. Buda aralığın tekrar büyümesine neden olur. Bu dengeleme işlemine kendi kendini düzeltme denir. Akım Kısıtlaması Devreden geçen akım elektrolit içerisinde büyük bir ısı açığa çıkarır. Aşırı akım değerlerinde elektrolitin kaynama teklikesi olacağından akım değerinde kısıtlama vardır ( A)

6 Sistem Parametreleri A. Elektrolit Görevleri İletkenlik sağlar. Elektroliz reaksiyonlarının oluşumunu sağlar. Ortamı soğutur. İşleme artıklarını ortamdan soğutur. Tipleri: Su + Tuz NaCl: Aşırı çökelme yapar, çok korozif NaNO 3 : Pasif tabaka oluşturur, işleme hızı düşüktür. İyi bir elektrolit: 1. İyi iletken 2. Düşük viskosite 3. Yüksek ısınma ısısı 4. Ucuz 5. Zehirli olmaması 6. Korozif olmaması gerekir.

7 Sıcaklık C arasındadır. Üst sıcaklıklarda özel soğutma devreleri kullanılır. Sıcaklık arttıkça elektrolitin iç direnci düşer ve bu durumda daha fazla akım geçer. Artan akım işleme hızını düşürür. Konsantrasyon Üst seviyeli konsantrasyonlar (%30-40 tuz) tercih edilir. Aşırı konsantrasyon tuzun kristalleşmesine ve bunun sonucunda işleme ortamının tıkanmasına sebep olur. Bunun sonucu yüzeylerin yanması gibi istenmeyen bir durum oluşur.

8 B. Takım İyi iletken ve işlenebilirliği iyi olmalıdır. Tipik örnekler: 1. Bakır 2. Pirinç 3. Bronz 4. Paslanmaz çelik 5. Grafit 6. Monel 7. Titanyum (maksimum saflıkta olmalı) C. İş parçası İş parçasının atom ağırlığı, değerliliği ve yoğunluğu doğrudan işleme hızını etkiler.

9 D. Güç Devresi Kısa devre ve ark oluşumlarını engelleyici devreler ile tchiz edilir. Gerilim ve akım değişimleri denetlenir (reaktör, saturatör, transformer gibi) E. İşleme Aralığı Tipik işleme aralığı mm arasındadır. İşleme aralığı gerilim ve takım ilerlemesi ile denetlenir. F. İşleme Hassasiyeti Elektrolit sıcaklığı arttıkça açıklık artar Gerilim arttıkça açıklık artar İlerleme miktarı arttıkça açıklık düşer. Yanal açıklık

10 Teknolojik rakamlar Boyut toleransı ± mm Silindirik toleransı mm Yüzey pürüzlülüğü çeliklerde µm Ra Koniklik mm/mm Ekonomik değerlendirme Tezgah maliyeti çok yüksek Güç kullanımı maksimum seviyede Tuz maliyeti düşük Mühendislik maliyeti yüksek Operatör maliyeti orta

11 Avantajları 1. Takım aşınması yok 2. Aynı takımla çok sayıda parçanın işlenmesi mümükün 3. İş parçası sertliğinin, tokluğunun işeleme etkisi yok 4. Üç boyutlu geometrilerin işlenmesi mümkün 5. İşlemde mekanik ve ısıl etki olmadığından metalürjik özellikler değişmez 6. Çapaksız işleme 7. Alışılmış yöntemlere göre yüksek işleme hızı Uygulamalar 1. Alın ve boy tornalama 2. Dar ve kör kanalların işlenmesi 3. Çok sayıda delik açılması 4. 3 boyutlu geometri işleme 5. Taşlama 6. Honlama Kısıtlamalar 1. Korozyon etkisi 2. Hidrojen kırılganlığı 3. Keskim kenar ve köşeler işlenemez (r=0.2mm) 4. İş parçası elektrik olarak iletken olmalı 5. Tezgahın alan gereksinimi büyük

12 Elektro kimyasal taşlama - Taş m/dk yüzey hızı mm DC 4-15 V, A/cm 2 Özellikle sert parçalarda tercih edilir (45Rc üstü). Elde edilen taşlama boyut toleransı konvansiyonel taşlamadan daha iyidir. İşleme mekanizması %10 mekanik, %90 elektro kimyasaldır. Mekanik işlemede, iş parçasında oluşan pasif yüzey tabakasının temizlenmesi, iş-parçası ile taş arası mesafenin sağlanması amaçlanır.

13 Elektro kimyasal taşlama Taşlama hızı, klasik taşlamadan 2-3 kat daha hızlıdır. Teknik bilgi 1. Toleranslar kötü: ±0.01mm 2. Yüzey pürüzlülüğü µm Ra Tungsten için, µm Ra çelik 3. İş parçasonda elde dilebilecek maksimum yarıçap 0.25mm. Klasik taşlamaya göre üstünlükleri 1. Çapaksız taşlama 2. Usul etki olmadığından metalurjik bozunma olmaz. 3. Mekanik taşlama olmadığından deformasyon oluşmaz. 4. Taşlama hızı daha yüksek. 5. Elde edilen yüzey pürüzlülüğü daha iyi Kullanım alanları 1. Karbür uçların açılarının verilmesi 2. Çok sert ve aşırı tok parçaların taşlanması 3. Büyük dişlilerin aşınma izlerinin yok edilmesi

14 Elektro kimyasal çapak alma DC 15 saniyede çapak temizlenir. Maske Delik çapının büyümemesi için maskeleme yapılır.

15 Elektro kimyasal honlama Elektrolit Hon gövdesi, bakır alaşımı, paslanmaz çelik Hon taşları, yalıtkan Boyut toleransı: ±0.01mm Yüzey pürüzlülüğü: µm Ra Silindirik tolerans: 0.005mm Avantajları 1. Hon taşı aşınması en düşük seviyede 2. Hız daha yüksek 3. İnce et kalınlıklı boruların honlanmasında üstün netice 4. Mekanik ve ısıl etkilenme yok Uygulama Seri üretimde, ince duvarlı boruların doğru boyuta getirilmesi