Electrodischarge and electrochemical grinding of special materials

Abstract

In Electrochemical Machining (ECM), material is removed “atom by atom” as the result of an electrochemical dissolution process. Under optimal parameters for this process the tool has no wear and the quality of the surface layer, metal removal rate and accuracy are satisfactory for special application in the automotive or aerospace industries. However, ECM has also some limitations connected with electrolyte flow through interelectrode gap, machined surface passivation phenomena or heat and hydrogen generation, quick temperature increase and high probability of electrical discharges and difficulties with machining composite materials. In Electrodischarge Machining (EDM), material from workpiece is removed during electrical discharges occurring in the machining area as a result of material melting, evaporating and sometimes breaking as a result of high internal stresses. This way of material removal introduces significant changes in surface layer properties and reaching a satisfactory surface layer roughness and high accuracy is possible only for a rather small metal removal rate. In order to overcome the above-mentioned problems, some hybrid abrasive ECM and EDM processes have been worked out and successfully applied in industry. Here, some results from the authors’ own research, industrial applications and data from the literature are presented

W obróbce elektrochemicznej (ECM) materiał usuwany jest „atom po atomie” w wyniku procesu roztwarzania elektrochemicznego. W procesie tym przy zastosowaniu optymalnych parametrów nie występuje zużycie narzędzia, a jakość warstwy wierzchniej, prędkość usuwania materiału oraz dokładność są zadowalające dla specjalnych zastosowań w przemyśle samochodowym, lotniczym i kosmicznym. Obróbka ECM posiada też pewne ograniczenia związane z przepływem elektrolitu przez szczelinę międzyelektrodową, zjawiskami pasywacji obrabianej powierzchni, generowaniem ciepła oraz wodoru, szybkim wzrostem temperatury i dużym prawdopodobieństwem wyładowań elektrycznych oraz trudnościami w obróbce materiałów kompozytowych. W obróbce elektroerozyjnej (EDM) ubytek materiału z przedmiotu obrabianego realizowany jest podczas wyładowań elektrycznych występujących w obszarze obróbki w wyniku topienia, parowania, a czasem pękania materiału w wyniku dużych naprężeń wewnętrznych. Taki sposób usuwania materiału wprowadza znaczące zmiany właściwości warstwy wierzchniej, a osiągnięcie zadowalającej chropowatości warstwy wierzchniej i wysokiej dokładności obróbki jest możliwe przy stosunkowo niewielkiej prędkości usuwania materiału. W celu przezwyciężenia powyższych problemów, opracowano i z powodzeniem zastosowano w przemyśle hybrydowe procesy ścierne ECM oraz EDM. Poniżej przedstawiono wybrane wyniki badań własnych autorów, jak również zastosowania przemysłowe oraz dane literaturowe.