بخشی از مقاله
چکیده
در ماشینکاري الکتروشیمیایی از یک ابزار که به شکل قرینه پروفیل قطعهکار مورد نظر است، استفاده میشود. بنابراین طراحی ابزار یک مساله اساسی می باشد. در تحقیق حاضر سعی شده است با استفاده از حرکت یک نازل که الکترولیت را به شکل یک جت به گپ ماشینکاري می رساند، قطعات استوانه اي را ماشینکاري کرد. با حرکت جت الکتروشیمیایی بر روي قطعه کار در حال دوران پروفیل مورد نظر بر روي آن ایجاد می شود بدین ترتیب براي ماشینکاري انواع قطعات فقط از یک نازل استفاده می شود. بعلت استفاده از ولتاژهاي بالاتر و گپ ماشینکاري بزرگتر نسبت به روشهاي متداول ECM کنترل فرآیند بسیار ساده تر میشود.
1. مقدمه
ماشینکاري الکتروشیمیایی - Electrochemical Machining - ECM - - بر پایه کنترل فرآیند انحلال آندي قطعه کار میباشد. در این فرآیند ابزار کاتد - - - وقطعه کار آند - + - ، در طول فرآیند در یک سلول الکترولیتی قرار میگیرند. اصول این فرآیند در شکل 1 نشان داده شده است .[1] منبع تغذیه ولتاژ پایین و جریان بالا و الکترولیت از اجزاي اصلی سیستم ECM هستند. معمولاً الکترولیت یک محلول نمک معدنی مانند کلرید سدیم - NaCl - و یا نیترات سدیم - NaNO3 - میباشد.
این روش یک تکنولوژي مهم براي ماشینکاري مواد سخت و اشکال پیچیده و منحنی ها و پروفیل هاي پیچیده، بدون سایش ابزار و بدون ایجاد تنش هاي پسماند در قطعه کار می باشد3]و.[1 در شکل 2 قطعهاي نشان داده شده است که با روش ماشینکاري الکتروشیمیایی تولید شده است .[4] با این فرآیند می توان مواد مقاوم به خوردگی شیمیایی نظیر تیتانیوم، آلیاژهاي مس، سوپرآلیاژها و فولاد زنگ نزن را ماشینکاري کرد
فرآیند برداشت ماده غیرمکانیکی، ماشینکاري الکتروشیمیایی را براي ماشینکاري هر ماده رساناي الکتریسیته، بدون توجه به خواص مکانیکی آن از قبیل سختی، الاستیسیته و تردي را ممکن میسازد.
شکل -1 اصول ماشینکاري الکتروشیمیایی
شکل -2 تولید اشکال پیچیده با استفاده از ماشینکاري الکتروشیمیایی
2. تراشکاري الکتروشیمیایی
هر گاه ماشینکاري الکتروشیمیایی در شرایطی انجام شود که قطعهکار در حال دوران باشد به آن تراشکاري الکتروشیمایی - Electrochemical Turning - گفته میشود. در این شیوه، با حرکت ابزار بر روي قطعهکار در حال دوران پروفیل مورد نظر در آن ایجاد خواهد شد. هوچنگ - Hocheng - و پا - Pa - در سال 2001 با ساخت یک دستگاه آزمایشگاهی مطابق شکل 3 به بررسی استفاده از ابزارهاي دیسکی شکل براي پولیشکاري الکتروشیمیایی قطعات استوانه اي شکل پرداختند. آنها در سال 2002 تغییراتی در این دستگاه ایجاد کردند تا بتوانند از ابزارهاي تراشکاري براي پولیشکاري استفاده نمایند تا موجب صرفه جویی در هزینه پولیشکاري شوند. آنها به راحتی توانستند با استفاده از این روشها به زبري سطح حدود 0/4 میکرومتر دست پیدا کنند
در سال 2007 ابید - Ebied - و التاول - El-Taweel - از غلطکهاي پرداختکاري براي بهبود کیفیت سطح در پولیشکاري الکتروشیمیایی بصورت موفقیت آمیزي استفاده نمودند
شکل - a -3 دستگاه تراشکاري الکتروشیمیایی - b شکل ابزار و قطعهکار مورد استفاده در این روش [8]
3. استفاده از جت الکتروشیمیایی در تراشکاري
معمولاًدر ماشینکاري الکتروشیمیایی ابزار و قطعه کار در الکترولیت غوطه ور هستند، اثر جریانهاي سرگردان جدي است، مگر اینکه با روشهایی از تاثیر آنها کاسته شود. یک راه موثر براي کاهش این جریانهاي سرگردان استفاده از جت الکتروشیمیایی - Electrochemical Jet - EJ - - میباشد که شماتیک آن در شکل 4 نشان داده شده است.[9] یکی از مزایاي استفاده از جت الکتروشیمیایی این است که مقدار برداشت ماده فقط به جریان کاري بستگی دارد و در یک جریان کاري ثابت، اندازه گپ تاثیري بر آن نخواهد داشت. بنابراین براي ریزماشینکاري نیازي به سیستم کنترلی پیچیده براي تنظیم گپ ماشینکاري نمی باشد.
توزیع پتانسیل الکتریکی و دانسیته جریان الکتریکی در جت الکتروشیمیایی براي ماشینکاري سطح یک قطعهکار تخت توسط یوندا و کونیدا [10] محاسبه و در شکل 5 نشان داده شده است. این شکل نشان می دهد که پیکهاي جریان در مرکز جت الکتروشیمیایی می باشند و با دور شدن از مرکز به شدت کاهش پیدا میکنند.
