Mecanizado Electroquímico:Principio, Funcionamiento, Equipos, Aplicación, Ventajas y Desventajas

Hoy aprenderemos sobre el principio de mecanizado electroquímico, el funcionamiento, los equipos, la aplicación, las ventajas y desventajas con su diagrama. El mecanizado electroquímico es un proceso de mecanizado no tradicional en el que el metal se elimina por disolución electroquímica. Hoy en día este proceso es ampliamente utilizado en muchas industrias debido a su ventajoso funcionamiento. Este proceso puede tomar como inverso del proceso de galvanoplastia.

Mecanizado electroquímico (ECM):

Principio de mecanizado electroquímico:

El mecanizado electroquímico funciona según la ley de electrólisis de Faraday, que establece que si se colocan dos electrodos en un recipiente lleno de un líquido conductor o electrolito y se les aplica un voltaje de CC de alto amperaje, el metal puede agotarse del ánodo (terminal positivo) y chapado en el cátodo (terminal negativo). Este es el principio básico del mecanizado electroquímico. En este proceso de mecanizado, la herramienta se conecta con el terminal negativo de la batería (trabajo como cátodo) y la pieza de trabajo se conecta con el terminal positivo de la batería (trabajo como ánodo). Ambos se colocan en una solución electrolítica con una pequeña distancia. Cuando la corriente continua suministrada al electrodo, el metal se retira de la pieza de trabajo. Este es el fundamento básico del mecanizado electroquímico.

Diagrama de Soldadura Electroquímica

Equipo:

Fuente de alimentación:

En el proceso de mecanizado electroquímico, es deseable un alto valor de corriente continua alrededor de 40000A y un valor bajo de diferencia de potencial alrededor de 10-25V. Los electrodos se colocan en un espacio entre electro que es deseable para el mecanizado. Si el espacio entre electros no es demasiado pequeño, puede generar un arco o no es demasiado alto, por lo que no es adecuado para el mecanizado. Es de aproximadamente 1 mm. Esta corriente CC de valores altos se forma al convertir la corriente CA trifásica en corriente CC mediante el uso de un rectificador controlado de silicio.

Sistema de suministro y limpieza de electrolitos:

Consiste en un sistema de tuberías, un tanque de almacenamiento, una bomba, una válvula de control, un manómetro, un serpentín de calentamiento o enfriamiento, etc. En el proceso electroquímico, el metal extraído de la pieza de trabajo forma lodos que deben eliminarse del electrolito. Este sistema controla el flujo y la limpieza de la solución electrolítica en el contenedor. El sistema de tuberías está hecho de acero inoxidable, plástico reforzado con fibra de vidrio, MS revestido de plástico u otro material anticorrosivo similar. La capacidad del tanque es de aproximadamente 500 galones por cada 10000 A de corriente.

Herramienta y sistema de alimentación de herramientas:

La herramienta está hecha de un material anticorrosivo porque tiene que soportar un ambiente corrosivo durante mucho tiempo. También debe tener una alta conductividad térmica y ser fácilmente mecanizable. La precisión de la dimensión y el acabado superficial de la pieza de trabajo dependen directamente de la dimensión de la herramienta. Aquella parte de la herramienta que no se requiere para el mecanizado, debe aislarse correctamente porque la falta de aislamiento tiende a un mecanizado no deseado que da lugar a imprecisiones dimensionales.

Pieza de trabajo y sistema de sujeción de piezas:

En este proceso, la pieza de trabajo debe tener buena conductividad eléctrica. Con este método solo se puede mecanizar material conductor de electricidad. La pieza de trabajo se toma como ánodo en este proceso. Los dispositivos de sujeción del trabajo deben tener propiedades no conductoras.

Funcionamiento del mecanizado electroquímico:

El mecanizado electroquímico funciona a la inversa que el proceso de galvanoplastia. El metal se elimina del ánodo en electrolito y se convierte en escoria al hacer reaccionar los iones opuestos disponibles en el electrolito. Este proceso funciona de la siguiente manera.

• En ECM, el electrolito se elige de tal manera que no haya recubrimiento en la herramienta y la forma de la herramienta permanezca sin cambios. Generalmente, el NaCl en el agua toma como electrolito.
• La herramienta está conectada a la terminal negativa y el trabajo está conectado a la terminal positiva.
• Cuando la corriente pasa a través del electrodo, se produce una reacción en el ánodo o la pieza de trabajo y en el cátodo o la herramienta. Para comprender el funcionamiento adecuado, tomemos un ejemplo o el mecanizado de acero con bajo contenido de carbono.
• Debido a la diferencia de potencial, la disociación iónica tiene lugar en el electrolito.

NaCl     ↔     Na+     +    Cl-                              H2O     ↔      H+    +  OH-

• Cuando se aplica la diferencia de potencial entre la pieza de trabajo y la herramienta, los iones positivos se mueven hacia la herramienta y los iones negativos hacia la pieza de trabajo.
• Por lo tanto, el ion de hidrógeno se mueve hacia la herramienta. A medida que el hidrógeno llega a la herramienta, toma algunos electrones y se convierte en gas. Este gas va al medio ambiente.
• Cuando los iones de hidrógeno toman electrones de la herramienta, se crea una falta de electrones en la mezcla. Para compensarlo, se crean iones ferrosos en la pieza de trabajo (ánodo) que proporciona la misma cantidad de electrones en la mezcla. .

2H+     +      2e-    =      H2 ↑   en el cátodo                                Fe      =     Fe+ +    +      2e-      en el ánodo 

• Estos iones ferrosos reaccionan con iones de cloro opuestos o iones de hidroxilo y precipitan en forma de lodo.

Hierro (Fe)       ↔         Fe++       +       2e-                                Fe++    +     2Cl-    ↔       FeCl2                                Fe++    +     2(OH)-       ↔       Fe(OH)                                Fecl2      +      2(OH)-        ↔        Fe(OH)2     +       2Cl

• Esto convertirá ferroso o hierro en electrolito y completará el proceso de mecanizado. Este proceso de mecanizado proporciona un mejor acabado superficial porque el mecanizado se realiza átomo por átomo.

Para una mejor comprensión ver el siguiente video.

Aplicación:

• ECM se utiliza para mecanizar discos o palas de rotores de turbinas.
• Se puede utilizar para ranurar pinzas de paredes muy delgadas.
• ECM se puede utilizar para generar un perfil interno de la leva interna.
• Producción de anillos satélite y biela, mecanizado de engranajes y perfil largo, etc.

Ventajas y desventajas:

Ventajas:

• Puede mecanizar superficies muy complicadas.
• Se puede usar una sola herramienta para mecanizar una gran cantidad de piezas de trabajo. Teóricamente, no se produce desgaste de la herramienta.
• El mecanizado de metal es independiente de la resistencia y la dureza de la herramienta.
• ECM proporciona un acabado superficial muy alto.

Desventajas:

• Alto costo inicial de la máquina.
• El diseño y el sistema de herramientas son complejos.
• La propiedad de fatiga de la superficie mecanizada puede reducirse.
• El material no conductor no se puede mecanizar.
• El orificio ciego no se puede mecanizar desde ECM.
• Los requisitos de espacio y superficie son elevados en comparación con el mecanizado convencional.

Se trata del principio de mecanizado electroquímico, el funcionamiento, los equipos, la aplicación, las ventajas y las desventajas. Si tiene alguna consulta sobre este artículo, pregunte comentando. Si te ha gustado este artículo, no olvides compartirlo en tus redes sociales. Gracias por leerlo.