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29.Lavorazioni elettrochimiche - Coggle Diagram

- - - - Lavorazioni che rientrano nel machining definito non convenzionale:
        
         sorgente: dissoluzione elettrochimica
        
         utensile: elettrodo e elettrolita
      - Aspetti legati al funzionamento:
        
         rimozione di materiale
        
        o elettrolita fluisce tra elettrodo e pezzo provocando l’allontanamento di ioni sottratti al pezzo per dissoluzione anodica
        
         meccanismo
        
        o dissoluzione elettrochimica (scambio ionico)
      - Tipologia di processo
        
        Processo elettrochimico di rimozione del materiale, principalmente usato per taglio di materiali difficili con metodi più tradizionali:
        
         leghe ad alta resistenza
        
         leghe ad alta resistenza termica
        
         materiale conduttore
      - Tipi di lavorazioni
        
        Lavorazioni di foratura, sbavatura, forme complete e complesse, fori ciechi di piccolo diametro in materiali conduttori
      - Evoluzione del processo
        
        Faraday (1791-1867) studiò per primo l’elettrolisi: quando c’è passaggio di corrente tra due conduttori immersi in una soluzione.
        
        1929: Gusseff brevettò il primo sistema ECM.
        
        1950 inizia un significativo incremento dell’applicazione.
        
        Oggi, usato per materiali conduttori difficili da tagliare:
        
         per forare
        
         per fresare
        
         per rettificare
      - A partire da principio elettrolisi: cella elettrolitica, anodo e catodo ed
        elettrolita i diversi processi:
        
         elettroplaccatura pezzo al catodo viene coperto da un coating metallico
        
         elettropolishing dissoluzione dell’anodo nella cella elettrolitica (dissoluzione preferenziale di creste superficie diventa più piatta)
      - In genere, elettrolita nella cella è fermo o agitato a basse velocità (bassa velocità di deposizione o dissoluzione).
        
        ECM è simile all’elettropolishing dissoluzione anodica, ma accelerata.
        
        Dissoluzione anodica
        
        Esempio: Ferro in soluzione acquosa di cloruro di sodio
        
         Fe anodo
        
         reazione favorita (in termini energia):
        
        • Di conseguenza:
        
        la velocità della reazione dipende:
        
        • secondo la legge di Faraday: FORMULA
        
        dal peso atomico (Ma/Na),
        
        dalla valenza (z),
        
        dalla corrente e tempo (q)
        
        ma non dalla durezza o da altre proprietà del materiale
        
        al catodo si genera solo H2 → forma dell’elettrodo rimane inalterata
      - Processo ECM
        Funzionamento
        
        Massa disciolta all’anodo FORMULA
        
        volume disciolto; densità anodo
        
        MRR velocità di asportazione del materiale FORMULA
        
        dove C: del materiale (inversamente prop. alla valenza); η: rendimento (90-100%).
        
        Per avere opportune densità di corrente si agisce su:
        
         Conducibilità dell’elettrolita (↑)
        
         Gap: deve essere mantenuto quindi il catodo deve spostarsi:
        
        o accumulo nel gap di ioni metallici e prodotti gassosi
        dell’elettrolisi sono indesiderati
      - Circolazione forzata dell’elettrolita (3-30 m/s):
        
         Evita corto circuiti
        
         Limita il riscaldamento dell’elettrolita (che ↑conducibilità) problema ebollizione elettrolita
        
         Rimuove l’idrogeno (che ↓ conducibilità)
      - Caratteristiche
        
         Elevata corrente (c.c.), bassa tensione
        
         Pezzo (+) anodo
        
         Utensile anche sagomato (-) catodo
        
         Piccolo gap tra pezzo e utensile
        
         Flussaggio di elettrolita ad elevata velocità
- - - - o Sali inorganici: cloruro di sodio (NaCl), cloruro di potassio (KCl),
        nitrato di sodio (NaNO3), clorato di sodio (NaClO3)
        
        generano prodotti insolubili (residui)
        
        NaCl economico ma corrosivo e produce depositi
        
        NaNO3 buono per Al e CU ma passiva (scarsa finitura)
      - o Acidi o basi: acido solforico o idrossido di sodio:
        
        difficile ripetibilità (composizione)
        
        producono prodotti solubili (no residui)
  - - - o un buon conduttore elettrico e termico
      - o facilmente lavorabile
      - o chimicamente resistente
      - o buona rigidezza
  - - - • es. foratura ; :sezione trasversale
      - • migliora la finitura superficiale
      - • ↑ la velocità di avanzamento (per mantenere il gap costante):
    - - • Se troppo piccolo rischio corto circuito, flussaggio difficoltoso
      - • Se è troppo grande si abbassa MRR e peggiora la finitura superficiale
  - - - • tolleranze medie di circa 0.127 mm
      - • distribuzione correnti elettriche porta ad avere spigoli arrotondati
    - - • valutare la forma ottenibile sul pezzo es. drilling
      - • progettazione di un catodo che produca la corretta geometria sul pezzo
      - • rispetto delle specifiche di forma dell’anodo (levigatura delle superfici)
- - - - • catodo forato e l’elettrolita flussa dal centro
      - • maggior azione di dissoluzione è nella parte anteriore (lateralmente procede più lentamente → gap è maggiore)
      - • OVERCUT: dimensione diametro foro aumenta man mano che avanza,riduzione se:
        
        • invertire il flussaggio dell’elettrolita (da lato verso centro, rimuove gas –riduce reazioni laterali)
        
        • isolando elettricamente pareti laterali utensile (interrompere il passaggio di corrente)
        
        • scelta dell’elettrolita (maggiore efficienza di rimozione del materiale dove maggiore densità di corrente e viceversa)
    - - • zone di picco densità di corrente più elevata e vengono rimosse prima e rapidamente.
      - Tempi tra i 5 e i 30 s
    - - • utilizza gap costante su tutta la superficie del pezzo e una costante velocità di alimentazione del tool.
      - • Usata per la produzione di pale di compressori e turbine
      - • Elettrolita è fondamentale, deve fluire su tutta la superficie del pezzo, alti volumi di flussaggio e pressioni
  - - - • Lunga vita dell’utensile
      - • Lavorazione a singola passata
      - • Possibilità di lavorare materiali di qualsiasi durezza
        
        • Assenza di bave
        
        • Assenza di stress residui
    - - • Pezzo elettricamente conduttivo
      - • Manutenzione
      - • Può generare corrosione intergranulare
      - • Elevati costi di attrezzatura e setup
- - - - • fori servono a far passare aria che fluendo intorno alla pala forma layer di aria a T<<Tfusione che scherma la pala
      - • cavità radiali delle pale vengono effettuate in fonderia mentre i fori di raffreddamento mediante ECG
  - - - • velocità di flusso elettrolita inferiori (maggiori possibilità di forme)
      - • aumento della durata a fatica dei pezzi lavorati
      - • utilizzato per rimuovere strati superficiali ri-solidificati (elettroerosione)
  - - - • mola diventa catodo rotante (1200-2000 m/min) dotato di
        particelle abrasive:
        
        • mola con legante metallico (conduttore)
        
        • abrasivo diamante o ossido di allumino (isolanti che consentono di rimuovere prodotti elettrolisi)
      - Elettrolita: nitrato di sodio
    - - • 95% azione elettrochimica
      - • 5% azione abrasive
      - • finitura → 100% azione abrasiva
    - - FORMULA
      - Con : massa (g), I:corrente (A)
    - - • su carburi e leghe alto-resistenziali
      - • materiali molto duri (dove usura mola elevata)
      - • offshore industry: rimuovere cricche di fatica da strutture in acciaio sommerse (acqua mare è un elettrolita)