Gia công điện hóa là gì ? Các phương pháp gia công điện hóa

Gia công bằng điện hóa là gì ? Nguyên lý gia công ra sao ? Các thông số công nghệ ? Ưu và nhược điểm của phương pháp này là gì .. Tất cả những câu hỏi đó sẽ được chúng tôi trả lời qua bài viết dưới đây bạn nhé!

Gia công điện hóa là gì ?

Gia công bằng điện hóa là phương pháp gia công đặc trưng để gia công những bề mặt có hình dáng nhất định bằng phương pháp ăn mòn điện hóa. Dùng trong khoan lỗ điện hóa hay còn gọi là gia công điện hóa, mài điện hóa, làm sạch bavia bằng điện hóa (hay đánh bóng điện hóa). Bản chất của phương pháp gia công này là không có sự tác động cơ khí của dụng cụ tới bề mặt gia công.

Nguyên lý gia công điện hóa

Phương pháp gia công điện hoá dựa trên cơ sở định luật điện phân của Faraday. Trong quá trình gia công, chi tiết được nối với cực dương còn dụng cụ được nối với cực âm của nguồn. Hai điện cực điều được đặt vào trong bể đựng dung dịch điện phân. Khi đóng mạch điện và các điều kiện điện phân hợp lý, dòng điện đi qua bể có tác dụng làm hoà tan kim loại ở anod với 1 lượng được xác định theo định luật Faraday. Lượng chất kết tủa hoặc hoà tan do điện phân tỷ lệ với lượng điện chạy qua.

Lượng các hoạt chất kết tủa hoặc hoà tan bằng lượng điện tương đương, tỷ lệ với thành phần hoá trị của chúng (với hợp kim có nhiều thành phần nguyên tố khác nhau). Nếu đồng thời với sự hòa tan anod, mà lấy đi lớp bề mặt có kết cấu không còn chặt chẽ, thì đó là quá trình mài điện hóa. Ở phương pháp đánh bóng điện hóa thì chúng ta chỉ tận dụng tác dụng điện hóa. Chúng ta không muốn làm thay đổi hình dạng bề mặt, mà chúng ta chỉ gia công làm mất đi những gồ ghề li ti trên bề mặt đó mà thôi. Ở phương pháp gia công điện hóa, tính chất vật lý của nguyên liệu làm anod (vật gia công) không ảnh hưởng đến năng suất lấy phôi, vì vậy phương pháp này thường dùng để gia công những vật liệu khó cắt gọt.

Áp dụng luật Faraday vào gia công điện hóa

Nếu dùng catod làm khuôn có hình dáng gần giống với lỗ mà ta muốn gia công thì ở bề mặt gần nhất với catod sự hoà tan anod diễn ra mạnh nhất. Lý do là điện trở suất của dd điện phân lớn hơn của kim loại. Như vậy dòng điện tập trung vào điện cực nhỏ nhất tức là ở đây có dòng điện lớn nhất, bằng cách đó cực catod dần dần ăn vào anod.

 

Cơ sở lý thuyết của gia công điện hóa

Định luật 1 Faraday

Trong đó:

• m – Lượng kim loại hoà tan (g)
• I – Cường độ dòng điện (ampe)
• t – Thời gian (giờ)
• F – Hằng số Faraday, và là điện lượng cần thiết để hoà tan 1 đương lượng gam của kim loại F = 96496 colomb
• K – Đương lượng điện hóa tức khối lượng của chất (tính bằng mg) được giải phóng khi có 1 điện lượng colomb đi qua dung dịch điện phân.

Định luật 2 Faraday

Các đương lượng điện hóa tỉ lệ với đương lượng gam của các chất được giải phóng trong quá trình điện phân. Đương lượng gam bằng tỉ số giữa trọng lượng nguyên tử A và hóa trị n. Vậy:

với đơn vị [K] = g/A.s; g/A.ph; mm3/A.s ; mm/A.s

Công thức của định luật hợp nhất

Trong thực tế khi gia công kim loại không tinh khiết hoặc các hợp kim của chúng gồm nhiều hợp chất khác nhau (ví dụ thép hợp kim) thì đương lượng điện hoá của chúng được xác định 1 cách tương đối theo các thành phần hợp kim như sau:

 

Trong đó:

• P1, P2,… Pn là thành phần hợp kim trong kim loại, tính theo phần trăm trọng lượng
• K1, K2,…Kn là đương lượng điện hóa của mỗi thành phần hợp kim trong kim loại.

Máy và dụng cụ gia công điện hóa

Điện cực dụng cụ – catod

Vật liệu chế tạo điện cực phải được chế tạo bằng các kim loại có tính dẫn điện cao, độ bền chống rỉ tốt, điển hình như thép không rỉ, thép chịu nhiệt, hợp kim titan, grafit,… Để tạo biến dạng của dụng cụ có thể sử dụng các phương pháp sau: gia công cắt gọt đúc chính xác, mạ chất dẻo, phun kim loại.

Dung dịch điện phân

Vai trò quan trọng của dung dịch điện phân là tạo sự di chuyển của các tia lửa điện bằng các ion giữa các anod và catod. Ngoài ra các ion của dd điện phân còn tham gia tích cực vào các phản ứng điện cực. Dung dịch điện phân được sử dụng để hòa tan liên tục kim loại của chi tiết (anod) do đó thành phần của nó phải được chọn đúng để tránh khả năng tạo các chất không hòa tan gây ra sự trơ hóa bề mặt của chi tiết. Vì vậy sự tồn tại của các ion hoặc các nhóm ion trong dd điện phân phụ thuộc vào các tính chất của nó.

Phản ứng điện cực xảy ra ở catod vì vậy cần phải nghiên cứu sự phóng các ion đã nạp điện, chúng không được kiềm chế quá trình hòa tan các anod. Trên catod không nên có sự kết tủa các ion kim loại có trên dung dịch điện phân vì như vậy sẽ làm thay đổi hình dáng của catod và gây ra sai số hình dáng chi tiết. Do đó các cation của dung dịch điện phân không được là kim loại vì chúng sẽ tạo sự kết tủa trên dụng cụ (làm bằng vật liệu là thép hoặc đồng,…) thông thường các cation là hidro, kiềm như natri, kali,…

Các thông số công nghệ của gia công điện hóa

Năng suất gia công

Năng suất gia công được tính bằng lượng nguyên liệu được lấy đi trong 1 đơn vị thời gian (cm3/phút) và tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện. Như đã xác định theo định luật Faraday, tốc độ tiến của điện cực cũng ảnh hưởng đến năng suất. Tốc độ này là hằng số với dd điện phân thường dùng là NACL, KCL, và NANO3 và nhiệt độ dung dịch từ 90÷125°C. Ngoài ra còn các yếu tố như điện áp, khả năng dẫn điện của dung dịch điện phân, vật liệu làm điện cực cũng ảnh hưởng đến năng suất gia công.

Hình bên trên trình bày mối quan hệ với mật độ dòng điện và khe hở giữa dụng cụ và chi tiết. Khe hở này thường có giá trị từ 0,075÷0,75 mm, giá trị mật độ thường là 2,32 đến 3,1 A/mm2 (1500÷2000 A/inch2) và tốc độ bóc vật liệu tương ứng là 16,38 mm3/phút/1000A.

Độ chính xác gia công

Trong quá trình gia công, giữa vật gia công và mặt đầu của điện cực tồn tại khe hở (h). Trong trường hợp khoan lỗ cụt, thì nó có ảnh hưởng tới độ chính xác và độ sâu của lỗ. Với tốc độ tiến không đổi của điện cực, thì khe hở là hàm số của điện áp:

Trên thực tế thì mối quan hệ đó thay đổi theo đồ thị dưới đây.

Có thể thấy rằng đồ thị không phải là đường thẳng do ảnh hưởng của những yếu tố khác nhau (như dòng chảy). Có thể rút ra kết luận rằng, bằng cách nâng tốc độ tiến điện cực thì có thể giảm sai số của khe hở, tức là giảm sai số gia công, thậm chí có thể nâng điện áp lên thì sẽ làm khe hở trở nên không đổi. Dòng điện không những chỉ đi qua khe hở mặt đầu, mà cả ở khe hở giữa thành trong của lỗ với mặt bao quanh điện cực. Ở khe hở này thì tác dụng điện hóa của dòng điện xảy ra chậm hơn. Tốc độ hòa tan tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa các bề mặt của điện cực. Do đó trường hợp gia công lỗ bằng điện cực hình trụ thì đường sinh của lỗ có dạng parabol.

Kích thước của khe hở trên sẽ là hàm số của độ sâu lỗ như đã trình bày ở hình dưới đây:

Ở đây cũng nhận thấy rằng nếu tăng tốc độ tiến cực thì có thể làm giảm sai số hình dạng. Sai số hình dạng có thể hạn chế bằng cách tạo hình điện cực một cách phù hợp. Nếu bọc cách điện ở chung quanh cho đến cạnh của mặt đầu thì có thể ngăn chặn sự hòa tan ở mặt bên, lỗ sẽ có đường sinh song song. Hình dạng điện cực phổ biến như trên hình bên dưới, ở đó đường kính ngoài của ống nhựa cách điện phải nhỏ để không ngăn cản sự lưu thông của dung dịch. Bán kính vê tròn chu vi ngoài của mặt đầu chỉ là 0,13 – 0,18 mm. Mặt đáy của lỗ không bao giờ bằng phẳng, mà có ụ nổi lên, nếu ta muốn làm nhẵn thì cần có một bước gia công riêng.

Trường hợp gia công lỗ có tiết diện thay đổi, thì không dùng được điện cực có vỏ cách điện. Ở đây khoảng cách điện cực phụ thuộc rất nhiều vào thông số hình học và các thông số khác, do đó trong thực tế không thể chuẩn bị trước một điện cực được tạo hình theo đúng kích thước và hình dáng của lỗ cần gia công. Bằng thực nghiệm người ta tạo hình điện cực phù hợp. Phương pháp này khá tốn kém, do đó chỉ có trong sản xuất hàng loạt thì mới có hiệu quả kinh tế. Điện cực không mòn, có thể dùng để gia công nhiều lần, độ chính xác của lỗ có thể đảm bảo được 0,02 mm. Muốn bảo đảm đạt độ chính xác kích thước cao người ta thường lọc sạch dung dịch trong quá trình gia công.

Chất lượng bề mặt

Độ bóng bề mặt khi gia công bằng điện hóa được hình thành rất tốt. Nếu tăng tốc độ tiến của điện cực và tăng cường độ dòng điện sẽ làm giảm độ nhấp nhô của bề mặt, như vậy độ bóng bề mặt rất tốt khi được gia công với công suất lớn. Đặc biệt là thép austenit. Với thép cacbon thì bề mặt thô hơn (Rmax = 5÷10 µm). Bề mặt sau khi gia công có thể đánh bóng đạt Rmax <1 µm với thép không rỉ, chịu nhiệt và chịu mài mòn. Vật liệu sau khi gia công vẫn giữ được tính chất của nó, không có sự thay đổi trong cấu trúc, không có ứng suất dư và biến cứng bề mặt.

Phạm vi ứng dụng

Lượng phoi lấy đi không phụ thuộc vào các tính chất cơ học của kim loại. Công nghệ này có tính kinh tế cao trong trường hợp ứng dụng để gia công các vật liệu cứng, khó cắt gọt. Trừ một số kim loại hiếm, còn tất cả kim loại khác đều có thể gia công bằng công nghệ này. Cacbon có tác dụng kiềm chế hiện tượng điện hoá, do đó thép có thành phần cacbon cao thì ít có khả năng gia công bằng công nghệ này. Gang thì đặc biệt khó gia công vì có hạt grafit. Tương tự như vậy với carbide của titan và wolfram. Do đó nói chung không gia công điện hoá các hợp kim cứng.

Công suất trung bình thì có giới hạn. Còn lượng phoi lấy được thì không, nó tăng khi bề mặt tăng, vì vậy gia công bề mặt lớn thì có tính kinh tế cao. Khoan sâu bằng điện hoá ngày càng được thực hiện với thiết bị có năng suất lấy phoi càng lớn. Hiện nay đã có thiết bị 20.000 A với năng suất lấy phoi 33 cm3/ph, tốc độ tiến điện cực là 12mm/phút và mật độ dòng điện 800 A/cm2, loại thiết bị này có kích thước lớn và cứng vững, vì áp suất của dung dịch điện phân lên đến 10-24 atm, lực tác dụng lên bề mặt vô cùng lớn.

Độ chính xác gia công lỗ rỗng là 0,02-0,03 mm, độ nhẵn bề mặt đạt Ramax = 0,03 µm. Một phạm vi ứng dụng đặc trưng là gia công lỗ nhỏ, từ 0,3 mm. Phổ biến nhất là dùng gia công tạo hình không gian phức tạp bằng thép chịu nhiệt, chịu mài mòn và thép không rỉ. Ví dụ đặc trưng là gia công cánh tuabin. Hai điện cực gia công với tốc độ tiến cực e = 0,18mm/phút, cùng tiến đồng thời, và việc gia công chỉ mất 5-10 phút. Trên máy mài thì thao tác này phải mất gần một giờ.

Một trường hợp ứng dụng đặc biệt là: điện cực gia công là một ống, được uốn theo qui định, tiến theo một hướng nhất định, để tạo hình mà không cần làm mòn hết cả khoảng thể tích vật liệu cần phải lấy đi. Điện cực là một ống có sẻ rãnh. Phương pháp này có thể gia công một cách chính xác những vật quay đối xứng (vật gia công quay hay điện cực quay), phương pháp này gọi là tiện mài bóng, ứng dụng rất thích hợp để gia công van hình cầu, các rãnh vành khăn,…

Trong những năm gần đây, công nghệ điện hoá chiếm lĩnh việc gia công lỗ sâu, kích thước đường kính nhỏ, nhưng chỉ kinh tế trong sản xuất hàng loạt, đòi hỏi thiết bị có sản lượng lớn. Công nghệ điện hoá ngày nay được áp dụng phổ biến ở các nước phương tây. Tuy nhiên cũng có nhược điểm là chi phí lớn cho điện cực, máy lớn có giá trị rất cao. Trường hợp gia công với sản lượng trung bình thì không đủ sức cạnh tranh với cắt gọt thông thường.

Các phương pháp gia công điện hóa

Mài điện hóa

Mài điện hoá là dạng đặc biệt của phương pháp gia công điện hoá trong đó đá mài quay (catod) là một đĩa mài hình vành khăn dẫn điện có gắn các hạt kim cương, hoặc carbid silic hoặc cô ranh đông, được dùng đễ tăng cường sự hoà tan của bề mặt kim loại gia công (anod). Vật liệu dùng cho mài điện hoá là oxít nhôm và kim cương. Vật liệu kết dính hoặc là kim loại (cho hạt mài kim cương) hoặc là nhựa trộn với các hạt kim loại để tạo thành chất dẫn điện (cho oxít nhôm). Các hạt mài nhô ra từ đá mài tiếp xúc với chi tiết gia công hình thành nên khe hở trong mài điện hoá. Tác dụng cọ xát của những hạt mài của đĩa mài ngăn cản quá trình tự kiềm chế của anod. Dòng dung dịch điện phân đi qua khe hở giữa các hạt mài để thực hiện chức năng của nó.

Những hạt mài có hai nhiệm vụ song hành. Một mặt chúng là những hạt cách điện, và quyết định kích thước của khe hở (0,02-0,08 mm), bảo đảm sự lưu thông của dung dịch điện phân và loại trừ khả năng bị ngắn mạch, mặc khác chúng đẩy ra khỏi dung dịch điện phân lượng vật liệu đã bị bóc đi và lớp còn bám trên vật gia công. Điều rất quan trọng là sự lấy phoi là kết quả của quá trình điện hoá, và tác dụng mài bóng ở đây chưa phải là quyết định.

Phương pháp có năng suất cao gấp 2 lần so với phương pháp mài thông thường. Có hai phương pháp mài bằng điện hóa: đó là dùng đá mài dẫn điện và dùng đá mài trung tính (không dẫn điện).

Trong trường hợp thứ nhất người ta dùng đá mài dẫn điện. Năng suất gia công của phương pháp có thể đạt 1000 mm3/phút. Độ chính xác của kích thước gia công đạt cấp 2, còn độ bóng bề mặt gia công đạt cấp 7-8, đôi khi cấp 10-12 (khi lượng dư gia công 0,01-0,05 mm). Ưu điểm của phương pháp: có khả năng mài được bất kỳ kim loại nào, không phụ thuộc vào độ cứng hay độ dẻo và không có phóng điện hồ quang hay tia lửa điện. Nhược điểm của phương pháp: mật độ dòng điện lớn đòi hỏi phải có công suất nguồn điện lớn và tiêu hao chất điện phân lớn. Phương pháp này được dùng để mài rãnh thoát phoi trên các dụng cụ hợp kim cứng và mài nhiều loại chi tiết hợp kim cứng khác.

Đặc điểm chung

• Năng suất cao.
• Các thông số về chất lượng của bề mặt được mài: Độ bóng bề mặt khi mài bằng điện phân rất tốt. Độ nhám có thể đạt tới Ra = 0,04 µm. Hiện tượng điện hoá đóng vai trò chính yếu. Do đó trên bề mặt gia công không có những đường gân nằm theo hướng tiến của điện cực gia công. Các hạt trên bề mặt vẫn còn nguyên. Độ bóng rất ít phụ thuộc vào độ lớn của hạt mài.
• Các thông số khác của lớp bề mặt giống như ở trường hợp gia công điện hoá. Ở đây không có tổn hao nhiệt nhiều, cũng không có biến đổi trong cấu trúc tế vi và cũng không thấy có hiện tượng hóa cứng bề mặt cũng như không có ứng suất dư bên trong. Do không có ứng suất dư, nên điều này rất thuận lợi cho việc gia công hợp kim cứng, có thể tránh được hiện tượng rạn nứt khi mài.
• Đá mòn tương đối nhiều, trung bình khoảng 10÷15 % thể tích kim loại bị tách ra khỏi vật gia công.
• Mật độ dòng điện trên mặt gia công thấp và do không cò sự tiếp xúc của kim loại với nhau nên ít bị đốt nóng và đốt cháy.
• Điện áp thấp.
• Độ chính xác về hình dáng hoàn toàn phụ thuộc vào độ chính xác của đĩa mài. Thông thường người ta áp chặt vật gia công vào mặt đầu của đĩa, nhờ có bàn toạ độ mà có thể làm chuyển động vật gia công, và bảo đảm độ chính xác gia công là 0,01 mm.

Phạm vi ứng dụng và tính kinh tế: 

Phương pháp mài bằng điện phân chủ yếu ứng dụng mài sắc các dụng cụ bằng hợp kim cứng, thỉnh thoảng chúng ta thấy ứng dụng trong mài mặt đầu, mặt phẳng hoặc mặt bao quanh có vật liệu bằng vật liệu khó cắt gọt. Gần đây người ta đang thử nghiệm thành công việc mài khuôn mặt trụ trong bằng mài điện phân.

Năng suất mài bằng điện phân hợp kim cứng cao hơn nhiều lần so với mài thông thường. Hình sau so sánh giữa mài thông thường mài kim cương và mài điện phân về độ bóng bề mặt và năng suất lấy phoi.

Nó cũng có nhược điểm là thiết bị đắt tiền hơn, tuy nhiên nhìn tổng hợp thì ưu điểm vẫn trội hơn. Đây là phương pháp tiên tiến hàng đầu để mài sắc dụng cụ từ hợp kim cứng rẻ nhất và chất lượng cao nhất.

Sử dụng trong phương pháp mài khôn điện hóa, mặc dù giá thành thiết bị cao nhưng phương pháp gia công này nhanh gấp 5 lần phương pháp mài khôn truyền thống, và được sử dụng chủ yếu trong gia công hoàn tất bề mặt trong của xilanh.

Đánh bóng điện hóa

Là phương pháp bổ sung cho gia công điện hóa. Mục đích của đánh bóng điện hóa không phải là lấy phoi mà là đánh bóng bề mặt. Tất nhiên có lấy đi một chút ít nguyên liệu. Khác với các phương pháp gia công điện hóa khác, ở đây khoảng cách điện cực lớn hơn, hình dáng của vật liệu gia công sẽ không hình thành giống như của điện cực làm dụng cụ gia công, điện cực không chuyển động trong quá trình gia công, mật độ di chuyển của dòng điện thấp hơn và tốc độ di chuyển của chất điện phân thấp hơn nhiều, tốc độ bóc vật liệu cũng giảm.

Trong phương pháp đánh bóng điện hoá vật gia công (anod) và điện cực dương (catod) được nhúng vào dung dịch một cách độc lập nhau. Khi có dòng điện đi qua thì sự hoà tan anod bắt đầu, dòng điện tập trung ở những điểm nhô lên, còn chỗ lõm là màn muối mỏng từ dung dịch điện phân tách ra. Bề mặt gồ ghề dần dần mất đi và trở nên nhẵn bóng và óng ánh (gọi là óng ánh anod).

Nguyên lý đánh bóng điện hóa:

Chi tiết gia công 2 được đặt trong bể chứa chất điện phân 1. Khi nối nguồn điện 5 với dụng cụ 3 và chi tiết gia công 2, đỉnh và đáy nhấp nhô 4, 6 dần dần được san phẳng. Ta thấy các đường lực do điện cực tạo ra đều tập trung hướng vào các đỉnh nhấp nhô 4, do đó các đỉnh này được san phẳng nhanh hơn các đáy 6. Độ bóng bề mặt gia công có thể đạt cấp 12-13.

Ba thông số ảnh hưởng đến quá trình:

• Mật độ dòng điện trên bề mặt được đánh bóng.
• Nhiệt độ của dung dịch điện phân ở gần phần vật gia công.
• Thời gian đánh bóng.

Ngoài các yếu tố trên, còn có những yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình gia công như: vật liệu của vật cần đánh bóng, thành phần dung dịch điện phân, điện áp giữa catod và anod. Với phương pháp đánh bóng bằng phương pháp điện hóa, có thể đánh bóng các vật liệu bằng thép cacbon, thép hợp kim, đồng, đồng thau, thiếc, nhôm, niken .v.v. Tất nhiên với các dung dịch điện phân khác nhau. Để đánh bóng thép thì dung dịch 65% acid photphoric, 15% acid nitric, 6% carbid crôm, và 14% nước. Thông thường dùng dung dịch có nồng độ đậm. Sau khi đã thành thạo, hiểu kĩ các tính chất của dung dịch, thì hãy dùng dung dịch đó. Khi dùng thử dung dịch thì cho dẫn qua dung dịch một dòng điện 12 A.giờ/lít. Nhiệt độ tối ưu của dung dịch là 70°C để đánh bóng 1 dm2 thì dùng một lít dung dịch qua 6 giờ, sau đó bổ sung để phục hồi dung dịch.

Đánh bóng điện hóa không ứng dụng để sửa chữa các bề mặt quá gồ ghề. Độ ghồ ghề được giảm nhiều lắm cũng chỉ được 3-4 cấp. Đánh bóng điện hóa bề mặt thô dù có tiến hành trong thời gian dài cũng không làm mất đi những vết rạn nhỏ li ti và những nhấp nhô trên đó. Nếu sau khi đánh bóng bằng phương pháp thông thường mà tiến hành đánh bóng bằng điện phân, thì bề mặt có khả năng chịu ăn mòn tốt và có ứng suất chịu mỏi tốt, hệ số ma sát giảm mà không gây tác hại nào trên bề mặt. Có thể dùng phương pháp quang học (phản chiếu và giao thoa) để kiểm tra độ bóng.

Để có thể gia công đánh bóng bằng điện phân, bề mặt phải thật sạch, không có dầu mỡ, và chỉ như vậy mới gia công được. Phương pháp đánh bóng điện hóa tiến hành theo quy trình như sau:

• Làm sạch mỡ trên mặt gia công.
• Làm khô.
• Phủ bằng nhựa perclorvinil trên các bề mặt không đánh bóng.
• Đánh bóng bằng điện phân.
• Làm sạch dung dịch điện phân còn dư trên bề mặt gia công bằng dung dịch trung hoà.
• Làm sạch bằng nước lạnh.
• Trung hoà bằng dung dịch 3% natri cacbonat.
• Làm sạch bằng nước nóng đang chảy.

Lưu ý : lấy vật gia công ra khỏi dd điện phân khi vẫn còn điện áp , nếu không bề mặt sẽ bị đen.

Khoảng cách giữa vật gia công và điện cực là khá lớn. Sự hoà tan nguyên liệu xảy ra trên mọi điểm của bề mặt, nhưng ở trên cạnh thì nhiều hơn. Cực catod cần có hình dạng sao cho điện trường phân bố đồng nhất. Vật liệu điện cực catod thường là chì. Hình sau có thể thấy điện cực catod và vật gia công có hình dạng mặt phẳng:

A: điện cực catod và B: vật gia công

Có thể gia công hàng loạt những vật nhỏ, tốc độ của băng chuyền có thể điều chỉnh sao cho thời gian đã qua dung dịch phù hợp với thời gian gia công.

Ngoài ra còn có thể đánh bóng ở mặt trong của lỗ cũng như mặt ngoài và trong mặt trụ.

Ưu điểm cũng như tính chất của phương pháp đánh bóng điện hóa

• Năng suất đánh bóng bằng 3-4 lần so với đánh bóng bình thường
• Độ bóng bề mặt rất tốt.
• Có thể đánh bóng bề mặt trong và bề mặt ngoài có bất kì hình dạng nào.
• Năng suất gia công tăng mà không đòi hỏi nhiều lao động bằng tay.
• Thiết bị gia công rẻ và đơn giản.
• Chất lượng bề mặt được cải thiện hơn.
• Có khả năng đánh bóng những bề mặt cứng.
• Không có biến dạng và thay đổi cấu trúc lớp bề mặt.
• Có khả năng tự động hóa được quá trình gia công.
• Giảm nhẹ điều kiện lao động của công nhân.

Nhược điểm của phương pháp là:

• Độ bóng bề mặt phụ thuộc vào độ đồng nhất của vật liệu.
• Khó giữ đúng được kích thước và hình dạng cũ.
• Tuổi thọ của dung dịch điện phân có hạn.
• Chỉ áp dụng đối với bề mặt không quá gồ ghề.
• Có thể ứng dụng phương pháp đánh bóng điện hóa để đánh bóng các mẫu kim loại để soi kính hiển vi. Hiện nay đã chế tạo được loại thiết bị đánh bóng có thể theo dõi quá trình đánh bóng qua kính hiển vi.

Gia công lỗ điện hóa

Gia công lỗ điện hoá hay còn gọi là khoan điện hóa là ứng dụng cuả phương pháp gia công điện hoá trong việc khoan các lỗ rất nhỏ bằng cách sử dụng các dòng điện có áp kế cao và dung dịch điện phân axít. Dụng cụ như là một đầu thuỷ tinh có điện cực bên trong. Người ta có thể sử dụng một ống thuỷ tinh có nhiều nhánh để gia công cùng một lúc 50 lỗ. Công nghệ này được phát triển để khoan các lỗ làm mát trong các tua bin của động cơ phản lực. Các lỗ không chịu áp suất này có đường kính từ 0,1÷0,76 mm (0,004÷0,030 inch) với tỉ lệ giữa chiều sâu và đường kính lỗ là 50:1, thông thường được làm từ hợp kim nickel và cobal. Axít được dùng để kim loại hoà tan vào dung dịch thay vì kết tủa.

Phương pháp gia công này có thể được sử dụng để khoan các lỗ định hình làm bằng kim loại khó gia công, dẫn điện. Với các lỗ chiều sâu đến 610 mm và đường kính từ 0,5÷1,27 mm thì có thể gia công bằng phương pháp này. Phương pháp này có đặc điểm là dùng điện áp 1 chiều thấp từ 5÷10 volt và các điện cực đặc biệt là những ống dài, thẳng, kháng axít được bọc bên ngoài bằng lớp men cách điện. Dòng axít được tăng áp đi qua ống và trở về khe hở (0,025÷0,05 mm) nằm giữa thành ống và thân của lỗ.

Chi tiết gia công 1 là anod (cực dương) còn dụng cụ là ống đồng 2 (cực âm) được bọc cách ly với bên ngoài và được ấn xuống chi tiết gia công lò xo 3. Dưới một áp lực nào đó, chất điện phân chảy qua ống đồng, tạo ra khe hở nhỏ giữa phôi và dụng cụ, do đó nó đẩy những hạt kim loại nhỏ (hay dung dịch) của phôi (cực dương) ra ngoài. Như vậy, lỗ trên phôi (chi tiết gia công) được hình thành. Hình dạng của lỗ phụ thuộc vào hình dạng của điện cực dụng cụ. Khi khe hở giữa các điện cực nhỏ và dòng điện phân mạnh, mật độ dòng điện có thể đạt 200÷300 a/cm2, còn tốc độ bóc tách kim loại theo chiều dài tới 6mm/phút. Độ bóng bề mặt gia công đạt cấp 8-9, còn độ chính xác gia công khoảng 0,02 mm.

Làm sạch bavia bằng điện hóa

Làm sạch bavia điện hoá là 1 phương pháp gia công điện hóa trong việc tách kim loại trong các máy hay góc của chi tiết bằng cách hòa tan anod. Sơ đồ bố trí của phương pháp làm sạch bavia điện hóa được trình bày trên hình bên trên. Phương pháp điện hóa rất thích hợp cho việc đánh bavia các chi tiết có hình dáng phức tạp.

Có hai cách làm sạch bavia bằng điện hóa:

• Đánh bavia trong bể điện phân: Cách này giống đánh bóng điện hóa, lợi dụng hiện tường điện trường tập trung ở những cạnh góc, ở đây mật độ điện lớn nhất, như vậy vật liệu được lấy đi nhiều nhất và nhanh nhất nên bavia được lấy đi nhanh chóng. Bavia ở những bề mặt không bị che lấp cũng bị lấy đi nhưng với mức độ nhỏ hơn nhiều. Với Bavia cao từ 0,2 đến 0,3 mm thì có thể tấy hàng loạt, năng suất sao. Ưu điểm nổi bật là có thể tẩy bavia trên bề mặt phức tạp có hình dạng bất kỳ.
• Đánh bavia trên thành phẩm: Cách này có năng suất cao hơn 3÷4 lần so với cách tẩy bavia trên bề mặt điện phân. Điện cực dùng làm dụng cụ tẩy bavia được nối vào cực âm với hình dáng được cấu tạo sao cho khi đặt nó dọc bavia thì sẽ tạo ra 1 khe hở nhỏ. Dung dịch điện phân được phun qua rãnh đó với tốc độ chảy lớn làm mất bavia 1 cách nhanh chóng.

Cách thứ 2 này phức tạp hơn cách thứ nhất, phải sau 3÷4 năm mới thu hồi được vốn mua thiết bị. Ở gần các cạnh đã tẩy bavia thấy có màu sẫm do ở đó có oxít hoá, nhưng tính chất bề mặt không bị ảnh hưởng gì đó không cần thiết phải tẩy đi. Cả hai cách tẩy bavia đều có thể ứng dụng rộng rãi trong sản xuất tự động hoá.

Trên đây là những thông tin liên quan đến gia công điện hóa do Luật Trẻ Em đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng với những chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn có thêm nhiều thông tin hơn về gia công điện hóa nhé!

Đăng bởi: Trường Tiểu học Thủ Lệ

Chuyên mục: Tổng hợp