Electrochemical Machining of Metals

Summary

Electrochemical machining (E C M) imposes the need for conditions not encountered in electro-deposition or electropolishing. Current densities (30–1000 A/in² or more) are appreciably higher than limiting values for anodic dissolution in electrolytes violently agitated according to metal finishing practices. For them, the diffusion film at the anode surface has been reported in the literature to be of the order of 0·003 cm in thickness. For E C M the diffusion film is apparently about one-tenth as thick. This thinness can be maintained only by forced convection with turbulent flow of electrolyte under conditions of high Reynolds number. Cavities, as for forging dies, are made in minutes by E C M instead of in hours as by conventional machining and are exactly replicated because the tool (cathode) is not worn. For the steel examples cited, anodic dissolution current efficiency is 97–100% at current densities up to 120 A/in² (4.5 V) at 80–100°F with electrolyte flow velocities of the order of 100 ft/sec for acid electrolyte or up to 200–300 ft /sec for neutral salt electrolyte. Smoothness of the surface by ECM is in the range of 15–40 r m s microinch for stock removal rate of about 0·016 in/min.

Resume

L'Usinage électrochimique (U E C) impose le besoin de conditions ne pas rencontrés dans la galvano- plastie ou l'électropolissage. Les densités du courant (de 30 a 1000 amp/in², et plus élevées) sont sensiblement plus élevées que les valeurs limites pour la dissolution anodique aux electrolytes violemment agités selon les pratiques du finissage des métaux. Pour ceux-ci, la pellicule de diffusion à la surface de l'anode a été signalé dans la literature d'avoir une épaisseur de 0·003 cm environ. Pour U E C, il paraît que la pellicule de diffusion a environ une dixième partie de cette épaisseur. Cette finessene peut être maintenue que par la convection forcée avec un écoulement turbulent de l'électrolyte sous conditions d'indice de Reynolds élevé. Les cavités, comme par exemple pour les matrices à forger, sont fabriqués en quelques minutes par U E C, au lieu de quelques heures par usinage conventionel, et la replique est exacte, car l'outil (la cathode) n'est pas usé. Pour les exemples d'acier cités, le rendement du courant pour la dissolution anodique est de 97 a 100 pour cent aux densités du courant jusqu'à 120 amp/in² (4·5 volts) aux températures de 80 à 100°F, avec une vitesse d'écoulement d'électrolyte salifère neutre jusqu'à 200 à 300 pieds à la seconde. Lelisse de la surface fabriquée par U E C se trouve dans la rangée de 15 à 40 microinches racine moyenne carrée pour une taux d'enlèvement de la materiel de 0·016 inch par minute environ.

Inhaltsuebersicht

Elektrochemisches Bearbeiten (E C M) macht Bedingungen notwendig, auf die man beim Elektroplattieren oder Elektropolieren nicht stösst. Stromdichten (4,7 bis 155 A/cm² und höher) sind beachtlich höher als die Grenzstromdichten für anodische Auflösung in Elektrolyten mit kräftiger Rührung gemäss der Metallveredelungs Praxis. Dafür wurde eine Diffusionsschicht an der Anodenoberfläche in der Grösse von 0,003 cm in der Literatur berichtet. Für E C M ist die Diffusionsschicht augenschleinlich ein zehntel stärk. Diese Duenne kann nur mit kraftvöller Strömung mit turbulentem Fluss des Elektrolyten under Bedingung höher Reyolds-Nummern aufrecht erhalten werden. Höhlungen, wie in Presswerkzeugen, werden in Minuten mit E C M hergestellt anstelle von Stünden bei gewöhnlicher Maschinenbearbeitung, und sind genaüstens wiedergegeben, denn das Werkzeug (Kathode) wird dabei nicht abgearbeitet. Für die hier aufgeführten Stähl Beispiele ist der Strom Wirkungsgrad für die anodische Auflösung 97 bis 100 Prozent bei Stromdichten bis zu 19 A/cm² (4,5 Volts) bei 27 bis 38°C mit sauren Elektrolyten und einer Strömungsgeschwindigkeit von 35m/sek. oder neutralen Sallz Elektrolyten mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 70 bis 105m/sek. Die Glätte der Oberfläche mit E C M hat eine mittlers Rauhtiefe im Bereich von 15 bis 40 mikrozoll bei Materialabhebumg von ungefähr 0,041 cm/Min.