Kémiai maratás

Fémek kémiai maratása Marószer – fémfelület kémiai reakciója (nincs mechanikai vagy elektromos energia) A leválasztott fémmennyiség függ: munkadarab anyagától, merítés időtartamától, marószertől, marószer hőfokától. De nem függ a munkadarab keménységétől! A munkadarab anyaga: réz, alumínium, rozsdamentes acélok, nikkel ötvözetek, Nehezebb: szénacélok, szilíciumacélok, alumínium ötvözetek, titán, wolfram, nemesfémek. de: kvarc, üveg is megmunkálható!

Technológiai paraméterek: Eltávolítandó fém anyaga, Felhasznált vegyszer típusa, Merítés időtartama, Marószer hőfoka. Acél megmunkálása: Sósav, kénsav, foszforsav, 90 – 100 oC, 0,025 mm/min, Max. 12mm.

A technológia lépései: tisztítás, zsírtalanítás, felületvédelem, maratás, lemosás, közömbösítés, védőréteg eltávolítás. Az eredeti felületi érdességét örökli a munkadarab, nincsenek szövetszerkezeti változások, nem keletkeznek a munkadarab anyagában felkeményedések.

Alámaródás: sablon védőréteg munkadarab Belső élek nem készíthetők → R keletkezik → maratás közötti borda a maratási mélység kétszerese. h<4 Sm=minimális marási szélesség h>4 h=marási mélység Alkalmazási területe: Öntési méretszóródásból eredő súlytöbblet eltávolítása; vékony (néhány tized mm),bonyolult alakú lemez alkatrészek,kémiai polírozás.

Elektrolitikus megmunkálások Elektrolízis: elektromos áram vegyi hatásán alapul

Elektromosan vezető folyadék (elektrolit) pl Elektromosan vezető folyadék (elektrolit) pl.: NaCl, NaNO3 vizes oldata Egyenáram, Anód – anódikus oldás – anódról fém válik le, Katód – víz felbomlik, H2 távozik, hidroxid ionok (fémionokkal nem-oldódó fémhidroxid)

Elektrolitikus megmunkálás: elektrokémiai megmunkálás, elektrolitikus köszörülés (elizálás), elektrolitikus polírozás, elektrolitikus sorjátlanítás, elektrolitikus fémbevonás (galvanizálás).

1. Elektrokémiai megmunkálás (elizáló süllyesztés) ECM = Electrochemical Machining Alakos felületek, üregek megmunkálására Anód – munkadarab – jó vezető, nagyszilárdságú, nehezen forgácsolható, fizikai tulajdonságai nem befolyásolják a leválasztási teljesítményt. Katód – szerszám – kimunkálandó forma negatívja, jó vezető, korrózióálló (elektrolitréz). Elektrolit – savas-bázisos-neutrális sóoldat. Csak kísérlettel tervezhető, drága, a szerszám nem kopik → sorozatgyártás, jó felületi-érdesség (áramerősség növelésével javul), anyag eredeti tulajdonsága marad.

Anód: az elektromosan vezető munkadarab Katód: az elektromosan vezető szerszám (formázott vörösréz, sárgaréz, bronz, rozsdamentes acél)

ECM előnyei: bonyolult üregkialakítás kemény anyagokban, nincs szerszámkopás! (Nem lényeges, hogy a szerszám keményebb legyen, mint a munkadarab), nincs erőhatás a szerszám és a munkadarab között, így nem lép fel mechanikai deformáció, vékony, könnyen deformálódó, törékeny munkadarabok is megmunkálhatók, ECM- mel eltávolíthatók az előző megmunkálás során keletkezett repedések és a munkadarab sérült felső rétege, újabb feszültségek keletkezése nélkül, felületi érdesség (Ra): 0,1 – 2,5 (az áramerősség növelésével csökken, miközben nő a termelékenység!!)

2. Elektrolitikus köszörülés Alkalmazás: keményfém szerszámok köszörülése, belső hengeres felületek hónolása. Anód - munkadarab, Katód – szerszám – elektromosan vezető korong; gyémánt, SiC, korund szemcsékkel – a szemcsék biztosítják a munkarést, meggátolják a passziválódást (leválasztják a felületre rakódott réteget) → anyagleválasztás elektrokémiai folyamat! oldás: Co – 2e- =Co++ WC+4 H2O-8 e-=WO3+CO+4 H2 TiC+3 H2O-6 e-=TiO2+CO+3 H2 Így a később oldódó laza, üreges → csiszoló szemcsék könnyen eltávolítják

3. Elektrolitikus polírozás Célja nem rétegleválasztás, hanem felületfényesítés, mikroegyenetlenségek lemunkálása. Anód – munkadarab, Katód –szerszám; ólom, alakjával törekedni kell az egyenletes erővonal-eloszlásra, aránylag nagy távolság, nincs alakátmásolás, de az éleken nagyobb anyagleválasztás. Magasfényű felület, olcsó, termelékeny, de: anyag homogenításától függ az érdesség, nehéz alakhűség, csak finomfelületeknél alkalmazható, elektrolit élettartama korlátozott. Alkalmazás: fémmikroszkóphoz csiszolatok készítése.

4. Elektrolitikus sorjátlanítás az elektrokémiai megmunkálás speciális, statikus változata, célja: az alkatrészek nemkívánatos, éles, rejtett sarkainak eltávolítása és a kívánt rádiusz kialakítása (0,01 - 0,3 mm), módszer: a fémsorját elektrokémiai úton feloldják és nagynyomású elektrolittal kimosatják; a szerszám és a munkadarab nem érintkezik egymással, alkalmazás: ideális a kontrollált, szelektív sorjamentesítésre, ha nem sérülhet az alkatrész felülete; fogaskerekek, hidraulikus és üzem-anyagellátó rendszer-elemek, kis elektronikus alkatrészek, motoralkatrészek sorjamentesítése.

Ábra:

előnye: 5-40- szer gyorsabb a kézi sorjázásnál, hátránya: csak tiszta, elektromosan vezető anyagokon használható.

5. Elektrolitikus fémbevonás (galvanizálás) Rétegfelrakási folyamat – vékony, korrózió elleni védőréteg, külcsín, esetleg méretnövelés. Elektrokémiai folyamat! Katód – munkadarab – fémionok + töltésűek felé vándorolnak, töltésüket vesztve lerakódnak, Anód – az oldatból kiváló fém pótlása, az elektrolit koncentrációja változna – egyensúly legyen! Technológiai jellemzők: - készíteni kívánt fémbevonat anyaga, - fémmennyiség (áramsűrűség, kiválás ideje – de fürdőt melegíti – vízbontás).

A galvanizált felület méretpontossága: A rétegvastagság az áramsűrűség függvénye, de ez változó: csúcsokon, éleken, mélyedésekben, a felület közelében elhelyezett szigetelőtest eltereli az elektromos erővonalakat, több elektróda esetén egyik elvonja a másiktól az áramot, szóróképesség – φ (a bevonat vastagságának egyenletessége): ε=legnagyobb és legkisebb távolság aránya ν=fémeloszlási viszony a közeli-távoli felületen

A bevonat jellegzetességei: tömör, összefüggő réteg keletkezik, a katódon kiváló H bevonatba diffundál, ridegedést, belső feszültséget hoz létre, a bevonat lepattogzik, ha az alapfém durvaszemcsés, a bevonat is durvaszemcsés, marad a bevonatban húzófeszültség → kifáradásra nem vehető igénybe.

Bevonatok réz (nyomtatott huzalozások), ón (maratásálló réteg), nikkel (kemény, kopásálló, korróziónak ellenáll), acél (helyreállításhoz), króm (esetleg alá rézbevonat, kopásnak kitett felületek, alacsony súrlódási tényező, jól tapad, kemény réteg), keménykrómozás (élettartam növelés, előző rétegre is feltehető vastagabb réteg).