Maquinado Electroquímico

Maquinado Electroquímico

En la actualidad se ha implementado nuevos procesos de manufactura en la industria las cuales obedecen al desarrollo de los materiales mejorando sus propiedades mecánicas (dureza, resistencia al impacto, resistencia a la corrosión, etc.). Estas mejoras amplían sus aplicaciones, pero muchas de las veces disminuyen su maquinabilidad.

En los últimos años, el maquinado electroquímico (ECM por sus siglas en inglés) ha captado la atención de la industria y grupos de investigación debido a la capacidad que tiene para manufacturar geometrías complejas como alabes para turbinas e implantes médicos, así como su capacidad para generar micro-relieves sobre cualquier superficie metálica.

El ECM (Electro Chemical Machinig) es un proceso de manufactura complejo que incluye fenómenos de transporte de masa, transferencia de calor y reacciones electroquímicas. Difiere de las técnicas convencionales, para cortes de metales, en que se utilizan energía eléctrica y química como herramientas de corte. Es una tecnología importante para mecanizar materiales difíciles de conformar y para crear contornos complicados. Con este proceso se remueve el metal con facilidad, sin que importe su dureza, y se caracteriza porque no deja virutas.

La principal ventaja del ECM es que permite dar forma a cualquier aleación metálica sin importar las propiedades mecánicas de ésta. El maquinado consiste en la erosión de la pieza de trabajo de acuerdo a las leyes de Faraday. Una celda electrolítica es creada al hacer pasar corriente eléctrica a través del circuito formado por la herramienta (cátodo), la pieza de trabajo (ánodo) y un fluido electrolítico. La geometría final es la imagen negativa aproximada de la herramienta utilizada.

El proceso de ECM se realiza mediante una corriente eléctrica que circula desde la pieza (ánodo) hacia la herramienta (cátodo) a través de una solución electrolítica (NaCl o NaNO3) que cierra el circuito. La Figura 1(a) muestra la geometría inicial de la herramienta y de la pieza de trabajo.

Al hacer pasar corriente por el circuito, iones metálicos son desprendidos de la pieza de trabajo y fluyen hacia la herramienta. El electrolito es impulsado en el espacio entre la pieza y la herramienta con lo que los iones metálicos son barridos antes de que estos alcancen la herramienta. La geometría final de la muestra es expresada en la figura 1(b).

Es necesario resaltar que el grado de arranque de material no depende de las propiedades mecánicas de la misma sino que depende principalmente de la composición química. Las características del mecanizado electroquímico hacen posible que el arranque de materia sea a nivel de tamaño micro, pudiéndose aplicar de manera efectiva para mecanizar micro detalles.

Esta técnica puede aplicarse para producir diferentes geometrías en superficies de metales y aleaciones en un rango de 1 a 100 μm. La selección adecuada de parámetros y el uso de cátodos precisos hacen posible mecanizar superficies tanto internas como externas con tolerancias de hasta ±1 μm.

Para el proceso es necesario un utillaje consistente en dos placas de material aislante. Normalmente las piezas son colocadas en la placa inferior que se encuentra en contacto con el polo positivo del circuito, mientras que la placa superior aloja los cátodos (polo negativo).

Este utillaje es diseñado para cubrir todas las exigencias del cliente, existiendo un gran abanico de opciones en el diseño y construcción del mismo.

Estos utillajes permiten trabajar varias piezas al mismo tiempo, siendo el único límite, las dimensiones de las piezas y el tiempo necesario para la carga y descarga.

Una vez colocadas las piezas en la máquina e iniciado el ciclo, la placa superior desciende hasta colocar los cátodos en la posición de trabajo,

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