Beta 1


Title Demonstration af optimerede elektrodegeometrier
Author Larsen, Mette Ladegaard
Supervisor Møller, Per (Materialeteknologi og -udvikling, Institut for Produktion og Ledelse, Danmarks Tekniske Universitet, DTU, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark)
Prichystal, Jan P. (Bang & Olufsen)
Institution Technical University of Denmark, DTU, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark
Thesis level Master's thesis
Year 2006
Abstract Elektrokemisk bearbejdning (ECM) er som metode blevet undersøgt for dens præcision ved boreoperationer i aluminiumsproler. Princippet bag ECM er beskrevet, og der er fokuseret på, hvordan der kan opnås bedst og størst præcision. Blandt de væsentligste faktorer til at kunne opnå høj præcision ved elektrokemisk bearbejdning, betragtet generelt set, nævnes valg af elektrolyt, valg af elektrodeformgivning herunder også isolering af denne, anvendelse af pulserende potentialer med kontrollerede pulsintervaller samt valg af bearbejdningspotentiale. Disse valg er afhængige af basismaterialet, der ønskes bearbejdet, men som oftest anvendes følgende værdier: i) Som elektrolyt vælges en natriumnitratopløsning med en koncentration på 25 g/l, som både giver en anseelig materialefjernelseshastighed kombineret med høj præcision af bearbejdningen. Elektrolytten vælges enkelte gange at gøres sur for lettere at fjerne de dannede udfældningsprodukter. ii) Elektrodens geometri er vanskelig at beregne, hvorfor geotrien som oftest bestemmes ud fra "trial and error" forsøg. Anvendelige materialer til elektroden indkluderer platin, wolfram, titan, molybdæn og kobberlegeringer. Disse isoleres som oftest for kraftigt at reducere antallet af fejlstrømme udledt fra elektroden. SiC/Si3N4 belagt ved CVD (Chemical Vapour Deposition) kan anvendes til dette formål. iii) Ved anvendelsen af et pulserende potentiale med unipolære pulse opnås mærkbar forbedring af præcisionen i forhold til en tilsvarende bearbejdning udført med et jævnpotentiale. Dette grunder i mekanismen, hvormed dobbeltlaget bliver opladet, kan styre i hvilke områder, materialefjernelsen hovedsageligt skal foregå. Dette kontrolleres ved korrekt valg af puls-on tiden og puls-o tiden, som kan være helt ned i varighed af nanosekunder. Ofte er det dog tilstrækkeligt med varighed af 10-15 ms mht. både puls-on og o tiden til både at opnå tilstrækkelig materialefjernelseshastighed og præcision. iv) Bearbejdningspotentialet afhænger både af den elektrolyt, der anvendes, og af basismaterialet, som skal bearbejdes. Et potentiale omkring 7-10 V er dog ofte tilstrækkeligt. Forsøgene i dette projekt er udformet til at kunne præcisere de forskellige faktorers indvirken på præcisionen og materialefjernelseshastigheden (MRR) ved elektrokemisk boring i aluminium (AlMg1): Med et stigende jævnpotentiale stiger MRR på bekostning af præcisionen. Det tilrådelige bearbejdningspotentiale angives til 7 V. Natriumnitrat anvendes som elektrolyt og koncentrationen indkøres og vælges i intervallet 5-20 g/l, som giver god præcision. Time-down længden in-uerer ikke på præcisionen, men parameteren er ikke undersøgt tilstrækkeligt til at kunne fastslå den rette værdi af denne parameter for optimale bearbejdningsbetingelser. Dog arbejdes der i projektet i området 150-275 ms. Variationen inuerer ikke nævneværdigt på præcisionen og vælges derfor ud fra MRR betragtninger til 0,1 mm. Fødehastigheden af elektroden er den væsentligste faktor, der bestemmer succesraten med gennemførelsen af de enkelte bearbejdninger. En fødehastighed omkring 0,04 mm/step nævnes som den foretrukne hastighed: Større medfører for mange ufuldførte bearbejdninger, mens for lav medfører relativ lav MRR. Forbedringer til opstillingen foreslås. Blandt de mest dominerende faktorer, der ønskes ændret, er isolering af elektroden samt tilslutning af pulserende potentialer. Dette redegøres for at kunne forbedre præcisionen betragteligt. Softwaret Cell Design 2002 testes for, hvorledes simuleringerne kan anvendes ved elektrokemisk bearbejdning. På nuværende stadie er det vanskeligt at anvende forudsigelserne fra softwaret, hvilket både skyldes manglen af kontrol på selve bearbejdningen samt mangler i softwaret, hvor fastsættelsen af en fødehastighed mangler. Softwaret mangler også at indberegne katodereaktioner, som kan ændre miljøet drastisk, og derved forårsager andre kemiske reaktioner under bearbejdningen, end der tages højde for.
Pages 111
Fulltext
Original PDF Eksamensprojekt.pdf (19.83 MB)
Admin Creation date: 2007-07-25    Update date: 2011-09-27    Source: dtu    ID: 201795    Original MXD