Referat Chemisches Abtragen (CM) - Abbrennen (Thermisch-chemisches Verfahren; TCM), Elektrochemisches Abtragen (ECM)

Chemisches Abtragen (CM)

Beim chemischen Abtragen setzt sich der Werkstoff unter direkter Reaktion mit dem Wirkmedium in eine Verbindung um, die flüchtig oder mindestens leicht entfernbar ist. Dafür ist oft die Zuführung einer Reaktionswärme erforderlich. Dann können die Verfahren auch unter "Thermisch-chemisch" eingeordnet werden. Werkstück oder/und Medium sind elektrisch nicht leitend. Verfahrensbeispiel: Glasätzen.

Abbrennen (Thermisch-chemisches Verfahren; TCM)

l Vorgang

Das Werkstück wird einer kurzzeitig vorhandenen Temperaturspitze von bis zu 3500°C ausgesetzt (TTCM). Partien mit großer Oberfläche bei kleinem Volumen, z.B. Grate oder Späne, verbrennen bei dieser Entzündungstemperatur im Sauerstoffüberschuß (TTCM). Die kompakten Werkstückanteile werden nicht beeinflußt, weil die Wärme so kurzzeitig auftritt, daß sie nur wenig in das Teil eindringen kann und dann rasch in das Volumen abfließt.

Wegen der faktischen Begrenzung auf Entgraten wird das Verfahren im deutschsprachigem Raum auch "Thermische Entgratmethode" (TEM) oder "Explosionsentgraten" genannt.

l Technik

Die Werkstücke werden auf einen sogenannten Schließteller gebracht, welcher meist hydraulisch innerhalb einer Maschine gegen eine zylindrische Entgratkammer hochgedrückt wird und dadurch gasdicht abschließt.

Über einen Mischblock wird hydraulisch ein Sauerstoff-Brenngasgemisch in die Kammer gedrückt und dann gezündet. Als Brenngase fungieren Wasserstoff, Methan oder Erdgas.

Dieser Vorgang läuft solange ab, wie Sauerstoff vorhanden ist und keine Abkühlung durch zu große Querschnitte stattfindet. Gewindespitzen werden deshalb nicht angegriffen. Die entstandenen Oxide schlagen sich auf der Werkstückoberfläche nieder (bei Eisenwerkstoffen eine korrosionsschützende Phosphatschicht).

l Anwendung

Mit TEM zu behandelnde Werkstoffe sind üblicherweise Stahl, Grauguß, Zink, Aluminium und Kupfer-Zink-Legierungen. Grate werden entfernt, Kanten werden verrundet (bei massivem Stahl r 0,5mm). Bei Druckguß werden Formteilungsgrate mit dickem Fuß stark abgeflacht.

Da dieses Verfahren auch an verdeckten Stellen sicher arbeitet und keine Späne übrigläßt, ist es bei funktions- und sicherheitsrelevanten Werkstücken gefordert.

Elektrochemisches Abtragen (ECM)

Beim elektrochemischen Abtragen wird Werkstoff unter Einwirkung eines Elektrolyten und von Strom anodisch aufgelöst. Das Werkstück muß demnach elektrisch leitend sein. Der Stromfluß entsteht entweder durch eine äußere Stromquelle (Elysieren) oder durch örtliche Elementbildung (elektrochemisch Atzen).

l Vorgang

Das Verfahren beruht auf dem Prinzip der elektrochemischen Auflösung an der Anode.

Bei einer Elektrolyse wandert das im Elektrolyten enthaltene Metall (Ion) an die Kathode, der Säurerest an die Anode.

An der Kathode entsteht: 2 Na + 2 H O ® 2 NaOH + H

An der Anode entsteht: 2 Cl + Fe FeCl

Daraus wird: 2 NaOH + FeCl 2 NaCl + Fe(OH)

Weitere Elektrolyte sind NaNO , KCl, NaOH

Erkenntnisse:    - Wasserstoff wird frei (explosionsgefahr)

- erreichbare Rauhtiefe 0,5mm bis 5mm

- Anodenschlamm enthält giftige Bestandteile - Vorschriften beachten!

l Anwendung

Entsprechend der Elektroerosion unterscheidet man in Anlehnung an die mechanische Fertigungsverfahren: elektrochemisches, elektrolytisches oder Elysiersenken, -gravieren, -schleifen, -honen, -drehen, -entgraten usw. Meistens ist nur der Serieneinsatz wirtschaftlich. Elysiermaschinen sind teurer als normale Werkzeugmaschinen.

Beim elektrochemischen Senken wird das Werkzeug mit einer Vorschubgeschwindigkeit v_f in das Werkstück zugeführt. Die Abtragrate beträgt für Stahl etwa 2 mm / (A x min), die Vorschubgeschwindigkeit ist von der Stromdichte A/cm (<250) abhängig. Je größer sie ist, desto größer kann auch v_f sein, oder je größer die Bearbeitungsfläche, desto kleiner muß v_f sein.

Praktische Werte liegen bei 1 bis 10 mm/min je nach Stromdichte, z.B. Stromdichte 180 A/cm v_f = 2,5 mm/min.

Bei großer Bearbeitungsfläche müssen auftretende Kräfte berücksichtigt werden!